Mit strukturiertem Licht zu neuen Services im ÖPNV

Fahrgäste finden Infos zur Auslastung heute sehr wichtig und wertvoll. Die Verkehrsbetriebe erkennen jetzt, dass in den AFZ- Daten viel mehr Möglichkeiten stecken, um neue Services anzubieten und für Kunden attraktiver zu werden. Doch wie funktioniert die Fahrgastzählung eigentlich? Welche Technologien haben sich bewährt? Welche neuen Entwicklungen gibt es?

Während bei der manuellen Fahrgastzählung Personal im Fahrzeug mitfährt und die ein- bzw. aussteigenden Menschen zählt, ermitteln bei der automatischen Fahrgastzählung Sensoren zumeist in den Fahrzeugtüren diese Daten. Die Vorteile eines AFZ-Systems liegen auf der Hand: Die technologiebasierte Zählung ist weniger fehleranfällig. Sie erreicht eine Genauigkeit von bis zu 99 %. Bei einer Vollausstattung aller Fahrzeuge mit Zählsensoren kann statt über Hochrechnungen und statistische Messfahrten die exakte Passagierzahl ermittelt werden. Das bietet weitere Vorteile, wie Auslastungsinformationen in Echtzeit. Nach einer Anfangsinvestition fallen kaum Kosten für den laufenden Betrieb der Systeme an.

Mobilitätsdaten sind das neue Gold, heißt es. Doch wie wertvoll sind AFZ-Daten für Verkehrsbetriebe? Im deutschsprachigen Raum dienen die Zähldaten meist als Basis für die Einnahmenaufteilung zwischen den Verkehrsunternehmen eines Verkehrsverbundes. Zumeist stellt dieser ein Netz und Ressourcen bereit, um Personen zu befördern. Die erhobenen Ticket-Gelder sowie der Zuschuss der Kommune werden dann anhand bestimmter Parameter, wie Passagierzahlen und geleistete Personenkilometer, an die Mitglieder im Verkehrsverbund verteilt. AFZ-Daten werden mit Zeitstempeln versehen und kombiniert mit weiteren Daten wie Fahrplan und Haltestellen einer Linie von Analyse-Software ausgewertet. Dies bildet die Grundlage für die Fahrplan-, Netz-, und Einsatzplanung sowie die Qualitätskontrolle eines Verkehrsbetriebes. Ziel ist es, die Auslastung der Fahrzeuge und Verkehrsnetze zu kontrollieren, Türöffnungszeiten zu optimieren oder aber Haltestellen besser zu planen sowie Einnahmereports und Kennzahlen zu erfassen.

Vor allem in skandinavischen Ländern werden AFZ-Daten in Echtzeit inzwischen auch für die Kundenkommunikation und Serviceleistungen genutzt und erhöhen den Fahrgastkomfort. Doch auch im deutschsprachigen Raum entwickeln sich die lokalen Daten aus den AFZ-Systemen immer mehr zur Wissensquelle für die Mobilitätsanbieter, können sie doch auf dieser Basis ihre Services bedarfsgerecht auf die Fahrgäste zuschneiden.

In Kombination mit anderen Daten wie GPS und WiFi, bilden die Daten aus AFZ-Systemen in Fahrzeugen des ÖPNV zuverlässig sehr genaue, lokale Bewegungs- und Verteilungsinformationen ab. So lässt sich die Belegung von Fahrzeugen aktiv gestalten, sei es im Sinne des Social Distancing in Pandemiezeiten oder der Kapazitätsplanung für besondere Mobilitätsbedürfnisse wie der Mitfahrt im Rollstuhl bzw. das Mitführen eines Fahrrads.

Zu den bekanntesten und meistverwendeten Geräten für das Zählen von Fahrgästen gehören Infrarot- und Time-of-Flight-Sensoren sowie stereoskopische Kameras, die in der Regel oberhalb der Fahrzeugtüren installiert werden und dort vollautomatisch ihre Dienste verrichten. Infrarot Sensoren haben den Vorteil, dass sie unabhängig von sich ändernden Lichtverhältnissen arbeiten und relativ günstig einzubauen sind. Time-of-Flight-Sensoren arbeiten auf der Basis der Pulslaufzeitmessung des Lichts. Sie senden einen Lichtpuls aus und messen die Zeit, die das Licht bis zu einem Gegenstand und wieder zurück zum Sensor benötigt. Stereoskopische Kameras verwenden zwei Kamerabilder, die dieselbe Szene abbilden. Aus diesen Bildern werden Tiefeninformationen berechnet, die dem menschlichen räumlichen Sehen ähneln. Hier wird also die Kameraperspektive als Tool verwendet.

Die neueste Generation der AFZ-Sensoren arbeitet mit der Structured-Light-Technologie. Hierbei erzeugt ein Laserprojektor-Modul ein Punktmuster, das sich je nach Entfernung eines Menschen oder eines Objektes vom optischen Modul des Sensors ändert. Aus den Verzerrungen des Punktmusters wird ein Tiefenbild erstellt, aus dem das 3D-Profil eines Menschen oder eines Objekts entsteht. Diese 3D-Profile müssen nicht wie bei anderen Technologien im Nachhinein anonymisiert werden, sondern sie werden bereits anonymisiert ermittelt. DILAX ist Spezialist für AFZ-Systemlösungen im öffentlichen Nah- und Regionalverkehr und hat in diesem Jahr mit dem DILAX SLS-1000 einen Structured-Light-Sensor auf den Markt gebracht und zum Patent angemeldet.

Der neue Sensor zählt die Personen, die in ein Fahrzeug ein- bzw. aussteigen. Er unterscheidet dabei zwischen Erwachsenen und Kindern und zählt auch Objekte, wie Fahrräder und Rollstühle. Selbst bei Dunkelheit oder Überblendung funktionieren das Zählen und die Objekterkennung sicher. Die Objekt-Daten umfassen dabei nicht nur die reine Anzahl der jeweiligen Objekte, sondern auch deren Höhe und Bewegungsrichtung. Das Erkennen der Objekte trainiert der Sensor auf der Basis von künstlicher Intelligenz. Neben Fahrrädern und Rollstühlen werden bald weitere Objekt-Klassen wie Kinderwagen oder Reisekoffer hinzukommen

Auf Basis der mit der Structured-Light-Technologie gewonnenen Daten und einer Business-Intelligence-Software wie DILAX Citisense können Verkehrsbetriebe, Verkehrsverbünde und kommunale Planer des öffentlichen Nahverkehrs zukünftig neue Dienste für Fahrgäste entwickeln. So ist es beispielsweise denkbar, verfügbare Rollstuhlplätze im aktuellen oder folgenden Fahrzeug gezielt anzuzeigen. Auch lässt sich auf diese Weise die Verteilung von Personen und Objekten bereits am Bahnsteig so lenken, dass alle Fahrgäste komfortabel ein- und aussteigen können und Fahrgastwechselzeiten verkürzt werden. Darüber hinaus können die Daten aus AFZ-Systemen auch mit anderen Systemen zusammenwirken und einen hohen Mehrwert für Kunden generieren. Im Zusammenspiel mit Sensorik im urbanen Raum ist es durchaus denkbar, dass auch andere Mobilitätsangebote angesteuert und gebucht werden können, wie autonome Fahrzeuge, E-Scooter oder Fahrräder. Den Kunden bietet dies wesentlich mehr Komfort.

Autor: Tom Tipolt, Head of System Solution & Consulting, DILAX