Adaptive intelligente Straßenbeleuchtung – Infrarotsensor (PIR) vs. Radarsensor

Adaptive Straßenbeleuchtung bezieht sich auf Straßenlaternen, die die Beleuchtung an die Bewegungen von Fußgängern, Radfahrern und Fahrzeugen anpassen. Adaptive intelligente Straßenlaternen werden nur dann automatisch auf eine voreingestellte Stufe heller, wenn ein Mensch in der Nähe erkannt wird. Wenn niemand in der Nähe ist, bleiben die Straßenlaternen gedimmt. Dadurch wird Energie gespart, die Lichtverschmutzung verringert und der COXNUMX-Fußabdruck minimiert. All dies, ohne die öffentliche Sicherheit zu gefährden.

Heutzutage sind zwei Arten von adaptiven Straßenbeleuchtungssystemen verfügbar – auf Infrarot- oder PIR-Sensoren (Passiv-Infrarot) und auf Radarsensoren basierende Systeme. Welches System – PIR oder Radar – für Großprojekte sinnvoller zu wählen ist, hat die Fachhochschule Münster in einem Pilotprojekt ermittelt.

Aus der Stadt Münster:

Pilotprojekt mit der Fachhochschule Münster

Die fortwährende Innovation im Bereich der technischen Straßenausrüstung – insbesondere in der Lichttechnik – stellt Entscheidungsträger vor neue Herausforderungen, wenn es um die Festlegung von Zeitpunkt und Art zukunftsweisender Investitionen in 28,000 Lichtpunkte in Münster geht. Im Bereich der öffentlichen Straßenbeleuchtung können innovative Lösungen Energiekosten sparen. Wie das in Zukunft funktionieren kann, zeigt das Amt für Mobilität und Tiefbau.

Ob und inwieweit die Umwelt durch Maßnahmen des Amtes für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster im Bereich der Straßenbeleuchtung entlastet werden kann, wurde in der Vergangenheit intensiv mit der Stadt Münster und der Fachhochschule Münster diskutiert und erarbeitet . Als Ergebnis wurde ein Pilotprojekt durchgeführt, in dem zwei adaptive Straßenbeleuchtungssysteme auf ihre Praktikabilität untersucht wurden, um für zukünftige Großprojekte die am besten geeignete Technologie auswählen zu können.

Wichtigstes Ziel des Pilotprojekts war es, das hohe Niveau der Verkehrssicherheit bei gleichzeitiger Energieeinsparung aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus strebt das Münsteraner Tiefbauamt an, den ersten Platz, den es bei den Prüfungen des Kommunalen Rechnungsprüfungsinstituts Nordrhein-Westfalen unter anderem durch dieses Projekt erreicht hat, zu halten und neue Technologien als Vorreiter auf der Straße zu erproben Beleuchtung. Insbesondere Infrastrukturprojekte im öffentlichen Raum stehen im Fokus der Öffentlichkeit, da sie direkten Einfluss auf das Mobilitätsverhalten der Nutzer haben. Die Erfahrungen der Verkehrsteilnehmer mit dem neuen System werden in zukünftige Projekte einfließen.

Münster ist eine der Städte mit dem höchsten Radverkehrsaufkommen in Deutschland, weshalb ein Pilotprojekt auf einem Fuß- und Radweg in der Stadt Münster umgesetzt wurde.

Sensortechnik für maßgeschneiderte Beleuchtung

Die Stadt Münster nutzt die modernen Sensoren bereits in der Verkehrssteuerung, wie Radfahrerzählungen und Ampeln. In vielen Bereichen ermöglichen Sensoren, den Verkehrsfluss auf die Bedürfnisse der Verkehrsteilnehmer abzustimmen.

In der Straßenbeleuchtung leistet die Sensorik einen großen Beitrag zur Energieeinsparung, indem sie zum Beispiel die Lichtintensität auf Wegen mit geringem Nachtverkehr reduziert.

Entscheidend für den Einsatz ist die fehlerfreie, wetterunabhängige Erkennung von Verkehrsteilnehmern. Es soll die Verkehrssicherheit durch müheloses Sehen und Gesehenwerden gewährleisten und gleichzeitig das Sicherheitsgefühl der Verkehrsteilnehmer durch ein angemessenes Beleuchtungsniveau gerade in Bereichen mit geringer sozialer Kontrolle gewährleisten.

Um zu analysieren, ob diese Ziele durch den Einsatz von Sensoren erreicht werden können, wurde ein 680 m langer Geh-/Radweg als Teststrecke ausgewählt. Dieses erschließt sowohl ein Schulzentrum als auch ein Einkaufszentrum und hat auch eine verbindende Funktion. Der gerade Verlauf mit wenigen Eingängen (Parallelbahnstrecke) bietet ideale Testbedingungen, da die Erfassungsbereiche der Sensoren relativ einfach zu kalibrieren sind. Zudem sind die Rahmenbedingungen für beide Systeme über die gesamte Teststrecke gleich, was den Vergleich vereinfacht. In einem Abschnitt der Teststrecke kommen sieben Lichter mit Radarsensoren zum Einsatz, in einem anderen Abschnitt zwölf Lichter mit Infrarotsensoren. Hier wurde kostengünstige Sensortechnik eingesetzt, um zukünftige Projekte im Bereich der adaptiven Straßenbeleuchtung zu ermöglichen.

Testauswertung

Sobald das Verkehrsaufkommen abnimmt (z. B. wenn das Einkaufszentrum schließt), zeigen die Aufzeichnungen nur noch gelegentliches Schalten in der Nacht. Durch den Einsatz des Sensorsystems in der Straßenbeleuchtung am Geh-/Radweg konnte eine Energieeinsparung von 70 % erreicht werden. Weitere Vorteile sind die Einzelschaltungen (Einzellichtpunktsteuerung) und die Möglichkeit, den Betriebszustand der Leuchten zu überwachen.

Die Testergebnisse in Sachen Verkehrssicherheit und Fehleranfälligkeit sind sehr unterschiedlich.

Das Infrarotsystem arbeitet bei dieser Anwendung zuverlässig, unabhängig von Wetterbedingungen. Fehlschaltungen durch Kleintiere sind jedoch vorhanden und trotz entsprechendem Berechnungsalgorithmus offenbar nicht vollständig zu vermeiden. Die individuell einstellbaren Erfassungsbereiche lassen sich leicht an die vorherrschenden Bedingungen anpassen. Verkehrsteilnehmer werden unabhängig von ihrer Geschwindigkeit regelmäßig erkannt.

Auch das im Rahmen des Pilotprojekts eingesetzte Radarsystem funktioniert wetterunabhängig. Die Radarsensoren reagieren jedoch auf unerwünschte Dopplersignale, die durch sich im Wind bewegende Bäume und Büsche verursacht werden. Daher muss im Außenbereich eine sorgfältige Positionierung erfolgen und die Vegetation zurückgeschnitten werden, was betriebliche Wartungskosten verursacht. Außerdem ist hier auch ein Fehlschalten durch Kleintiere möglich.

Damit die Beleuchtung bei langsamen bis mittleren Gehgeschwindigkeiten nicht dunkler wird, müssen die Radarsensoren verbessert werden. Angesichts der großen Zahl älterer Verkehrsteilnehmer und dem damit verbundenen Wunsch nach Barrierefreiheit muss die Straßenbeleuchtung auch auf langsamere Verkehrsteilnehmer reagieren. Radarsensoren reagieren jedoch bauartbedingt erst bei Geschwindigkeiten von ca. 2.8 km/h, weshalb sie für Gehwege weniger geeignet sind als Infrarotsensoren.

Adaptive Straßenbeleuchtung stellt dem Nutzer innerhalb einer Moving-Light-Wabe ein teilweise höheres, bedarfsgerechtes Beleuchtungsniveau zur Verfügung. Diese unmittelbare Reaktion auf den Benutzer unterstützt das Sicherheitsgefühl.

Befragung von Verkehrsteilnehmern

Bei Infrastrukturprojekten (insbesondere bei innovativen Komponenten) ist es wichtig, die Öffentlichkeit einzubeziehen. Dazu wurde einerseits mit Hilfe von Infotafeln, der Presse und der Homepage der Stadt vor Ort informiert und andererseits über einen Zeitraum von vier Jahren die Eindrücke und Erfahrungen der Nutzer online und vor Ort erhoben Monate. Dadurch konnten Verkehrsteilnehmer beide Systeme unter verschiedenen Wetterbedingungen testen und bewerten.

Anwender bewerten die Systeme als sehr zuverlässig und bewerten die Brenndauer und das Systemverhalten als ausgewogen. Die Ausleuchtung und Sichtverhältnisse werden als gut empfunden und auch das allgemeine Sicherheitsgefühl wurde erhöht. Lediglich langsamere Verkehrsteilnehmer bemängelten, dass teilweise das Licht gedimmt wurde oder die Sensoren gar nicht erst auslösten.

Insgesamt waren die Umfrageergebnisse positiv. Die Vorteile der Systeme (wie Ressourceneffizienz und verbesserte soziale Sicherheit) wurden anerkannt. Auch die Bereitschaft der Stadt, neue Technologien auf einer Teststrecke zu testen, wurde vielfach gelobt.

Die negativen, kritischen Kommentare machen deutlich, dass Nutzer auch Kleinigkeiten bemerken und hinterfragen. Daraus lassen sich zwei wichtige Schlussfolgerungen ziehen: Einerseits empfiehlt es sich, bei der Einführung von adaptivem Licht ein begleitendes, umfassendes Informationskonzept aufzusetzen. Andererseits ist die sorgfältige Einstellung der Sensorbereiche und Leuchtdauern für eine positive Wahrnehmung von großer Bedeutung. Wie in anderen Bereichen der Verkehrsplanung und -technik gilt auch hier der Grundsatz, dass die Infrastruktur für die Nutzer verständlich und selbsterklärend sein muss. Fehlschaltungen und schlechte Sensoreinstellungen führen zu Irritationen und verminderter Akzeptanz.

Neben der Nutzerbefragung wurden auch die Eindrücke der Bewohner ausgewertet. Die meisten davon sind in Bezug auf adaptive Beleuchtung neutral bis positiv. Das Sicherheitsgefühl stieg, obwohl nächtliche Schaltfehler aufgefallen sind.

Positive Bilanz

Grundsätzlich konnten die Sensoren sowohl bei der Nutzerwahrnehmung als auch bei der Fehleranalyse überzeugen. Für 2018 sind weitere Einsatzgebiete der adaptiven Straßenbeleuchtung wie Wohn- und Gewerbegebiete geplant. Hier sind die Erfassungsbereiche jedoch deutlich komplexer, was weiterer Untersuchungen bedarf.

Unabhängig vom gewählten System und den Rahmenbedingungen des Streckenabschnitts empfiehlt es sich, die Sensoren sehr sorgfältig einzustellen und zu kalibrieren sowie die Funktionalität durch Begehungen und Tests überprüfen zu lassen.

Insgesamt fällt die Bilanz sehr positiv aus, sodass die Stadt Münster für neu geplante Geh- und Radwege eine adaptive Straßenbeleuchtung einsetzen wird.