Wenn Ampeln lernen
Künstliche Intelligenz wird derzeit in vielen Bereichen immer bedeutsamer. Wie sehr sie Aspekte des täglichen Lebens grundlegend verändern kann, zeigt sich beispielsweise in der Mobilität: Hier könnte die Technologie den Autoverkehr flüssiger und stauärmer machen. Die dadurch eingesparte Zeit und der geringere Treibstoffverbrauch haben laut Expertenstimmen das Potenzial, volkswirtschaftliche Kosten signifikant zu senken.
Dynamische KI-Steuerungen
KI-gesteuerte Ampelsysteme arbeiten in der Regel mit einer Kombination aus Sensoren, Kameras und Datenanalyse. Etwa erfassen dabei Sensoren im Straßenbelag oder an Masten in Echtzeit, wie viele Fahrzeuge sich nähern, wie schnell sie fahren und ob besondere Verkehrsteilnehmer wie Busse oder Einsatzfahrzeuge unterwegs sind.
Diese Daten werden von bestimmten Systemen ausgewertet, die mithilfe von Algorithmen den optimalen Schaltplan für die Ampeln berechnen. Statt starrer Zeitpläne passt sich die Steuerung dadurch dynamisch an die aktuelle Verkehrslage an, um Staus zu vermeiden und den Verkehrsfluss zu verbessern.
Viele KI-Ampel-Projekte mit Schwierigkeiten
Soweit die Theorie. In der Praxis scheinen diese Systeme jedoch nicht immer so einfach zu implementieren zu sein. Als im nordrhein-westfälischen Hamm 2024 erstmals ein solches System zum Einsatz kam, sorgte es bundesweit für Negativschlagzeilen: Statt wie geplant den Fußgängerverkehr mit dem Verkehrsfluss per Ampelschaltung bedarfsgerecht zu regulieren, kam es hier wegen nicht endender Rotphasen für Autos zu langen Rückstaus, obwohl weit und breit keine Fußgänger zu sehen waren. Ähnliches geschah in Essenbach mit dem zunächst voller Stolz präsentierten „ersten KI-Ampel-System Bayerns“.
Auch Baden-Württemberg sieht in KI-Ampelsystemen eine „Schlüsseltechnologie für die Mobilität der Zukunft“. Verkehrsminister Winfried Hermann schwärmte im Juni 2024 von den intelligenten Ampelsteuerungen, die den Verkehrsfluss optimieren und gleichzeitig dabei helfen, „Emissionen zu senken, die Luftqualität zu verbessern und die Verkehrssicherheit zu erhöhen – insbesondere für Radfahrende und Fußgänger“.
Damals stellte er in Ellwangen ein gemeinsames Projekt mit dem Bundesministerium für Digitales und Verkehr vor. Die Stadt im Ostalbkreis sollte zum Testfeld für KI-gesteuerte Ampeln werden. Nach einem sechsmonatigen Testzeitraum war vorgesehen, Ergebnisse und Erfahrungen auszuwerten, worauf das Ministerium konkrete Empfehlungen für den Einsatz in anderen Städten auszusprechen plante.
Ellwangen will KI-System zur Landesgartenschau starten
Doch daraus wurde nichts. die:gemeinde hat nach diesen sechs Monaten und auch in den darauffolgenden Monaten beim Verkehrsministerium immer wieder nach der Evaluation des Projekts gefragt. Man teilte uns lediglich mit, dass der Testabschluss mehrfach verschoben wurde – zunächst um drei Monate, danach auf unbestimmte Zeit. Auch bis Redaktionsschluss dieser Ausgabe wollte man noch immer keine Aussagen zu den Ellwanger KI-Ampeln machen.
Die Stadtverwaltung in Ellwangen war offener: „Die intelligente Verkehrssteuerung hat noch nicht die gewünschten Ergebnisse gezeigt“, teilte sie die:gemeinde im Mai dieses Jahres mit. „Wir sind mit dem aktuellen Stand nicht zufrieden.“ Der Testbetrieb sei bis zur Sommerpause geplant. Das große Ziel ist die Landesgartenschau, die in der Stadt 2026 stattfindet. „Bis dahin müssen die Verkehrsabläufe in der Stadt optimiert sein für einen reibungslosen Ablauf der sechsmonatigen Großveranstaltung.“
Smarte Ampeln in Villingen-Schwenningen im Betreib
Es ist jedoch keineswegs so, dass es in Baden-Württemberg keine funktionierende intelligente Ampelsteuerung mit integrierter Künstlicher Intelligenz gibt. Der Stadt Villingen-Schwenningen gelang es diesen Sommer, ganz ohne Förderung vom Bund und ohne offiziellen Landestest, erfolgreich ein smartes Ampelsystem umzusetzen.
Es regelt den Verkehr an einem der wichtigsten Verkehrsknotenpunkte der Stadt mit rund 90.000 Einwohnern: der Bertholdstraße. Diese ist durch ein besonders hohes Verkehrsaufkommen geprägt, führt unter anderem über die Brigach und verbindet die Stadtteile Villingen und Schwenningen miteinander.
Allerdings gab es hier ebenfalls erhebliche Startschwierigkeiten. Als im September 2024 das System anfing zu arbeiten, häuften sich die Stehzeiten von Autos. In der Folge war der Unmut in der Bürgerschaft groß. Nach zahlreichen Beschwerden forderten auch Stimmen im Gemeinderat eine Bestandsaufnahme des Projekts.
Zu Beginn ist Geduld gefragt
„In der Tat war beim Einsatz dieser Ampelsteuerungsanlagen erst einmal Geduld gefragt“, erklärt die Pressesprecherin der Stadt Madlen Falke. „Neben den Verkehrsdaten, die als Datengrundlage eingespielt wurden, musste das System die erfassten Echtzeitdaten erst dem passenden Programm zuordnen.“ Dies nehme entsprechend Zeit in Anspruch. Denn erst auf Grundlage der erfassten Daten könne das System dann die für die aktuelle Situation richtige Phasenschaltung vornehmen. „Wenn das abgeschlossen ist, funktioniert sie dann aber umso besser“, unterstreicht Falke.
„Erschwerend kam in unserer Startphase hinzu, dass ein Bodendetektor defekt war und deshalb erst verzögert die korrekte Einstellung umgesetzt werden konnte“, so die Stadtsprecherin weiter. Die Datengrundlage schien also damit nicht korrekt, was in der Folge falsche Berechnungen und Einstellungen nach sich zog.
Flexible Anpassung ans aktuelle Verkehrsaufkommen
Etwa seit Sommeranfang dieses Jahres ist das Ampelsystem in der Bertholdstraße jedoch repariert und eingespielt. Statt Beschwerden bekommt die Stadt nun viel Lob von allen Verkehrsteilnehmern. „Mittlerweile läuft der Verkehr sehr gut und die Grünphase wird auch wieder als Grüne Welle wahrgenommen“, betont Madlen Falke. „Da sich das Programm der aktuellen Verkehrslage anpasst, entstehen weniger Wartezeiten.“
Grundsätzlich funktioniert die Technik laut Falke mit einem Mix aus eingespielten historischen Daten und aktuellen Messungen durch Detektoren. Diese erfassen die Verkehrsstärke und wählen dann aus einem vordefinierten Programm mit insgesamt sechs Phasen die jeweils passende Ampelschaltung aus.
Das Ampelsteuerungssystem in Villingen-Schwenningen passt sich zudem flexibel dem aktuellen Verkehrsaufkommen an. Es verteilt Grünphasen dort, wo sie gerade am meisten gebraucht werden, koordiniert den Verkehr entlang wichtiger Straßenachsen und sorgt so für flüssigere Abläufe und weniger Staus.
Die Stadt arbeitet dafür mit einem Dienstleister zusammen, dessen Fachingenieure mit der Signalplanerstellung regelmäßig beauftragt werden. Sie überprüfen anhand der vorhandenen Verkehrszahlen Schaltungen und passen sie gegebenenfalls an.
Das Herzstück des Systems sei laut der Stadtverwaltung die KI-gestützte Auswertung oberirdischer Sensoren: Kameras sowie Wärmebild- und Radarmodule liefern kontinuierlich Daten, die lernfähige Algorithmen in Echtzeit auswerten und daraus die passenden Signalphasen ableiten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Induktionsschleifen im Boden erkennen diese Sensoren in vordefinierten Zonen zuverlässig alle Verkehrsteilnehmenden – darunter motorisierte Fahrzeuge, Radfahrende und Fußgänger. Auch bei schlechten Licht- oder Wetterbedingungen liefern sie präzise Daten, die in Echtzeit verarbeitet werden.
Nach holprigen Start ist die Stadtverwaltung nunmehr zufrieden
Auf dieser Basis können die Ampeln flexibel gesteuert werden: Grünphasen werden dort und dann verlängert, wo sie am dringendsten gebraucht werden – etwa bei hohem Verkehrsaufkommen oder wenn besonders schutzbedürftige Verkehrsteilnehmende wie Radfahrende warten. So sorgt das System für einen flüssigeren Verkehrsfluss, höhere Sicherheit und reduzierte Stauzeiten, ganz ohne invasive Eingriffe in die Fahrbahnstruktur. Auch Einsatzfahrzeuge wie Krankenwagen oder Busse des ÖPNV werden zuverlässig erkannt und automatisch priorisiert.
Nach dem holprigen Start freut sich die Stadtverwaltung grundsätzlich über das neue Ampelsteuerungssystem: „Die Technik schätzen wir als zukunftsweisend ein, denn darüber lässt sich der Verkehr zuverlässig anhand des Aufkommens steuern“, sagt Falke. „Auch im Hinblick auf die Steuerung des öffentlichen Personennahverkehrs ergeben sich Vorteile.“
Der Lernprozess muss bei diesen Systemen einkalkuliert werden.
Madlen Falke, Pressesprecherin Stadt Villingen-Schwenningen
Im Hinblick auf den langen Anlauf und die Probleme in anderen Kommunen bei KI-Ampeln unterstreicht die Stadtsprecherin: „Der Lernprozess muss bei diesem System einkalkuliert werden.“ Die Modernisierung der Lichtsignalanlagen in der Stadt sei ohnehin eine Daueraufgabe, die von der Abteilung Systemtechnik im Amt für Grünflächen- und Tiefbau stetig vorangetrieben wird. „Im Rahmen der verfügbaren Mittel muss immer geprüft werden, welche Systeme wo sinnvoll eingesetzt werden können.“
Jedoch scheinen sich all diese Mühen und auch das Warten auf die richtige Einstellung – wenn sie denn gefunden ist – am Ende zu lohnen. Künstliche Intelligenz in der Mobilität, das betonen auch Expertinnen und Experten bei den Dienstleistern, arbeitet in der Verkehrsplanung, die häufig ausgesprochen komplex ist, vielleicht nicht besonders schnell, dafür aber umso genauer.
