Preise und Typen von Verkehrssignalsteuerungen: Ein praktischer Leitfaden für die Kreuzungssteuerung

Für städtische Verkehrsbehörden, Straßenbauunternehmer, ITS-Integratoren und Käufer von Verkehrsausrüstung ist die Auswahl eines Lichtsignalsteuergeräts nicht nur eine Frage des Vergleichs der Ausrüstungspreise. Ein Controller bestimmt, wie Signalphasen ausgeführt werden, wie Fahrzeug- und Fußgängeranforderungen gehandhabt werden, wie Kreuzungen miteinander koordiniert werden und wie einfach sich das System mit einer breiteren Verkehrsmanagementplattform verbinden lässt.

Herkömmliche Steuerungen zu festen Zeiten können dort gut funktionieren, wo Verkehrsmuster vorhersehbar sind. Sie werden jedoch weniger effektiv, wenn sich die Nachfrage während der Hauptverkehrszeiten, bei besonderen Ereignissen oder bei unregelmäßigen Verkehrsbedingungen erheblich ändert. Die Beschaffungsherausforderung besteht daher darin, die Typen und Konfigurationen der Ampelsteuerungen an die tatsächliche Kreuzung anzupassen, anstatt für Funktionen zu zahlen, die das Projekt nicht nutzen kann – oder sich für eine kostengünstige Steuerung zu entscheiden, deren Wartung und Aufrüstung später teuer wird.

Arten von Verkehrssignalsteuerungen und ihre Steuerlogik

Der Hauptunterschied zwischen den Typen von Verkehrssignalsteuerungen besteht darin, wie sie die Signalzeit bestimmen und ausführen.

Ein Lichtsignalsteuergerät mit fester Zeit arbeitet nach vordefinierten Zeitplänen. Ingenieure legen den Signalzyklus, die Phasenfolge, die Grünzeit, die Gelbzeit und andere Zeitparameter auf der Grundlage von Verkehrsstudien fest. Unterschiedlichen Zeiträumen können unterschiedliche Zeitpläne zugewiesen werden, z. B. Hauptverkehrszeit am Morgen, Tageszeit, Hauptverkehrszeit am Abend und Nebenzeiten.

Dieser Ansatz ist relativ einfach und kann für Kreuzungen geeignet sein, an denen die Verkehrsnachfrage stabil und vorhersehbar ist. Seine Einschränkung ist ebenso klar: Der Controller weiß von Natur aus nicht, dass bei einem Ansatz plötzlich eine lange Warteschlange entstanden ist, es sei denn, es wird eine externe Erkennungs- und Kontrollstrategie bereitgestellt.

Ein betätigter oder auf das Fahrzeug reagierender Controller fügt dem Steuerungsprozess eine Verkehrserkennung hinzu. Detektoren können Informationen über die Anwesenheit, den Bedarf oder die Belegung von Fahrzeugen liefern und es dem Controller ermöglichen, den Phasenbetrieb innerhalb konfigurierter Grenzen zu ändern. Dies kann an Kreuzungen nützlich sein, an denen das Verkehrsaufkommen zwischen den Zufahrten erheblich schwankt.

Die koordinierte Steuerung konzentriert sich auf mehrere Kreuzungen, anstatt jede Kreuzung einzeln zu behandeln. Controller tauschen Zeit- oder Koordinationsinformationen aus, sodass benachbarte Signale nach einer gemeinsamen Korridorstrategie betrieben werden können. Auf einer Ausfallstraße können beispielsweise Taktlänge, Versatz und Phasenzeitpunkt koordiniert werden, um den Verlauf entlang der Hauptverkehrsrichtung zu unterstützen.

Der koordinierte Controller von FAMA ist für diese Art von Anwendung konzipiert und unterstützt Funktionen wie induktive Steuerung, adaptive Steuerung, Fußgängerüberweg, Notfallpriorität und Mehrperiodenschemata. Die Spezifikation der FM5000-Serie listet bis zu 32 Steuerphasen mit 16 Phasen als Standardkapazität und bis zu 96 Signalkanäle mit 48 Kanälen in der Standardkonfiguration auf.

Die adaptive Signalsteuerung geht noch einen Schritt weiter, indem sie aktuelle Verkehrsinformationen nutzt, um die Signalzeit zu ändern. In einem ordnungsgemäß konzipierten adaptiven System werden Verkehrserkennungsdaten von der Steuerungsstrategie verarbeitet und dazu verwendet, die Zeitplanung entsprechend der tatsächlichen Nachfrage anzupassen, anstatt sich ausschließlich auf historische Zeitpläne zu verlassen.

Der wichtige Punkt für Beschaffungsteams ist, dass sich diese Kategorien nicht unbedingt gegenseitig ausschließen. Ein Controller kann feste Zeitpläne unterstützen und gleichzeitig koordinierte, betätigte, adaptive, Fußgänger- oder zentralisierte Steuerungsfunktionen bereitstellen. Die richtige Auswahl hängt von der erforderlichen Regelstrategie und Systemarchitektur ab.

Wie funktioniert ein Verkehrssignalsteuergerät?

Auf einer grundlegenden Ebene erhält ein Lichtsignalsteuergerät konfigurierte Zeitparameter und gegebenenfalls Informationen von Erkennungs- und externen Systemen. Anschließend führt es eine definierte Abfolge von Signalzuständen aus und setzt dabei die programmierten Phasenbeziehungen und Zeitbeschränkungen durch.

Eine typische Kreuzung kann mehrere Signalgruppen umfassen: Durchgangssignale, Linksabbiegesignale, Rechtsabbiegesignale, Fußgängerphasen, Fahrradphasen und Sonderzeichen. Der Controller muss festlegen, wann jede Gruppe eine grüne Anzeige erhalten kann und wann widersprüchliche Bewegungen gestoppt bleiben müssen.

Bei einem Schnittpunkt mit fester Zeit kann dieser Prozess kontinuierlich einem vordefinierten Zyklus folgen. Bei einer erkannten Kreuzung kann die Fahrzeugerkennung oder Fußgängeranfragen Einfluss darauf haben, ob eine Phase innerhalb der erlaubten Steuerlogik aufgerufen, verlängert, verkürzt oder übersprungen wird.

Aus diesem Grund sollte die Reaktionszeit allein nicht als primärer Leistungsindikator betrachtet werden. Ein Controller muss außerdem die erforderlichen Eingaben korrekt verarbeiten, das Signaltiming konsistent ausführen, eine ausreichende Ausgangskapazität bereitstellen und sichere Phasenbeziehungen aufrechterhalten.

Beispielsweise wird der Single Point Traffic Signal Controller von FAMA in Konfigurationen mit 20, 32 oder 44 Signalausgängen und 8, 12 oder 16 Phasen angeboten. Die aufgeführten Versionen spezifizieren 3A Antriebsstrom pro Kanal und IP55-Schutz.

Für einen Beschaffungsingenieur bedeutet dies, dass die Frage nicht nur lauten sollte: „Wie schnell ist die Steuerung?“ Es sollte sein:

Kann der Controller die erforderliche Anzahl an Signalgruppen, Erkennungseingängen, Phasen, Zeitplänen, Kommunikationen und zukünftigen Erweiterungsanforderungen ohne unnötige Hardwarekomplexität bewältigen?

Verbindung von Verkehrserkennung, Signalleuchten und ITS-Plattformen

Die moderne Verkehrssteuerung funktioniert selten als isolierter Schrank.

Eine komplette Kreuzung kann Fahrzeugdetektoren, Fußgängertaster, Verkehrssignalgeber, Countdown-Anzeigen, Kommunikationsgeräte, zentrale Verkehrsmanagementsoftware und andere ITS-Geräte umfassen. Der Controller fungiert als operative Schicht, die diese Komponenten verbindet.

Detektionsgeräte liefern Informationen über die Verkehrsnachfrage. Der Controller verarbeitet diese Informationen gemäß seiner konfigurierten Logik. Signalausgänge steuern dann die benötigten Ampelgruppen an. Auf Netzwerkebene können Kommunikationsschnittstellen es einer zentralen Plattform ermöglichen, den Status zu überwachen, Zeitpläne zu ändern oder mehrere Kreuzungen zu koordinieren.

Die Kommunikationsarchitektur wird daher zu einem wichtigen Bestandteil der Systemkompatibilität.

Das Verkehrssignal-Controller-Portfolio von FAMA umfasst RS485-, Ethernet- und optionale 4G/5G-Kommunikationsoptionen, während die koordinierte FM5000-Controller-Spezifikation zwei RJ45-Schnittstellen, drei RS232-Schnittstellen und eine RS485-Schnittstelle auflistet.

Das Vorhandensein einer physischen Schnittstelle garantiert jedoch nicht automatisch die Kompatibilität mit jeder ITS-Plattform. In den Beschaffungsspezifikationen sollten vor der Bestellung das erforderliche Kommunikationsprotokoll, die Datenstruktur, der Befehlssatz, die Controller-Softwareschnittstelle, die Schnittstelle der Erkennungsausrüstung und die lokalen Verkehrsstandards überprüft werden.

Eine drahtlose Architektur kann auch dort nützlich sein, wo eine herkömmliche Verkabelung schwierig ist. Der drahtlose Controller von FAMA verwendet separate Master- und Slave-Einheiten und spezifiziert eine drahtlose Master-Slave-Kommunikationsarchitektur. Das aufgeführte Modell arbeitet mit 11–30 V Gleichstrom, bietet 13 Signalausgänge und 5 Phasen und ist IP55-zertifiziert.

Diese Art von Architektur kann für Standorte relevant sein, an denen Straßenaushubarbeiten oder umfangreiche Kabelinstallationen die Baukomplexität erheblich erhöhen würden.

Was beeinflusst den Preis von Verkehrssignalsteuerungen?

Auf die Frage „Wie viel kostet ein Lichtsignalsteuergerät?“ gibt es keine eindeutige, aussagekräftige Antwort. ohne die erforderliche Konfiguration zu definieren. Eine Steuerung für einen einfachen Fußgängerüberweg sollte nicht direkt mit einer mehrphasigen, vernetzten Steuerung verglichen werden, die für einen koordinierten städtischen Korridor vorgesehen ist.

Mehrere Faktoren beeinflussen den Preis von Ampelsteuerungen.

1. Signalausgang und I/O-Kapazität

Mehr Signalgruppen und Phasen erfordern im Allgemeinen eine größere Hardwarekapazität. Eine kleine Kreuzungssteuerung benötigt möglicherweise nur wenige Ausgänge, während eine große Kreuzung mit mehreren Fahrzeugzufahrten, Abbiegephasen, Fußgängersignalen und Zusatzanzeigen wesentlich mehr erfordert.

Die Fußgängerübergangssteuerung von FAMA wird beispielsweise in Versionen mit 5 und 12 Ausgängen angeboten, während die Einpunktsteuerung 44 Ausgänge erreicht.

2. Kontrollstrategie

An eine einfache Festzeitsteuerung werden andere Anforderungen gestellt als an ein System, das betätigte, koordinierte, adaptive, Notfallprioritäts- und zentralisierte Steuerung unterstützt. Zusätzliche Verarbeitung, Schnittstellen, Softwarefunktionen und Konfigurationsmöglichkeiten können sowohl die Ausrüstungs- als auch die Integrationskosten erhöhen.

3. Kommunikationsfähigkeit

Abhängig von der Netzwerkarchitektur können RS485, Ethernet, Mobilfunkkommunikation, drahtlose Verbindungen oder andere Schnittstellen erforderlich sein. Die Kostenauswirkungen betreffen nicht nur das Kommunikationsmodul selbst; Integration, Konfiguration, Cybersicherheitsanforderungen und Kompatibilität mit der zentralen Plattform können sich ebenfalls auf das Projektbudget auswirken.

4. Erkennungskompatibilität

Wenn an der Kreuzung Fahrzeugdetektoren, Fußgängeranforderungen oder andere Verkehrssensoren verwendet werden, muss der Controller entsprechende Eingabeschnittstellen und Steuerlogik bereitstellen. Der Kauf eines günstigeren Controllers, der die Erkennungsarchitektur des Projekts nicht unterstützen kann, kann zu zusätzlichen Schnittstellengeräten oder Ersatzkosten führen.

5. Umweltanforderungen

Verkehrsschränke für den Außenbereich sind Temperatur, Feuchtigkeit, elektrischen Transienten, Staub und Feuchtigkeit ausgesetzt. Die von FAMA aufgeführten Controller-Spezifikationen umfassen Betriebstemperaturen bis zu -40 °C, bis zu 95 % relative Luftfeuchtigkeit und IP55-Schutz für mehrere Controller-Modelle.

Diese Spezifikationen sollten mit der tatsächlichen Installationsumgebung verglichen und nicht als Marketingzahlen behandelt werden.

6. Erweiterung und Wartung

Ein modularer Controller kann einen höheren Anschaffungspreis haben, aber möglicherweise die Notwendigkeit eines vollständigen Austauschs verringern, wenn eine Kreuzung erweitert wird. FAMA beschreibt seine Controller-Architektur als modular, mit projektorientierter OEM/ODM-Anpassung.

Für die öffentliche Infrastruktur ist diese Unterscheidung wichtig, da die Lebenszykluskosten wichtiger sein können als die Erstbestellung.

Wie sollten Käufer ein Verkehrssignalsteuergerät auswählen?

Der zuverlässigste Ansatz besteht darin, mit der Schnittmenge und nicht mit dem Produktkatalog zu beginnen.

Für einen einfachen Fußgängerüberweg kann eine spezielle Fußgängersteuerung ausreichend sein. Die Fußgängerübergangssteuerung von FAMA wurde speziell für Einbahnstraßenüberquerungsanwendungen entwickelt und unterstützt je nach Konfiguration feste Taktzeiten, durch Fußgänger aktivierte Übergänge, gelbes Blinken und Fernbefehle.

Für eine standardmäßige städtische Kreuzung sollte eine Einzelpunktsteuerung anhand der Anzahl der Zufahrten, Signalgruppen, Phasen, Detektoreingänge, Zeitpläne und erforderlichen lokalen Steuerungsfunktionen bewertet werden.

Bei einer stark befahrenen Ausfallstraße wird die Koordination immer wichtiger. Käufer sollten die Radkoordination, das Offset-Management, die Kommunikation zwischen Kreuzungen und die Kompatibilität mit dem zentralen Verkehrsmanagementsystem prüfen.

Für ein adaptives Verkehrsmanagementprojekt sollte der Controller als Teil der vollständigen Erkennungs-Steuerungs-Plattform-Kette evaluiert werden. Durch die Installation eines anpassungsfähigen Steuergeräts ohne ausreichende Verkehrserkennung oder kompatible Software entsteht noch kein adaptives Verkehrsmanagementsystem.

Das gleiche Prinzip gilt für die Systemkompatibilität. Bereiten Sie vor dem Vergleich von Angeboten einen I/O-Zeitplan, ein Phasendiagramm, Kommunikationsanforderungen, eine Liste der Erkennungsschnittstellen, Umgebungsspezifikationen, eine Kontrollstrategie und zukünftige Erweiterungsanforderungen vor. Vergleichen Sie dann Lieferanten mit derselben technischen Baseline.

Das Sortiment an Verkehrssignalsteuerungen von FAMA umfasst koordinierte, Einzelpunkt-, Netzwerk-, Fußgängerübergangs- und drahtlose Steuerungen, sodass je nach Kreuzungsanforderungen unterschiedliche Architekturen berücksichtigt werden können.

FAMA – das führende Unternehmen in der chinesischen Verkehrssignalbeleuchtungsindustrie

Für Beschaffungsteams, die komplette Ampellösungen bewerten, bietet FAMA außerdem ein breiteres Produktportfolio an, das Fahrzeugampeln, Fußgänger- und Fahrradsignale, Countdown-Timer, integrierte Ampeln, Ampelmodule und Ampelsteuerungen umfasst.

Das Projektportfolio umfasst Anwendungen in verschiedenen Regionen, darunter ein Projekt in Peru, das Ampeln, ein Solarsystem, drahtlose Steuerungen und Masten kombiniert. Käufer, die eine projektorientierte Lieferung bewerten, können sich die Projektfälle und die Verkehrssignal-Produktpalette des Unternehmens ansehen , um zu verstehen, wie Steuerungs- und Signalgeräte als Teil einer umfassenderen Kreuzungslösung konfiguriert werden können.

Abschluss

Die Wahl eines Ampelsteuergeräts ist letztlich eine Entscheidung des Steuerungssystems und nicht nur ein Hardware-Preisvergleich. Die Typen von Verkehrssignalsteuerungen bestimmen, wie die Kreuzung auf die Nachfrage reagiert, während Signalphasen, Zeitpläne, Erkennungseingänge, E/A-Kapazität, Kommunikation und Umweltschutz bestimmen, ob die Steuerung in der vorgesehenen Anwendung zuverlässig arbeiten kann.

Bei der Bewertung des Preises für Verkehrssignalsteuerungen sollten Käufer die vollständigen Konfigurations- und Lebenszyklusanforderungen vergleichen: Steuermodus, Ausgangskapazität, Erkennungskompatibilität, Kommunikationsarchitektur, Systemintegration, Umgebungsspezifikationen, Erweiterungsfähigkeit und Wartungsanforderungen. Ein günstigeres Erstangebot ist nur dann von Vorteil, wenn es die für das Projekt erforderlichen Funktionen und Zuverlässigkeit bietet.

Für städtische Kreuzungen, Verkehrsadernkoordination, Fußgängerüberwege und adaptives Verkehrsmanagement ist der richtige Controller derjenige, der zur tatsächlichen Verkehrssteuerungsstrategie passt und sich nahtlos in die umgebende ITS-Infrastruktur integrieren lässt.