Staumeldesysteme und Floating Data (FCD/FPD)

Wenn immer mehr Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sind, steigt gleichzeitig das Risiko für Unfälle und daraus resultierenden Staus. Die Funktionsfähigkeit von Staumeldesystemen wird dabei immer wichtiger. Bereits seit einigen Jahren gibt es verschiedene Systeme, die den Autofahrer unterwegs über die aktuelle Verkehrslage informieren. Wir geben in diesem Beitrag einen Überblick über die verschiedenen Staumeldesysteme und gehen dabei auf die Bedeutung von Floating Data ein, die einen wesentlichen Anteil an der Aktualität der Daten haben.

Staumeldesysteme

Ein Staumeldesystem informiert Verkehrsteilnehmer über Stausituationen. Bereits heute gibt es verschiedene Staumeldesysteme, hierzu zählen beispielsweise:

  • TMC - Traffic Message Channel
  • RTTI - Real Time Traffic Information

Darüber hinaus setzen Flottenfahrzeuge und Taxen auf Floating Car Data (FCD), die noch genauere Daten über die Position des Fahrzeugs liefern können. Diese werden wiederum für die Auswertung und Verifizierung von Staumeldungen via TMC und RTTI genutzt. Ergänzt werden diese Daten um Floating Phone Data (PFD), die über Smartphones und andere mobile Endgeräte erfasst werden.

Exkurs: Stau

Laut ADAC-Experten handelt es sich ab einer Fahrgeschwindigkeit von max. 20 km/h über einen Abschnitt von mehr als einem Kilometer oder für einen Zeitraum länger als 5 Minuten bereits um einen Stau. Weitere Informationen zum Thema Stau und dem Verhalten in Stausituationen haben wir in zwei Beiträgen beleuchtet:

 

TMC – Traffic Message Channel

Der Traffic Message Channel (TMC) ist ein Nachrichtenkanal für Verkehrsstau. Die Nachrichten von TMC werden entweder grafisch oder als Fließtext im Navigationssystem dargestellt. Im Radio erfolgt eine entsprechende Durchsage. Der Empfang wird über den UKW-Sender geregelt. Übermittelt werden die Daten von allen öffentlich-rechtlichen Radiosendern und einigen Privatsendern. TMC bezieht seine Daten aus Staumeldungen anderer Verkehrsteilnehmer und durch Informationen der Polizei. Die Erweiterung TMCpro, welche ein zahlungspflichtiger Service ist, bezieht die Informationen hingegen zusätzlich direkt von Sensoren, die beispielsweise an Brücken oder Straßen platziert sind.

Facts:

Mit TMCpro sind derzeit rund 4.000 Sender an Autobahnbrücken, 6.000 Messschleifen in der Fahrbahn und rund 10.000 Fahrzeuge ausgestattet.

 

In beiden Fällen ermittelt das empfangende Navigationsgerät eine Alternativroute.

Setzt ein Fahrer nur auf die Staumeldung via TMC und TMCpro, kann dies allerdings auch zu Problemen führen, denn nicht immer sind diese Daten zu 100 Prozent aktuell. Ein großes Problem dieser Meldungen ist, dass es kaum Entwarnungen gibt, wenn sich Stausituationen wieder aufgelöst haben. Darüber hinaus kann über TMC meist nicht alles übermittelt werden, da die Bandbreite gering ist. Zudem sind ermittelte Alternativrouten nur bedingt verlässlich, denn verlassen alle Verkehrsteilnehmer die Autobahn aufgrund einer Staumeldung, verlagert sich der Stau auf die umliegenden Straßen. In Ballungsgebieten kann es ebenfalls zu Problemen führen, sich voll auf die Informationen des TMC zu verlassen, denn dort berechnet das Navigationsgerät womöglich durchgehend neue Routen aufgrund potenzieller Staugefahren.

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RTTI - Real Time Traffic Information

Real Time Traffic Information (RTTI) steht für Echtzeit-Verkehrsinformationen. Die Übermittlung erfolgt mithilfe eines Geocasts an die Verkehrsteilnehmer, die sich gerade in diesem Bereich befinden. RTTI ist vergleichbar mit ARI (Autofahrer-Rundfunk-Information) und dem digitalen Verkehrsfunk TCM. Der Vorteil von RTTI gegenüber anderen Systemen ist allerdings die Ortsgenauigkeit, die Begrenzung auf regionale Bereiche und die Möglichkeit, die Daten jederzeit abzurufen. Neben der aktuellen Verkehrslage in Echtzeit übermittelt RTTI auch, welche Verzögerungen zu erwarten sind und gibt Umleitungsempfehlungen.

RTTI-Daten sind kostenpflichtige Dienste, die von Netzbetreibern abgerufen werden können und beispielsweise in Navigationssystemen von BMW eingesetzt werden. RTTI-Informationen werden unter anderem aus Floating Car Data und Sensoren in der Infrastruktur ermittelt.

Floating Data – Floating Car Data und Floating Phone Data

Floating Data sind heutzutage immer öfters in Fahrzeugen anzutreffen und tragen dazu bei, Verkehrsmeldungen genauer zu gestalten. Unterschieden wird hier zwischen Floating Car Data (FCD) und Floating Phone Data (FPD).

Floating Car Data (FCD)

Floating Car Data sind Daten, die durch den Betrieb eines Fahrzeugs ermittelt werden, hierzu zählen z. B. Daten über die Standzeit in einer Stausituation oder Wartezeiten an Ampeln oder auf Rastplätzen. Die Datensätze enthalten dabei immer einen Zeitstempel sowie die Ortskoordinaten. Im Detail können die übermittelten Daten folgende Informationen enthalten:

  • X Koordinate
  • Y Koordinate
  • Kurs (0° - 360°)
  • Zeit
  • Kartenausschnitt
  • Straßenabschnitt
  • Ungefähre Schätzung der GPS Position
  • Routing Status

Anhand dieser Daten kann nicht nur die Position des Fahrzeugs, sondern auch dessen Geschwindigkeit ermittelt werden. Dies geschieht in der Regel durch die Messung des zurückgelegten Weges zwischen zwei Übermittlungen. Die Übermittlung der Daten erfolgt hier im Sekundentakt, abhängig vom verbauten Endgerät. Um die Erfassung von Floating Car Data zu ermöglichen, muss das Fahrzeug mit einem GPS-Gerät, einer Mobilfunkanlage und einem Endgerät ausgestattet sein. Letzteres bereitet die Daten zur Verwendung an die Datenzentrale (Telematikdienstanbieter) auf und verarbeitet die eingehenden Daten.

Die übermittelten Daten werden in der Zentrale mit Verkehrskarten kombiniert, um Daten von stationären Sensoren zu ergänzen und anschließend zu analysieren. Wird eine Auffälligkeit festgestellt, übermittelt die FCD-Zentrale die Störung via Mobilfunksignal an alle Teilnehmer, die über ein entsprechendes Endgerät zum Empfang verfügen. Liegt das gemeldete Problem auf der geplanten Route des FCD-Empfängers, wird ein Alternativvorschlag erstellt und auf dem Display angezeigt.

Um Floating Car Data im Live-Betrieb zu testen, sind bereits einige Pilotprojekte in Berlin und Wien gestartet worden. Die Daten wurden hierbei durch Taxen erfasst, da diese bereits mit der notwendigen Technik ausgestattet sind.

Eine Weiterentwicklung des FCD ist Extended FCD (XFCD). Diese Erweiterung wurde durch BMW entwickelt und ist mit anderen, im Fahrzeug verbauten, Assistenzsystemen gekoppelt oder liest die Fahrzeugdatenbusse aus. Hierbei werden beispielsweise Schaltzustände wie Abblend-, Fern- und Nebellicht oder die Außentemperatur, die Daten der Bremse oder die Daten der Regensensoren erfasst. Erfassen ABS und ESP beispielsweise eine Stelle mit Glätte, werden diese Daten gekoppelt mit den standortbezogenen Daten des FCD an die Zentrale übermittelt. Kann die Meldung durch Übereinstimmungen mit anderen Meldungen verifiziert werden, wird eine Gefahrenmeldung für diese Position ausgegeben. So können nicht nur Staus und Unfälle frühzeitig erkannt und an andere Verkehrsteilnehmer übermittelt, sondern auch Gefahrenstellen gekennzeichnet werden. Diese Kennzeichnung trägt somit dazu bei, schwere Unfälle, beispielsweise durch schlechte Witterungsverhältnisse verursacht, zu reduzieren.

Floating Phone Data (FPD)

Im Gegensatz zu FCD ist Floating Phone Data (FPD) ohne zusätzliches Endgerät im Fahrzeug möglich, denn die Daten werden hierbei direkt über das Mobilfunkgerät erfasst. Die Bestimmung der Position erfolgt auf Basis der Einwahl in den verschiedenen Funkzellen und ist daher gleichzeitig deutlich ungenauer als die Standortbestimmung mittels FCD, die die GPS-Daten des Fahrzeugs mitübermittelt. Bei Strecken mit hoher Funkmastdichte (z. B. in Innenstädten) oder auf Fernstraßen ist die Positionsbestimmung aber auch mit FPD bereits heute möglich.

Die Mobilfunkanbieter geben die erfassten, anonymisierten Bewegungsdaten der Funkzelleneinwahl eines mobilen Endgerätes an den Verkehrslagedienst weiter. Dieser verarbeitet die Daten wie die FCD-Zentrale und gibt das Störungssignal zurück an die Empfängergeräte. Das können beispielsweise Navigationsgeräte oder mobile Apps eines Smartphones sein.

Weitere Entwicklung und Ausblick

Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) mit seinem Institut für Verkehrssystemtechnik in Braunschweig ist bereits seit Jahren in den Prozess der Erprobung des autonomen Fahrens involviert. Hierfür werden sowohl Simulatoren als auch Versuchsfahrzeuge auf dem Gelände des DLR eingesetzt. Im Fahrzeug selbst ist zu jedem Zeitpunkt ein Fahrer, der als Rückfallebene dient, sollte die Automation versagen.

Mit der Möglichkeit des autonomen Fahrens soll die Person im Fahrzeug in Zukunft nicht mehr aktiv am Verkehrsgeschehen teilnehmen müssen und doch wird es auch dann immer wieder Situationen geben, in denen ein Eingreifen sinnvoll und notwendig ist. Um dies zu ermöglichen, testet das DLR unter anderem Floating Car Data, um Personen im Fahrzeug schnellstmöglich Informationen über mögliche Gefahrensituationen zu übermitteln. Somit werden Floating Data nicht nur für die Übermittlung von Staumeldungen verwendet, sondern tragen gleichzeitig zur Weiterentwicklung des autonomen Fahrens bei.

Die Bergische Universität Wuppertal hat ebenfalls eine Untersuchung im Rahmen des Projektes „Verfahren zur Echtzeitklassifizierung von Fahrzeugtypen aus Floating Car Data“ in Zusammenarbeit mit der HOLM GmbH und der HA Hessen Agentur GmbH durchgeführt. Dabei sollte ermittelt werden, wie Daten aus FCD zur Erstellung eines Routings speziell für Schwerlastverkehr genutzt werden können. Mithilfe dieser Daten soll der Schwerlastverkehr von statischen oder dynamischen Hindernissen, wie Brücken und Fahrbahnverengungen, ferngehalten werden. Dies ermöglicht einerseits eine Optimierung der Lieferprozesse im urbanen Raum und reduziert andererseits die Schadstoffbelastung bei einem effizienteren Einsatz von Ressourcen, wie Dipl. Med.sys. Wiss. Thomas Klemmer von der Bergischen Universität Wuppertal in einem Interview berichtet.

Der Ausbau von Staumeldesystemen und die Auswertung dieser Daten ist ein notwendiger Entwicklungsschritt, um eine flächendeckende Staumeldung und -erkennung zu ermöglichen. Nach aktuellen Erkenntnissen sind in Deutschland allerdings erst rund 80.000 Fahrzeuge mit Systemen ausgestattet, die Daten zur Stauerkennung übermitteln. Hierbei handelt es sich insbesondere um Flottenfahrzeuge und Taxen, die neben den GPS-Daten auch weitere Informationen über die genaue Position des Fahrzeugs mitliefern. Die Verwendung von mobilen Daten, erfasst durch Handys, ist daher unumgänglich.

 

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