Bericht verkehrstechnische Systeme (VinDUS, KoKoSDUS, OEVII)

OVA/062/2025 X öffentlich nicht öffentlich Informationsvorlage Betrifft: Bericht verkehrstechnische Systeme (VinDUS, KoKoSDUS, OEVII) Fachbereich: 66 - Amt für Verkehrsmanagement Dezernentin / Dezernent: Beigeordneter Jochen Kral Beratungsfolge: Gremium Sitzungsdatum Beratungsqualität Ordnungs- und 18.06.2025 Kenntnisnahme Verkehrsausschuss Sachdarstellung: Die Verkehrstechnik ist eine wichtige Komponente zur nachhaltigen und effizienten Nutzung der vorhandenen Verkehrsinfrastruktur und zur situationsabhängigen und strategischen Verkehrssteuerung in Düsseldorf. Das Verkehrssystemmanagement (VSM) umfasst eine Vielzahl an Subsystemen zur Detektion, Prognose und Steuerung des Verkehrs und zur Bereitstellung von Verkehrsinformationen. In den vergangenen Jahren wurden verschiedenste Maßnahmen ergriffen, um die verkehrstechnischen Systeme kontinuierlich zu verbessern und zukunftsorientiert zu gestalten. Einige wichtige Bausteine in diesem Prozess sind die im Folgenden beschriebenen Modellvorhaben „VinDUS" und „KoKoSDUS" sowie das Programm zur Beschleunigung des ÖPNV. VinDUS - „Verkehrsinformation und Dynamische Umweltsensitive Steuerung" Um einen Beitrag zur Einhaltung der Luftqualitätsgrenzwerte zu leisten, wurde im Rahmen des Modellvorhabens VinDUS (Verkehrsinformation und Dynamische Umweltsensitive Steuerung) das bestehende Verkehrssystemmanagement um eine umweltsensitive Komponente erweitert. Diese ermöglicht eine dynamische Steuerung des Verkehrs abhängig von der prognostizierten Luftqualität sowie die Schaltung von Umweltinformationen an die Verkehrsteilnehmer. Über das Förderprojekt VinDUS hat die Verwaltung den Ordnungs- und Verkehrsausschuss mit den Vorlagen OVA/124/2020 und OVA/086/2023 informiert. Die Prognose der Luftqualität erfolgt mit Hilfe des Umweltmodells IMMISmt auf Grundlage der aktuellen Schadstoffbelastung sowie von prognostizierten Verkehrs- und Wetterdaten. Das Umweltmodell erstellt eine Kurzfristprognose (Zeithorizont: 1 Stunde) und eine Mittelfristprognose (Zeithorizont: 24 Stunden) der NOx-, NO2- und PM10-Konzentration. Die Kurzfristprognose für NO2 dient als Grundlage für die umweltsensitive Verkehrssteuerung, während die Mittelfristprognose für die Umweltinformation genutzt wird. Außerdem berechnet das Umweltmodell die Schadstoffkonzentrationen an insgesamt 66 Hotspots im Düsseldorfer Stadtgebiet, von denen die meisten nicht über eigene Messstationen verfügen. So kann die Luftqualität an allen Hotspots kontinuierlich überwacht werden, um drohende Grenzwertüberschreitungen frühzeitig zu erkennen und bei Bedarf eine Erweiterung der umweltsensitiven Verkehrssteuerung zu planen und umzusetzen. Um das Umweltmodell besser validieren zu können und die Wirksamkeit der umweltsensitiven Verkehrssteuerung zu optimieren, wird in Zusammenarbeit mit dem Amt für Umwelt- und Verbraucherschutz die Anwendung von Sensormesstechnik (sog. Umweltsensoren) als Ergänzung zum bestehenden Messnetz getestet. Im Rahmen von VinDUS wurden drei Umweltsensoren beschafft. Diese messen Feinstaub (PM10 und PM2,5), Stickoxide (NO und NO2) sowie Ozon (O3). Die Luftqualität an den Hotspots hängt maßgeblich von der Verkehrsstärke und der Verkehrsqualität („Level of Service") ab. Zur Berechnung und Prognose dieser Verkehrskenngrößen wurde das Verkehrssystemmanagement um das Online- Verkehrslagemodell DRIVERS erweitert. Dieses Modell gleicht aktuelle Verkehrsdaten mit historischen Verkehrsdaten ab, um Muster zu erkennen und daraus eine Prognose zu erstellen. So werden sowohl typische Schwankungen der Verkehrslage im Tages- und Wochenverlauf als auch außergewöhnliche Schwankungen z.B. durch Veranstaltungen, Unfälle oder Baustellen berücksichtigt. Analog zum Umweltmodell erstellt das Verkehrslagemodell eine Kurzfrist- und eine Mittelfristprognose der Verkehrsstärke und -qualität, die als Eingangsgrößen für das Umweltmodell dienen. Um eine gute Datengrundlage für das Verkehrslagemodell sicherzustellen, wurde im Rahmen des Projekts VinDUS die strategische Verkehrsdetektion erneuert und um weitere Standorte erweitert. Bei den neuen Detektoren handelt es sich um Passiv- Infrarot-Detektoren, die über der jeweiligen Fahrspur montiert sind. Die ca. 60 Detektionsstandorte sind im gesamten strategischen Straßennetz im Düsseldorfer Stadtgebiet verteilt. Bei einigen neuen Standorten laufen derzeit noch Restarbeiten. An den beiden Luftqualitäts-Hotspots Merowingerstraße und Corneliusstraße ist die dynamische, umweltsensitive Verkehrssteuerung seit 2023 täglich im Einsatz. Abhängig von der prognostizierten Schadstoffbelastung (Kurzfristprognose) wird die Lichtsignalsteuerung an den vorherigen Knotenpunkten dynamisch angepasst. Bei hoher Schadstoffbelastung wird so die Kapazität an den Hotspots reduziert, und umgekehrt wird bei geringer Schadstoffbelastung die Kapazität erhöht. Für den Hotspot Merowingerstraße erfolgt die Anpassung der Steuerung am Knotenpunkt Münchener Straße/Südring und für den Hotspot Corneliusstraße an den Knotenpunkten Werstener Straße/Universitätsstraße und Mecumstraße/Auf'm Hennekamp. Um die Verkehrsteilnehmer bei hoher prognostizierter Schadstoffbelastung (Mittelfristprognose) zu informieren, wurden im Rahmen von VinDUS 7 LED- Anzeigetafeln erneuert und 19 neue LED-Anzeigetafeln beschafft. Auf diesen Tafeln werden neben den Umweltinformationen auch Verkehrsinformationen (Staus, Sperrungen, Veranstaltungen etc.) angezeigt. Ein Teil der Anzeigetafeln ist außerdem Bestandteil des Parkleitsystems. Mit Hilfe der Umweltinformationen soll das Mobilitätsverhalten der Pendler beeinflusst werden, sodass sie bei hoher prognostizierter Schadstoffbelastung nach Möglichkeit Home-Office machen oder den ÖPNV nutzen. Da derzeit die Schadstoffgrenzwerte an allen Messstellen in Düsseldorf eingehalten werden, werden die Umweltinformationen zurzeit nicht geschaltet. Die oben beschriebenen Komponenten des Verkehrsmanagementsystems wurden nach Abschluss des Modellvorhabens VinDUS in den Regelbetrieb überführt. Die Seite 2 umweltsensitiven Lichtsignalsteuerungen werden kontinuierlich überwacht und evaluiert und bei Bedarf an veränderte verkehrliche oder umweltrechtliche Randbedingungen angepasst. Im Hinblick auf die neue EU-Luftqualitätsrichtlinie (2024/2881) ist schon jetzt absehbar, dass die ab 2030 geltenden strengeren Schadstoffgrenzwerte mit den derzeitigen Maßnahmen voraussichtlich nicht an allen Messstellen einzuhalten sind. Die Bezirksregierung Düsseldorf wird daher federführend unter Beteiligung der Landeshauptstadt Düsseldorf bis 2028 einen Luftqualitätsfahrplan erarbeiten. Vor dem Hintergrund von Verursacheranalysen gilt es, verhältnismäßige und zugleich breit konsensfähige Maßnahmen zu entwickeln, um bis 2030 die Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen. Eine Erweiterung des umweltsensitiven Verkehrsmanagements auf weitere Hotspots ist ein wichtiger Baustein zur weiteren Verbesserung der Luftqualität. Mit dem Projekt VinDUS wurden die dafür erforderlichen Voraussetzungen geschaffen. Das Vorhaben mit einer Laufzeit vom 15.12.2020 - 31.12.2024 wurde im Rahmen des Sofortprogramms „Saubere Luft 2017 - 2020" über die Förderrichtlinie „Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme" vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert. Die bewilligten Gesamtmittel betrugen ca. 4,7 Mio. € bei einer 65%-igen Förderung. KoKoSDUS - „Konzeption und Umsetzung kooperativer Systeme in Düsseldorf" Um den städtischen Verkehr nachhaltiger, effizienter und sicherer zu gestalten, spielen Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS) eine zentrale Rolle. Diese intelligenten, vernetzten Verkehrssysteme ermöglichen eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturelementen (Vehicle-to-Infrastructure - V2I). Vor diesem Hintergrund verfolgt das Projekt „Konzeption und Umsetzung kooperativer Systeme in Düsseldorf (KokoSDUS)" das Ziel, C-ITS-Dienste zur Förderung des Umweltverbundes in der Landeshauptstadt Düsseldorf einzuführen und weiterzuentwickeln. Dank der V2I-Kommunikation können verkehrsabhängige Eingriffe in die Lichtsignalsteuerung zugunsten des Umweltverbundes auf das notwendige Maß reduziert werden. So soll der Verkehrsablauf für alle Verkehrsarten verbessert werden und gleichzeitig die Attraktivität umweltfreundlicher Verkehrsmittel wie Fahrrad, Bus und Straßenbahn erhöht werden. Die technische Grundlage bildet die seit 2020 flächendeckend in Düsseldorf verfügbare App „TrafficPilot". Dabei handelt es sich um einen sogenannten Ampelphasenassistenten, der für den Rad- und Kfz-Verkehr Grünzeitprognosen an einem Großteil der Lichtsignalanlagen (LSA) in Düsseldorf anzeigt. Die App bietet unter anderem die C-ITS-Dienste GLOSA (Green Light Optimal Speed Advisory) und TTG (Time To Green). Mit Hilfe von GPS-Position, Geschwindigkeit und Fahrzeugtyp kann die App individuelle Empfehlungen für eine optimierte Fahrweise geben - etwa, mit welcher Geschwindigkeit eine grüne Welle erreicht werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die TrafficPilot-App auch die Anmeldung von Radfahrenden an LSA. Auf Basis anonymisierter historischer Bewegungsdaten sowie aktueller Verkehrsinformationen wird dabei die Ankunftszeit an der LSA geschätzt. So können Grünphasen bedarfsgerecht verteilt werden, um die Wartezeiten für den Radverkehr zu reduzieren und im Idealfall ein Anhalten vor der LSA zu vermeiden. Nutzerinnen und Nutzer erhalten über die App eine Rückmeldung, ob die Anmeldung erfolgreich war, sowie Hinweise zur optimalen Geschwindigkeit, um ohne Halt die nächste Grünphase zu erreichen. Falls ein Halt aufgrund der verkehrlichen Randbedingungen nicht vermeidbar ist, wird die verbleibende Wartezeit bis zur nächsten Freigabe angezeigt. Seite 3 Die hierfür notwendigen Systeme - das Backend der App sowie die V2I-Plattform - sind vollständig in das bestehende Verkehrssystemmanagement der Landeshauptstadt Düsseldorf integriert und ermöglichen eine direkte Kommunikation in Echtzeit. Ein erster erfolgreicher Pilotversuch zur Radfahrer-Anmeldung wurde im Rahmen des Projekts KoMoDnext durchgeführt. Aufbauend auf diesen Erfahrungen wurde der Dienst nun im Rahmen von KokoSDUS weiterentwickelt und flächendeckend implementiert. Im Rahmen des Projekts wurde der Anmeldedienst über die TrafficPilot-App an den folgenden 9 LSA implementiert:  Prinz-Georg-Straße/Ehrenstraße  Prinz-Georg-Straße/Stockkampstraße  Prinz-Georg-Straße/Eulerstraße  Jülicher Straße/Eulerstraße  Münsterstraße/Ulmenstraße  Ulmenstraße/Weißenburgstraße  Spichernplatz  Vautierstraße/Geibelstraße  Grafenberger Allee/Altenbergstraße Die ausgewählten LSA befinden sich sowohl auf zusammenhängenden Streckenabschnitten als auch auf zentralen Routen des vorrangigen Radhauptnetzes bzw. auf neu geplanten Radrouten. Bei der Auswahl der Standorte wurde besonders auf das Zusammenwirken der verschiedenen Verkehrsarten geachtet, sodass es keine Auswirkungen auf den ÖPNV und nur geringen Einfluss auf den MIV gibt. Die Signalsteuerung der ausgewählten Anlagen wurde so angepasst, dass die Freigabezeiten für den Radverkehr verkehrsabhängig gestaltet werden können. Das bedeutet, dass Radfahrende ihre Grünphase aktiv anfordern oder verlängern lassen können. Der Vorteil des C-ITS-Dienstes gegenüber herkömmlichen Detektionssystemen besteht darin, dass Radfahrende frühzeitiger und zuverlässiger erkannt werden können und ihre Ankunftszeit - insbesondere bei größeren Abständen zur Haltelinie - genauer vorhergesagt werden kann. Dadurch werden die Auswirkungen verkehrsabhängiger Eingriffe in die Signalsteuerung auf das notwendige Maß reduziert und somit der Verkehrsfluss insgesamt verbessert. Mit der Weiterentwicklung der C-ITS-Dienste wird die Attraktivität des Radverkehrs deutlich gesteigert und ein konkreter Beitrag zur Digitalisierung und Vernetzung des Verkehrssystems geleistet. Perspektivisch lassen sich die im Projekt entwickelten C- ITS-Dienste auch auf den ÖPNV übertragen. Das Projekt hatte eine Laufzeit von 24 Monaten und wurde zum 31. Dezember 2024 erfolgreich abgeschlossen. Derzeit erfolgen noch abschließende technische Anpassungen an den Lichtsignalanlagen sowie Evaluationsfahrten, um die Wirkung der Maßnahmen im Realbetrieb zu bewerten. Das Vorhaben wurde im Rahmen des Sofortprogramms „Saubere Luft 2017 - 2020" über die Förderrichtlinie „Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme" vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert. Die bewilligten Gesamtmittel betrugen ca. 180.000 €, bei einer 65%-igen Förderung. Seite 4 ÖPNV-Beschleunigung Im Rahmen des Förderprogramms "Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme" des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) hat die Stadt Düsseldorf positive Förderbescheide für die Beschleunigung des ÖPNV erhalten. Die Förderung verteilt sich auf drei Teilprojekte mit unterschiedlichen Laufzeiten. Die beiden Projekte „Datenbereitstellung" und „ÖV-Beschleunigung I" starteten im Herbst 2018 und wurden im Herbst 2022 abgeschlossen. Sie umfassen die Anpassung von 140 Lichtsignalanlagen mit einem Gesamtkostenvolumen von 11,8 Mio. €, das zu 50% vom Fördergeber getragen wurde. Der verbleibende Anteil wurde zu 20% von der Landeshauptstadt Düsseldorf und zu 80% von der Rheinbahn AG getragen. Das dritte und größte der Förderprojekte war das Projekt „ÖV-Beschleunigung II (OEVII)", es umfasste 241 LSA bei einem Finanzvolumen von insgesamt ca. 14,7 Mio. €, bei derselben Kostenverteilung wie bei den beiden vorgenannten Förderprojekten. Die Laufzeit des Projekts OEVII startete im Sommer 2020 und endete zum 31.12.2024. Im Rahmen dieses Förderprojekts konnten bis zum 31.12.2024 124 LSA umgesetzt werden. Die vom Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderten Projekte der Stadt Düsseldorf wurden von zwei ebenso geförderten Projekten der Rheinbahn AG komplementiert. Diese dienten der Ertüchtigung von ca. 1.020 Funkbaken, die zur Kommunikation der ÖPNV-Fahrzeuge mit den Lichtsignalanlagen erforderlich sind. Das erste dieser Projekte wurde bereits zum Ende des Kalenderjahres 2022 abgeschlossen. Die Laufzeit des zweiten Projekts endete zum 31.12.2024. Die Förderprojekte der Rheinbahn AG haben ein gemeinsames Volumen von ca. 1,3 Mio. €, bei einer 50%-gien Förderung durch den Bund. Seite 5