Ablösung des BakeFunkSystems im Rahmen der Projekte MIND und MIND+ aus dem "Sofortprogramm Saubere Luft" der Bundesregierung hier: Bau- und Finanzierungsvorlage

Für das Projekt MIND+ wurde im Dezember 2020 ein Förderantrag im Rahmen des Förderprogramms "Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme" gestellt, welcher im Januar 2021 mit einem positiven Zuwendungsbescheid beschieden wurde. Die Umsetzung des Projektes und dadurch eine Änderung der Bestandssysteme ist zwingend erforderlich.

Zum einen, um den Umstrukturierungen im Frequenzbereich des Analog-Funks Rechnung zu tragen - dafür wird das bestehende Bake Funksystem durch die Einführung kooperativer intelligenter Verkehrssysteme (C-ITS) ersetzt. Zum anderen soll die Nutzung dieser neuartigen C2X-Kommunikation (Kommunikation von Fahrzeugen mit der verkehrstechnischen Infrastruktur) die Modernisierung des Datenübertragungssystems voranbringen. Dadurch steigt das Optimierungspotenzial für die ÖPNV-Priorisierung und es entstehen weitere Synergien, wie z. B. die Verbesserung der Qualität des Verkehrsablaufs. Auch das Projekt "Digital Train Control" der VGF bedarf die straßenseitige verkehrstechnische digitalisierte Infrastruktur, um oberirdisch seine Ziele zu erreichen.

A Zielsetzung

Ziel des Projektes MIND+ ist es, Maßnahmen im Bereich der Digitalisierung des Verkehrs umzusetzen, die einen Beitrag zur Reduzierung der NOx-Emissionen in Frankfurt am Main leisten können. Dies geschieht mit Hilfe der Einführung kooperativer intelligenter Verkehrssysteme (C-ITS) und darauf aufbauender Dienste, die folgende Zielsetzungen unterstützen:

- Optimierung des Verkehrsflusses und der Steigerung der Verkehrseffizienz im Öffentlichen Verkehr (ÖV) und dem motorisierten Individualverkehr (MIV) durch Anpassung der Verkehrssteuerung und Beschleunigungsprogramme durch intelligente Ampeln, die dem ÖPNV Vorrang gewähren und Unterstützung des Projektes "Digital Train Control" (DTC) der Verkehrsgesellschaft Frankfurt (VGF)

- Verbesserung der verkehrsmittelübergreifenden Verkehrslenkung und -beeinflussung durch Planung und Umsetzung von Verkehrsmanagementstrategien zwischen MIV und ÖV

- Verbesserung der umweltorientierten Erkennung verkehrlicher Situationen durch Erweiterung des bestehenden Verkehrsmodells und der Verkehrsdatenaufbereitung

- Attraktivitätssteigerung des ÖPNV der Stadt Frankfurt am Main

Basis für die Umsetzung dieser Maßnahmen ist die technologische Ablösung des analogen Funk-Bake-Systems durch digitale C-ITS-Technologie. Die Erprobung aller Maßnahmen erfolgt auf einem Pilotkorridor mit 20 Knotenpunkten (U5) sowie 17 weiteren Knotenpunkten (U1 - 3, U8, und Olof-Palme-Straße; vgl. Abbildung 2).

B Alternativen

Die Alternative ist ein Verzicht auf die Inanspruchnahme von Fördermitteln in Höhe von 4.482 T€ aus dem "Sofortprogramm Saubere Luft" der Bundesregierung. In der Folge wären aufgrund der notwendigen Ablösung des Funk-Bake-Systems zur Bevorrechtigung des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) notwendige Investitionen in neue digitale Technologien allein durch die Stadt Frankfurt am Main zu finanzieren. Auch mögliche Beiträge zur Reduzierung von NOx-Emissionen auf Basis von umweltorientierten Verkehrsmanagementstrategien und deren Wirkungsanalyse könnten nicht erschlossen werden. Darüber hinaus wäre das Projekt "Digital Train Control" der VGF oberirdisch im Straßenraum nicht umsetzbar.

C Lösung

Allgemeines zum Lösungsansatz und der Projektumgebung

Im Rahmen des Projektes MIND+ wird die Implementierung eines "Multimodalen Reallabors Kooperative Mobilität Frankfurt am Main" an der Schnittstelle zum Projekt Frankfurt-MIND (Frankfurt New Mobility: Multimodal, Intelligent, Nachhaltig, Digital) der Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH (VGF) ermöglicht und ist Voraussetzung für die weitere Umsetzung eines verkehrsträgerübergreifenden, umweltorientierten Verkehrsmanagements (UVM).

Das Vorhaben schafft die notwendigen technischen Voraussetzungen auf MIV- und ÖPNV-Seite zur Verstetigung des Verkehrsflusses und zur Umsetzung multimodaler Reiseketten, insbesondere durch die Ausstattung der Lichtsignalanlagen (LSA) an Kreuzungen mit ÖPNV-Verkehr durch Installation von Roadside-Intelligent Transport System-Stations (R-ITS-S) und der Ertüchtigung von Steuerungseinheiten an Lichtsignalanlagen (LSA). Diese R-ITS-S Systeme bilden die Grundlage für die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern und der verkehrstechnischen Infrastruktur in Bezug auf verkehrsrelevante Informationen. Durch die sukzessive Ausstattung der relevanten LSA mit R-ITS-S und weiterer notwendiger Hardware wird die Steuerbarkeit des MIV und ÖPNV optimiert. Die notwendige Verknüpfung von MIV und ÖPNV mit der Integrierten Gesamtverkehrsleitzentrale (IGLZ) und dem Verkehrsrechner (IGLZ Kommunikationsrechner) wird über standardisierte OCIT-Schnittstellen ermöglicht.

MIND+ ist eng mit dem ebenfalls geförderten Projekt Frankfurt-MIND der Verkehrsgesellschaft Frankfurt verzahnt und schafft die notwendige Basis für den netzweiten Ausbau zur Verstetigung und Verflüssigung des Verkehrs, zur Bevorrechtigung des ÖPNV (insb. SPNV) und MIV sowie der Taktverdichtung der SPNV Fahrzeuge.

Zusätzlich wird durch die gemeinsame Planung umweltorientierter Verkehrsmanagementstrategien mit der VGF die Möglichkeit geschaffen, zukünftig verkehrsmittelübergreifend Reiseketten im Gesamtsystem umweltorientiert steuern zu können. Durch die Verknüpfung zwischen MIND und MIND+ entsteht ein "Reallabor Kooperative Mobilität" in der Stadt Frankfurt am Main. Eine Übertragung auf weitere Städte bzw. Regionen im Bundesgebiet ist im Anschluss denkbar und sachgerecht.

Details zum technischen Lösungsansatz:

Durch die Ertüchtigung der C-ROADS-Dienste (auf europäischer Ebene standardisierte Dienste wie "Schaltzeitprognose und ÖV-Bevorrechtigung") im MIV und ÖPNV wird die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmer:innen und Infrastruktur sowie die Optimierung des Verkehrsflusses zum Ziele einer NOx-Reduktion verbessert. Die hier angesprochenen Dienste spiegeln sich in folgenden Bereichen bzw. Themen wider:

Die Verflüssigung des Verkehrs soll durch Übermittlung von Schaltzeitprognosen und Fahrempfehlungen für die Verwendung in einem Ampelphasenassistenten erfolgen, z. B.:

- Grüne-Welle-Assistent: Der Grüne-Welle-Assistent zeigt die Empfehlung der richtigen Geschwindigkeit an, um die Ampeln ohne Halt bei Grün zu durchfahren. Dadurch werden unnötige Halte- und Beschleunigungsvorgänge vermieden.

- Verzögerungs-Assistent: Der Verzögerungs-Assistent informiert den Fahrer, dass die Grünphase an der nächsten Ampel nicht mehr erreichbar ist. Dadurch werden unnötige Brems- und Beschleunigungsvorgänge vermieden.

- Restrotanzeige: Die Restrotanzeige zeigt dem vor der Ampel stehenden Fahrzeug an, wann es Grün wird. Hierdurch entsteht ein kontinuierlicher MIV, die Anzahl an Start / Stopps wird reduziert, wodurch eine signifikante Reduktion der NO2 Emissionen erwartet wird.

Bevorrechtigung des ÖPNV:

Durch eine genauere bzw. kontinuierliche Erfassung der ÖPNV-Fahrzeuge (GPS-Position) kann der Knotenpunkt durch Übertragung relevanter Informationen des Fahrzeugs optimiert und somit der ÖPNV bevorrechtigt werden. Hierfür soll die bestehende Technologie (Funk-Bake) durch R-ITS-S abgelöst werden. Verkehrsrelevante Informationen (bspw. Schaltzeitprognosen) werden bereitgestellt, wodurch Halte und Stopps reduziert und somit der Verkehrsablauf verflüssigt wird. Das Ergebnis ist eine Reduktion der Halte und des Energieverbrauchs der Fahrzeuge, wodurch Emissionen reduziert werden. Zusätzlich werden hierdurch die Zeiten an Haltestellen optimiert, was zur Attraktivität des ÖPNV beiträgt.

Abbildung 1 verdeutlicht die Verbindung des Projektes MIND+ des Straßenverkehrsamtes (in Rot) mit dem Projekt Frankfurt-MIND der VGF (gestrichelte Linie). Durch das hier beschriebene Vorhaben werden die infrastrukturellen Voraussetzungen zur Verbindung des ÖPNV mit dem MIV geschaffen, wodurch zum einen Verkehrsteilnehmer:innen mit der LSA und zum anderen die zu verbauenden On-Board-Units des SPNV (VGF) mit den R-ITS-S Systemen/LSA hinsichtlich einer ÖV-Beschleunigung kommunizieren können.

Abbildung 1: Verknüpfung MIND+ und Frankfurt-MIND

Durch die Einführung einer C-ITS Infrastruktur in der Stadt Frankfurt am Main wird ein Schritt zur Ablösung des Funk-Bake Systems geschaffen, da mit der geplanten Freigabe der Frequenzen ab dem Jahr 2028 bereits jetzt alternative Wege zur ÖPNV-Bevorrechtigung beschritten werden müssen.

Folgende Effekte werden durch die Umsetzung der Maßnahme erwartet:

- Verringerung der Umweltbelastungen durch

o Verflüssigung des Verkehrs auf MIV und ÖPNV Seite

o Reduktion der Anzahl Halte sowie der Beschleunigungs- und Bremsvorgänge an Lichtsignalanlagen.

o Verringerung des Kraftstoffverbrauchs

o Verringerung der Schadstoff- und Lärm-Emissionen

- Verbesserung der Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmer und Infrastruktur

- Erhöhung der Nutzungsrate des Ampelphasenassistenten

- Mögliche Optimierung und umweltorientierte Steuerung multimodaler und intermodaler Reiseketten

- Erhöhung des Fahrkomforts

- Verbesserung der Verkehrseffizienz und der Qualität des Verkehrsablaufs

- Beschleunigung des ÖPNV

Einbettung in bestehende Projekte und Tätigkeiten der Stadt Frankfurt am Main:

Im Rahmen von MIND+ ist geplant, das bereits bestehende Umweltmonitoring aus dem Forschungsprojekt "School" der Stadt Frankfurt am Main auf die Pilotstrecke MIND+ zu erweitern, sodass sowohl ein umweltorientiertes Strategiemanagement als auch eine Wirkungsanalyse des Vorhabens möglich ist. Die Wirkungsanalyse ist durch die Erweiterung der bestehenden Analysemodule (Dynamic Traffic Monitor: DTM) des SVA auf den ÖPNV möglich. Durch diese Erweiterungen können die umgesetzten Verkehrsmanagementstrategien und die sich daraus ergebenden Maßnahmen bewertet werden.

Beim SVA existieren bereits weitere Ergebnisse aus früheren Forschungs- und Förderprojekten, welche in einem unmittelbaren Zusammenhang mit MIND+ stehen und zum Teil dessen Grundlage bilden. Diese finden sich im "Masterplan NOx-Minderung Frankfurt a.M. und Offenbach a.M." wieder.

Das Projekt "Stadtweite Schaltzeitprognose Lichtsignalanlagen" (UVM 3 Masterplan NOx-Minderung Stadt Frankfurt a.M. und Stadt Offenbach a.M.) zeigt, dass bereits Informationen zur Beeinflussung des Fahrverhaltens, insb. des MIV, existieren. Durch MIND+ können die Informationen Grüne-Welle-Assistent, Verzögerungs-Assistent und Restrotanzeige mittels der neuen Infrastruktur auch dem ÖPNV zur Verfügung gestellt werden.

Alle in MIND+ realisierten Dienste stehen in direktem Zusammenhang mit dem europäischen Projekt C-ROADS, in dem europaweit geltende Standards zur C-ITS-Kommunikation festgelegt werden.

Angemessenheit zwischen Aufwand und Zielen

Die Gerichte verpflichten die Städte und Kommunen im Klageverfahren regelmäßig, alle möglichen Maßnahmen zur NOx-Minderung zu ergreifen. Im Urteil des Verwaltungsgerichts Wiesbaden vom 30. Juni 2015 (4 K 1178/13. WI(V)) heißt es beispielsweise in Bezug auf Luftreinhaltepläne:

"Erforderlich ist also ein Konzept mit einem Zeitplan, der beinhaltet, mit welchen Maßnahmen zu welchem Zeitpunkt der Grenzwert erreicht wird. Das Konzept muss alle denkbaren Maßnahmen zur Reduzierung der Stickstoffdioxidbelastung und deren Wirksamkeit (Reduzierungswerte) enthalten. Erst in einem zweiten Schritt, also nachdem alle denkbaren Maßnahmen aufgezeigt wurden, stellt sich dann die Frage der Verhältnismäßigkeit der Maßnahmen oder der rechtlichen bzw. finanziellen Durchsetzbarkeit, wobei fraglich ist, ob wirtschaftliche Aspekte überhaupt eine Rolle spielen dürfen. Nach dem Urteil des EuGH vom 19.12.2012 (C-68/11 Rdnr. 59-64) ist nämlich davon auszugehen, dass finanzielle oder wirtschaftliche Aspekte nicht dazu führen können, von Maßnahmen zur Einhaltung der Immissionsgrenzwerte abzusehen."

Eine Angemessenheit zwischen Aufwand und Zielen ist somit gegeben, zumal die Digitalisierung von Leit- und Sicherungstechnik seitens der VGF ohnehin Folgeinvestitionen seitens der Stadt Frankfurt am Main überall dort nach sich ziehen wird, wo im Stadtraum Verkehre nach BO Strab im Mischverkehr mit Verkehren nach StVO geführt werden.

Darstellung des Modellcharakters

Durch MIND+ wird in Kombination mit weiteren bereits laufenden Maßnahmen zum umwelt- orientierten Verkehrsmanagement und dem Projekt Frankfurt-MIND der VGF ein in Art und Umfang einzigartiges Multimodales Reallabor Kooperative Mobilität Frankfurt am Main geschaffen. Es hat Modell-Charakter für Großstädte, die der KRITIS-V unterliegen und den Fixpunkt der umgebenden Metropolregionen bilden. Durch den Aufbau des Reallabors wird mit der Bereitstellung verschiedener C-ITS-Dienste eine "Blaupause" für andere Projekte in Deutschland geschaffen.

Darstellung des Innovationscharakters

MIND+ stellt eine fachliche, technische und organisatorische Erweiterung der Projekte DTC (Digital Train Control) und MIND der VGF (Schwerpunkt ÖPNV/SPNV-Beschleunigung und Kapazitätserweiterung) aus der Perspektive und in Verantwortung des Straßenverkehrsamts (Schwerpunkt Rad, MIV / umweltorientiertes Verkehrsmanagement) dar. Das ebenfalls vom BMDV geförderte Projekt Frankfurt-MIND ist bei der VGF verankert und wird den ÖPNV mit dem MIV besser vernetzen. Das Straßenverkehrsamt ist als Projektpartner in den Aufbau einer (virtuellen) kooperativen Leitstelle (technisch/ organisatorisch) und einer gemeinsamen Big Data Analyse Plattform eingebunden. Im Rahmen von MIND+ ertüchtigt das Straßenverkehrsamt die Lichtsignalanlagen (LSA) auf der Pilotstrecke (siehe Abbildung 2) durch R-ITS-S und die notwendigen weiteren infrastrukturellen Maßnahmen (wie bspw. Ertüchtigung von Steuergeräten).

Abbildung 2: Pilotstrecke MIND+

Der Innovationscharakter des Projektes MIND+ liegt darin begründet, dass die Bevorrechtigung und dadurch auch die Attraktivitätssteigerung des ÖPNV und auch die Verkehrseffizienz des MIV durch neue, europaweit standardisierte Technologien optimiert werden kann (z.B.: längere Aufenthaltsdauer in Haltestellen). Dies kann nur durch enge Zusammenarbeit zwischen den Verkehrsbetrieben und dem Straßenverkehrsamt der Stadt Frankfurt am Main umgesetzt werden.

In Kombination und als Erweiterung des CBTC-Systems der VGF ist MIND+ zurzeit einzigartig und kann als Leuchtturmprojekt und "Blaupause" für andere Städte gesehen werden.

EXKURS: Änderungshistorie des Projektes MIND+

Hinweis:

Die im Folgenden skizzierten Änderungen zum ursprünglichen Projektantrag haben keine Abschwächung der Projektziele und der unter C. dargestellten Lösungen zur Folge. Aufgrund der Möglichkeit, einen Änderungsantrag zu stellen, konnten die Projektziele konkretisiert und in Teilen erweitert werden.

Es wurden nur die Anzahl der umzubauenden LSA und die Anzahl der zu beschaffenden R-ITS-S aufgrund von Personalengpässen reduziert, welches die größte Kostenersparnis mit sich brachte. Darüber hinaus wurden Kosten beim Personal eingespart, da dieses aufgrund der Arbeitsmarktsituation nicht eingestellt werden konnte. Dieser Umstand hat zu der Gelegenheit geführt, Inhalte aus dem Bereich Verkehrsmanagement in das Projekt einbringen zu können, welche mit bestehendem Personal und parallel und unabhängig vom Umbau der LSA umgesetzt werden können. Diese Zusammenhänge werden anhand der Projekthistorie im Folgenden näher erläutert.

Historie:

Die Bundesnetzagentur zeigte im Jahr 2008 die Absicht an, die Funkkanäle im 2m-Band neu vergeben zu wollen. Im Zuge dieser Neuvergabe würde der bisher genutzte Funkkanal bei der Priorisierung von ÖV-Fahrzeugen an Lichtsignalanlagen (LSA) für mobiles Fernsehen genutzt werden. Die Bundesnetzagentur hat den Betreibern des ÖV-Nahverkehrs (ÖPNV) eine Fristverlängerung bis 2028 für die Nutzung dieses Funkkanals gewährt. Die ÖPNV-Betreiber können danach eine Funklizenz auf einem anderen Funkkanal erwerben. Diese Lizenz wird jedoch ebenfalls 2038 auslaufen. Aus diesem Grund wurde es notwendig, ein Nachfolgesystem für die Bake/Funk-Technologie zu finden. Gleichzeitig startete die Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main (VGF) mit der Erneuerung der Tunneltechnologie für ihre U-Bahnen und damit verbunden mit einem neuen Zugsicherungsverfahren. Dieses sogenannte DTC (Digital Train Control) ermöglicht eine Taktverdichtung im Bereich der Tunnelstrecke mit Hilfe des "Fahren im absoluten Blockabstand" (moving Block).

Für die oberirdische Strecke initiierte die VGF das Projekt MIND (multimodal, intelligent, nachhaltig, digital). Als komplementäres Gegenstück bei den LSA legte das Straßenverkehrsamt (SVA) der Stadt Frankfurt am Main das Projekt MIND+ auf. In diesem sollen das Nachfolgesystem für die Bake/Funk-Technologie und die notwendige neue Technologie für das VGF-Projekt MIND kombiniert werden. Der Zuwendungsbescheid mit dem Kennzeichen 16DKVM0001 wurde im Dezember 2020 zugestellt.

Da zu Projektbeginn die geplanten Personalstellen nicht oder erst später als geplant besetzt werden konnten, verzögerte sich die Projektarbeit während des ersten Jahres. Hinzu kamen Verzögerungen aufgrund coronabedingter Ausfälle und langwieriger Vergabeprozesse bei EU-weiten Vergaben. Aus diesem Grund wurde im März 2022 beim Projektträger ein Verlängerungsantrag gestellt, der jedoch abgelehnt wurde, da nach damaligem Stand die Förderrichtlinie ebenso wie das Projekt im Dezember 2024 enden sollte. Bei einer internen Abstimmung im Straßenverkehrsamt wurden deshalb noch einmal die Ziele für das Projekt konkretisiert.

In Abstimmung mit der Amtsleitung wurde sich darauf geeinigt, die Anzahl der mit R-ITS-S auszurüstenden Lichtsignalanlagen zu reduzieren, um auf die knappen Personalressourcen in diesem Bereich zu reagieren. Gleichzeitig wurde aber auch die Möglichkeit gesehen, mehr Maßnahmen im Bereich des Verkehrsmanagements umzusetzen, um die bereits definierten Ziele des Projekts sowie auch der Förderrichtlinie hinsichtlich eines optimierten Verkehrsflusses und einer verbesserten verkehrsmittelübergreifenden Verkehrsbeeinflussung zu unterstützen. Dazu wurden drei weitere Arbeitspakete mit den folgenden Inhalten hinzugefügt:

- Zuständigkeitsübergreifende Planung von Strategien und Maßnahmen der ÖV- und MIV-Priorisierung an signalgeregelten Knotenpunkten,

- Ermittlung von Emissionen und Immissionen sowie

- Wirkungsermittlung der Maßnahmen auf den Verkehrsfluss ÖV / MIV.

Neben diesen Änderungen zum ursprünglichen Projektantrag sind die inhaltlichen Arbeiten weiter vorangeschritten. Durch die Erarbeitung des fachlichen C-ITS-Konzeptes wurden neue Erkenntnisse gewonnen, welche weitere Änderungen nach sich zogen, um das Projekt zielführend umzusetzen. Abstimmungen zu diesen notwendigen Änderungen mit dem Projektträger erlaubten es, einen Änderungs- und Mittelumwidmungsantrag zu stellen.

Zu Beginn des Jahres 2023 wurde ein Änderungs- und Umwidmungsantrag beim Projektträger gestellt, der alle notwendigen Anpassungen beinhaltete. Außerdem flossen neue Erkenntnisse aus den bisherigen Konzeptionsarbeiten in den Änderungsantrag ein, die zu Beginn des Projekts noch nicht bekannt waren. Die Änderungen und Anpassungen sind weiter unten aufgeführt. Alle Inhalte und Kosten, die in dieser Bau- und Finanzierungsvorlage aufgeführt sind, basieren auf dem Änderungsantrag.

Aufgrund des fachlichen C-ITS-Konzeptes wurden folgende Änderungen zum Ursprungsantrag vorgenommen:

a. Die umzubauenden Anlagen wurden von 100 auf 37 reduziert.

Zu Beginn des Projektes MIND+ wurde davon ausgegangen, dass 100 LSA im Zuge des Projektes modernisiert werden könnten. Die Erfahrungen mit dem Förderprojekt BOENV zeigten jedoch, dass eine Erneuerung von einer LSA je Woche bereits eine erhebliche Herausforderung für das im Straßenverkehrsamt zuständige Sachgebiet 36.42 darstellte. Aus diesem Grund wurde bei der Planung der Modernisierung in einem ersten Schritt der Schwerpunkt auf die Pilotstrecke (Eckenheimer Landstraße, U5) der VGF mit 20 LSA gelegt. In einem zweiten Schritt wurde die Möglichkeit für eine weitere oberirdische Bahnstrecke der U-Bahn untersucht und festgestellt, dass 15 LSA auf der Eschersheimer Landstraße und 2 komplexe Knoten auf der Olof-Palme-Straße in das Projekt aufgenommen werden sollten.

b. Erweiterungen der Softwarekomponenten. Dazu zählen folgende Komponenten:

1. Die Integrierte Gesamtverkehrsleitzentrale IGLZ benötigt Softwareerweiterungen für folgende Funktionalitäten:

- Verarbeitung von kooperativen Nachrichten (CAM, DENM) inkl. Arbeitsoberflächen für die Be- und Verarbeitung

- Verarbeitung von ÖV-Daten in der zentralen Schaltzeitprognose und Qualitätssicherung

- Neue Schnittstellen bzw. Aktualisierung bestehender Schnittstellen für den Austausch von neuen Nachrichteninhalten

- Erweiterung der Schnittstelle zum digitalen Zwilling (analytische Datenplattform der VGF)

2. Der IGLZ Kommunikationsrechner IKR benötigt Softwareerweiterungen für folgende Funktionalitäten:

- OCIT-Versorgungsdatenserver zur Realisierung der geplanten Systemarchitektur

- Neue Funktionalitäten für den Umgang mit Road-Side-Units und deren Daten

- Aktualisierung der OCIT-Schnittstellen

3. Der Verkehrsingenieursarbeitsplatz benötigt eine Softwareanpassung für die Verbesserung der ÖV-Schaltzeitprognose.

4. Anpassungen der Schnittstellen der kooperativen LSA für eine PKI und das RSU-Herstellertool.

5. Aufbau einer Testumgebung (s. unten)

c. Zusätzlich wurden drei Arbeitspakete ergänzt, die parallel und unabhängig zur Umrüstung der Lichtsignalanlagen bearbeitet werden:

- Zuständigkeitsübergreifende Planung von Strategien und Maßnahmen der ÖV- und MIV-Priorisierung an signalgeregelten Knotenpunkten,

- Ermittlung von Emissionen und Immissionen auf Basis eines Umweltmodells sowie

- Wirkungsermittlung der Verkehrsmanagementmaßnahmen

Darüber hinaus hat die Umsetzung der Anforderungen, die sich auf Basis der Verordnung zur Bestimmung kritischer Infrastrukturen nach dem BSI-Gesetz (BSI-KritisV) aus dem IT-Sicherheitskonzept ergeben, zu Planungsänderungen geführt.

d. Entwicklungs- und Testsystem

Im Rahmen von MIND+ wird ein Entwicklungs- und Testsystem beschafft. Dies ist notwendig, um Integrationstests neuer Hard- und Software in einer gekapselten Umgebung und nicht im Produktivsystem durchführen zu können, bevor diese Infrastruktur im Pilotbetrieb auf der Pilotstrecke eingesetzt wird. Des Weiteren ist eine sichere Entwicklungsumgebung sowohl nach der KRITIS-Verordnung als auch nach dem Branchenstandard B3S und der Zertifizierung nach 27001/2 gefordert und für zukünftige Entwicklungen zwingend erforderlich.

D Kosten

Begründung für Kostenschätzungen

Aufgrund des Innovationscharakters des Projekts ist bei einigen Kostenpositionen nur eine Schätzung möglich. Andere Positionen können auf Basis von Preisindikationen genauer beziffert werden. Dies ist in der Tabelle entsprechend vermerkt.

Viele projektspezifische Anforderungen sind für die Hard- und Software-Hersteller neu und lassen sich nicht anhand vergleichbarer Projekte genau beziffern. Dies betrifft z.B. Anforderungen an die IT-Sicherheit einzelner Komponenten aber auch an das Entwicklungs- und Testsystem, wodurch die exakten Kosten erst mit der finalen Beauftragung festgestellt werden können. Die Funktionen waren zum Zeitpunkt der Anfrage an den Lieferanten im Projekt noch nicht vollständig spezifiziert. Deswegen wurde vom Lieferanten GEVAS eine indikative Preisschätzung auf Basis der Anforderungen, die sich aus dem fachlichen C-ITS-Konzept und der Road Map an den vtmanager ergeben, erstellt. Die detaillierten Anforderungen an den vtmanager ergeben sich im weiteren Projektverlauf. Aufgrund von bestehenden Verträgen zur Softwarepflege und Wartung wird die Firma Gevas in diesem Projekt für die Anpassungen des vtmanagers direkt beauftragt.

Begründung für "Ersatzpersonal"

Um die Wahrnehmung kommunaler Aufgaben auch während der Umsetzung der Maßnahme sicherzustellen, empfiehlt der Fördergeber für diesen Zeitraum die Einstellung von "Ersatzpersonal". Die hieraus entstehenden zusätzlichen Kosten werden in Höhe von 60% gefördert. Für die Umsetzung der verkehrstechnischen Arbeiten werden 300 Personenmonate benötigt. Der Schwerpunkt der zeitlichen Umsetzung liegt zwischen dem 01.01.2022 und dem 31.12.2024. Für diesen Zeitraum wurden zeitlich befristete Projektstellen außerhalb des Stellenplans geschaffen. Der entsprechende Antrag wurde vom Personal und Organisationsamt 2020 genehmigt.

Begründung für neue Stellen ab 01.01.2025 (Jahresfolgekosten)

Stelle im Sachgebiet 36.35: Integrierte Gesamtverkehrsleitzentrale (IGLZ) - Betrieb

Der Betrieb der Integrierten Gesamtverkehrsleitzentrale 36.35 (IGLZ) überwacht und bedient mit 6 Mitarbeitern im Schichtdienst und zwei Teamleitern bereits jetzt drei Verkehrsrechnersystemoberflächen, insgesamt 800 Lichtsignalanlagen, ein Parkleitsystem, ein Infotafelsystem, ein Verkehrsbeobachtungskamerasystem mit über 100 Kameras, das Tunnelleitsystem des Tunnels unter dem Europagarten und als Rückfallebene des Tunnelleitsystem des Theatertunnels, das Verkehrsbeeinflussungssystem am Deutsche Bank Park (VBS), das Verkehrsleitsystem Frankfurt West (IVLS), das Messeleitsystem (VLS) und ein Verkehrsmanagementsystem zur Erzeugung von Verkehrsmeldungen und Auswertung/Überwachung/Beeinflussung des stadtweiten Verkehrs.

Aktuell wird durch die vorhandenen IGLZ-Mitarbeiter auch eine Qualitätssicherung der Lichtsignalsteuerung und der vorhandenen lokalen ÖPNV-Beschleunigung (Funk-Bake-System) geleistet. Das dient zur Sicherstellung der Verkehrssicherheit und des Verkehrsflusses in Frankfurt am Main.

Die Überwachung, Entstörung, Betreuung und Qualitätssicherung des Frankfurt-MIND+-Systems im Endausbau bedeutet, dass zusätzlich ca. 800 R-ITS-S (Roadside - Intelligent Transport System - Stations) an den Lichtsignalanlagen mit ÖPNV-Beschleunigung und mindestens eine zusätzliche Verkehrsrechneroberfläche mit dem vorhandenen Personal nicht umsetzbar ist. Für den dauerhaften operativen Betrieb ist daher eine zusätzliche Stelle nach Projektende von MIND+ im Betrieb der IGLZ für u.a. folgende Aufgaben erforderlich:

- Überwachung und Betreuung aller R-ITS-S

- Entstörungsmanagement der R-ITS-S

- Qualitätssicherung des kompletten MIND+-Systems (Zentrale und Feldgeräte)

Stelle im Sachgebiet 36.34: Verkehrsmanagement

Mit der Überführung des Projekts MIND+ in den Dauerbetrieb steht ein breiteres Aufgabenspektrum für das Verkehrsmanagement zur Verfügung. Dies steht in einem engen sachlichen Zusammenhang mit der Erweiterung der Integrierten Gesamtverkehrsleitzentrale (IGLZ) des Straßenverkehrsamtes. Die Belange des Verkehrsmanagements innerhalb des Straßenverkehrsamtes sind in diesem Kontext abzubilden und die Erweiterung der Kernkompetenzen und des Verantwortlichkeitsbereiches von verkehrsmittelübergreifenden und multi- bzw. intermodale Fragestellungen sind sicherzustellen.

Vor dem Hintergrund eines Dauerbetriebs wird ein stärkerer personeller Einsatz der Verkehrsmanagementthemen im Bereich der Strategieplanung, Strategiemanagement und Begleitung bei der Umsetzung von Maßnahmen in die Integrierte Gesamtverkehrsleitzentrale (IGLZ) der Stadt Frankfurt am Main notwendig. Vor diesem Hintergrund und weiterer zukünftiger Themen, die im Rahmen der Digitalisierung auf 36.34 zukommen werden, ist bereits jetzt ein kritisches Maß der personellen Ressourcen erreicht und kann von dem bestehenden Personal nicht mehr umgesetzt werden. Es wird daher eine zusätzliche Stelle für die o.g. Aufgaben nach Projektende von MIND+ im Sachgebiet Planung, Konzeption und Modellierung (36.34) als Vollzeitkraft mit u.a. folgenden Aufgaben erforderlich:

- Verkehrsmittelübergreifende umweltorientierte Strategieplanung

- Begleitung von daraus abgeleiteten verkehrlichen Maßnahmen

- Durchführung von Wirkungsanalysen mit Hilfe spezieller Analysesoftware

- Betreuung des Umweltmodells

- Bereitstellung der Analysen für die umweltorientierte Verkehrsplanung

- Zukünftige Digitalisierungsprojekte, die sich aus MIND+ ergeben werden

Stelle im Sachgebiet 36.41: Verkehrstechnische Systeme

Die Arbeitsbelastung steigt bei 36.41 nach Beendigung des Projektes MIND+ ausfolgenden Gründen um eine Personalstelle an:

Das System Integrierte Gesamtverkehrsleitzentrale (IGLZ) und Integrierter Kommunikations-und-Steuerrechner (IKR) werden in einem zweiten System, dem Entwicklungs-und-Test-System (ETS) reproduziert (Digitaler Zwilling). Damit entsteht hier ein ähnlicher Arbeitsaufwand wie bei den Ursprungssystem IGLZ und IKR. Neue Aufgaben entstehen auf Grund der Anforderungen an C-ITS-Systemen. Das ETS muss hierzu um weitere Komponenten erweitert werden, wie z. B. die Public-Key-Infrastructure (PKI) und den Versorgungsdatenserver (VD-Server).

Das ETS wird weiterhin dafür verwendet werden, um Integrationstests neuer Soft- und Hardware bei der Stadt Frankfurt am Main durchzuführen. Da das System MIND+ erhebliches Weiterentwicklungspotential mit Blick auf kooperative intelligente Verkehrssysteme (C-ITS - cooperative intelligent transport systems) besitzt, werden derzeitige Aufgaben ausgeweitet, zum Teil entstehen diese vollständig neu.

Die KRITIS-Verordnung fordert ebenfalls die Einrichtung eines ETS zur Absicherung des IGLZ/IKR-Systems. Die Umsetzung der KRITIS-Verordnung generiert somit neue Aufgaben für das Sachgebiet:

- Reproduktion des vorhandenen Systems IGLZ und IKR

- Erweiterung des vorhandenen Systems IGLZ und IKR

- Neue Anforderung nach C-ITS-Richtlinie

- Integrationstest mit ETS für neue Soft- und Hardware

- Erfüllung der KRITIS-Verordnung

Stelle im Sachgebiet 36.53: Lichtsignalanlagen

Zur Fortführung der im Rahmen des Projekts MIND+ entwickelten Features stehen für die LSA-bezogene Bearbeitung keine Ressourcen zur Verfügung. Mit Unterstützung des Sachgebietes Lichtsignalanlagen (LSA) durch einen weiteren Mitarbeiter können die erforderlichen Planungs- und Pflegeleistungen auch für den weiteren Migrationsprozess sichergestellt werden. Die Unterstützungsleistung beinhalten:

- Parametrierung von verkehrsabhängigen LSA-Steuerungen unter Berücksichtigung der im Rahmen des Förderprojekts Frankfurt MIND+ erarbeiteten Grundsätze zur Migration der Kommunikationstechnik vom derzeit genutzten analogen Funk-Bake-System auf eine digitale Kommunikation mittels R-ITS-S auf weitere LSA im Stadtgebiet.

- Planung und Qualitätssicherung von ÖV-beschleunigten Streckenzügen auf Grundlage der neuen digitalen Technik sowie eine Analyse der Vor- und Nachteile für einzelne Verkehrsträger.

- Erstellung und Pflege der digitalen Knotentopologien (MAPs) als Grundlage für die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur (LSA). Hierüber werden Funktionen wie z.B. Ampelphasenassistent oder Warnung vor Einsatzfahrzeugen realisiert.

1. Investitionsbedarf

2. Finanzbedarfszeitraum/Jahresraten

3. Zugehörige Folgeinvestitionen unter Angabe des Umfangs- und Zeitraums

- keine -

4. Jahresfolgekosten

Errechnet nach den mittleren Jahresbeiträgen für Beschäftige nach der allgemeinen Entgelttabelle TVöD/VKA (Gültigkeit ab: 01.03.2024, NaSt 7 / 2023).

b) Sachkosten

I. Bauunterhaltungskosten / Jahr | 323.299,20 €

c) Kapitalkosten

5. Jahreserträge

6. Leistung Dritter

Fördermittel aus Bundeszuwendung werden erwartet in Höhe von ca. 4.482.000 €

(diese müssen bis zum 31.12.2024 abgerufen werden; anfallende Kosten ab 2025 müssen vollständig eigenfinanziert werden)

7. Stellenplanmäßige Auswirkungen

Es sind vier Planstellen neu zu schaffen.

Eine Stelle im Sachgebiet 36.35 (Integrierte Gesamtverkehrsleitzentrale (IGLZ) - Betrieb) analog der Stellenbeschreibung 1106-01 0214.

Eine Stelle im Sachgebiet 36.34 (Verkehrsmanagement) analog der Stellenbeschreibung 1106-01 0208.

Eine Stelle im Sachgebiet 36.41 (Verkehrstechnische Systeme) analog der Stellenbe- schreibung 1106-01 0019.

Eine Stelle im Sachgebiet 36.53 (Lichtsignalanlagen) analog der Stellenbeschreibung 1106-01 0353.

Siehe hierzu auch "Begründung für neue Stellen ab 1.1.2025 (Jahresfolgekosten)".

8. Sonstiges

- keine -