Die allseits bekannte Ampel wurde seit dem Bau der ersten dreiteiligen Ampel in den USA durch den Detroiter Polizisten William Pott im Jahr 1921 fast 100 Jahre lang nicht mehr grundlegend umgestaltet. Experten zufolge macht die zunehmende Verbreitung selbstfahrender Autos nun neue Sicherheitsrichtlinien erforderlich, um die korrekte Interaktion der Fahrzeuge mit den Verkehrssignalen zu gewährleisten.
Ampeln auf der ganzen Welt verwenden normalerweise rotes, gelbes und grünes Licht, um Autofahrern an Kreuzungen und Fußgängerüberwegen zu signalisieren, ob sie anhalten, weiterfahren oder sich zum Anhalten oder Weiterfahren bereit machen sollen. Ali Hajbabaie, Ingenieursprofessor an der North Carolina State University (NCSU), leitet ein Team, das ein Verkehrssystem entwickelt, das berücksichtigt, wie selbstfahrende Autos auf Verkehrssignale reagieren.
Hajbabaie sagte der Nachrichtenagentur Associated Press, er schlage vor, ein weiteres Licht hinzuzufügen – möglicherweise ein weißes.
Verkehrssignale dienen nicht nur der Sicherheit. Sie sorgen für einen besseren Verkehrsfluss, was zu weniger Staus führt, und können sich auch positiv auf die Wirtschaft auswirken, da die Menschen weniger Zeit und Kraftstoff auf den Straßen verschwenden.
Laut der Global Traffic Scorecard 2022 von INRIX, einem Unternehmen, das Produkte und Dienstleistungen für die Transportbranche und autonome Fahrzeuge entwickelt, beliefen sich die Gesamtkosten für die Wirtschaft durch Verkehrsstaus in Großbritannien, Deutschland und den USA auf 2,2 Milliarden Dollar. Ampeln tragen wesentlich dazu bei, diese Kosten niedrig zu halten.
Aber was können wir sonst noch aus der Vergangenheit für die Zukunft lernen?
Wann wurde die Ampel erfunden?
Die erste Ampel der Welt wurde am 10. Dezember 1868 auf dem Parliament Square gegenüber dem Houses of Parliament in London, Großbritannien, installiert.
Der zunehmende Stau durch Pferdekutschen an dieser Kreuzung machte es für die Fußgänger in der Gegend zunehmend gefährlich.
Die Ampelanlage bestand aus einer Säule, deren oberer Teil einem Kreuz ähnelte. Sie war mit Signalarmen ausgestattet, die sich auf und ab bewegten, um dem Verkehr anzuzeigen, ob er weiterfahren oder anhalten sollte, sowie mit roten oder grünen Gaslichtern.
Die Gesten sollten die eines Verkehrspolizisten nachahmen. Der Verkehr musste anhalten, wenn beide Arme senkrecht standen, und weiterfahren, wenn sie einen 45-Grad-Winkel bildeten. Die roten und grünen Gaslampen wurden nachts verwendet.
Es basierte auf einem Eisenbahnsignalsystem und musste von einem Polizisten bedient werden. Gas wurde aus einem Rohr im Boden in den Mechanismus geleitet, um die Lichter mit Strom zu versorgen.
Leider hatte der erste Entwurf der Ampel keinen guten Start. Ein Gasleck aus der darunterliegenden Versorgungsleitung löste eine Explosion im Ampelmechanismus aus, wodurch der Polizist, der sie bediente, verletzt wurde.
Da die Ampel als Sicherheitsrisiko betrachtet wurde, wurde sie schnell entfernt und Ampeln für die nächsten 60 Jahre ganz verboten. Sie kehrten schließlich 1929 auf die britischen Straßen zurück, nachdem 1921 in Detroit das Dreilicht-Signalsystem erfunden worden war.
Die erste elektrisch betriebene Ampel wurde 1923 vom afroamerikanischen Erfinder Garrett Morgan erfunden. Er verkaufte seine Konstruktion schließlich für 40.000 Dollar (inflationsbereinigt heute 730.000 Dollar) an General Electric.
Warum sind die Ampeln rot, gelb und grün?
Das erste in Verkehrssignalanlagen verwendete Farbsystem basierte auf dem Navigationslichtsystem, das auf Schiffen auf See verwendet wurde.
Durch die Verwendung der roten und grünen Lichter können Besatzungen auf sich nähernden Schiffen sofort erkennen, in welche Richtung sich ein Schiff bewegt. Dieses Beleuchtungssystem diente als frühzeitiges Kollisionsverhütungssystem, insbesondere nachts bei schlechten Sichtverhältnissen.
Das gelbe Licht moderner Ampeln wurde erst 1921 eingeführt, als der Erfinder William Potts die dreifarbige Ampel nach Detroit brachte.
Diese Innovation ergänzte die bestehenden roten und grünen Signale um ein gelbes „Vorsicht“-Licht, das den Autofahrern signalisierte, dass die Ampel bald umschaltete, und sie aufforderte, langsamer zu fahren. Die erste vierseitige, dreifarbige Ampel wurde 1921 an der Kreuzung von Woodward Avenue und Fort Street in Detroit installiert, und bis Mitte der 1930er Jahre war dieser Standard im ganzen Land weit verbreitet.
Warum brauchen wir jetzt eine vierte Farbe?
Menschen und autonome Autos nutzen unterschiedliche visuelle Hinweise, wenn es darum geht, Lichtsysteme zu interpretieren. Verschiedene Farben – manchmal blinkend, um anzuzeigen, dass eine Veränderung bevorsteht – funktionieren für das menschliche Gehirn am besten, während ein einzelnes Licht für autonome Autos besser funktioniert.
Daher würde man zum Nutzen selbstfahrender Autos ein viertes Licht hinzufügen – höchstwahrscheinlich ein weißes. Das weiße Licht würde von einem selbstfahrenden Auto als Anweisung interpretiert werden, „weiterzufahren, sofern keine anderen Anweisungen gegeben werden“.
Hajbabaie, der NCSU-Professor, erklärte: „Wenn das weiße Licht aktiv ist, folgen Sie einfach dem Fahrzeug vor Ihnen.“
Welche unterschiedlichen Arten von Ampelsystemen gibt es?
Obwohl es verschiedene Arten von Ampeltechnologien gibt, können die meisten Verkehrssysteme in zwei Kategorien eingeteilt werden: Ampeln, die nach einem festen Zeitplan verkehren, und Ampeln, deren Taktung je nach Verkehrsaufkommen angepasst werden kann.
Einige verschiedene Modelle der Verkehrssignalisierung sind:
- Ampelanlagen mit fester Zeit: Diese basieren nicht auf dem Verkehrsaufkommen. Der Verkehrsplaner legt die Zeit jeder Ampelanlage auf der Grundlage allgemeiner Untersuchungen fest, die den Verkehr zu einer vorgegebenen Zeit weiterleiten.
- Detektionsampeln: Diese werden auch als „gesteuerte Verkehrssignale“ bezeichnet. Dabei handelt es sich um in die Straße eingelassene Geräte, die die Anwesenheit und Anzahl der an einer Kreuzung wartenden Fahrzeuge erkennen und sich dann mit der Ampel synchronisieren, um anzuzeigen, wann der Verkehr weiterfahren oder anhalten soll.
- Split-Cycle-Offset-Optimierungstechnik (SCOOT): Dieses Verkehrsmanagementsystem zielt darauf ab, das Verkehrsaufkommen an Kreuzungen mithilfe von Echtzeit-Verkehrsdaten zu optimieren. SCOOT passt die Ampelsequenz automatisch anhand der von Ampeln erfassten Daten an. Dies trägt dazu bei, Staus zu reduzieren und den Verkehrsfluss zu verbessern.
- Von Fußgängern aktivierte Ampeln: Diese werden über einen manuellen Druckknopf oder Sensor aktiviert, der einen Fußgänger am Übergang erkennt und die Ampel umschaltet, um den Verkehr anzuhalten.
Könnte KI in Verkehrssystemen eingesetzt werden?
Henry Liu, Professor für Bauingenieurwesen an der University of Michigan, hat einen anderen Ansatz zur Lösung von Verkehrsstauproblemen mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) entwickelt.
Nachdem sie im Februar letzten Jahres vom US-Verkehrsministerium einen Zuschuss von 15 Millionen Dollar zur Gründung des Center for Connected and Automated Transportation erhalten hatten, testen Liu und sein Team im Detroiter Vorort Birmingham, wie Ampeln mithilfe von Echtzeit-Standort- und Geschwindigkeitsdaten von mit GPS (Global Positioning System) ausgestatteten Fahrzeugen gesteuert werden könnten.
Dieses Viertel in Detroit wurde ausgewählt, weil alle 34 Ampeln in Birmingham nach einem festen Zeitplan arbeiten. Sie erhalten keine Informationen von Kameras oder Sensoren, um sich an den Verkehrsfluss anzupassen. Das heißt, sie können so angepasst werden, dass sie ausschließlich Informationen von Autos empfangen, erklärte Liu, und zwar ohne Störungen.