Verkehrsmanagement und IoT in der Smart City
Ein großes Problem in Stadtzentren stellen Verkehrsstaus dar. Laut INRIX, einem weltweit führenden Anbieter von Analysen in den Bereichen Services für vernetzte Autos und Mobilität, verbrachte der durchschnittliche US-amerikanische Autofahrer vor der Corona-Pandemie jedes Jahr fast 100 Stunden in Staus. Bei der Untersuchung von Verkehrsstaus auf globaler Ebene stellte INRIX zudem fest, dass Autofahrer vor der Pandemie weltweit bis zu 191 Stunden in Staus feststeckten. Da viele Arbeitnehmer nun wieder in ihren Büros arbeiten, ist die kurzzeitige Pause vom Verkehrsstau, die infolge der Pandemie in den Städten wahrzunehmen war, wieder vorbei. Vor dem Hintergrund einer wachsenden städtischen Bevölkerung und steigender Ansprüche an die Einhaltung von Nachhaltigkeitszielen sind Städte angehalten, im Rahmen ihrer allgemeinen Verkehrsstrategie auch das Verkehrsmanagement neu zu bewerten.
Erfreulicherweise helfen Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), diesen Prozess zu beschleunigen. IoT-Geräte mit eingebetteten Sensoren können Daten von Autos, Brücken, Straßen, Verkehr und Straßenbeleuchtungen an zentrale Sammelstellen weiterleiten, die mithilfe dieser Daten wiederum Staus kurz- und langfristig vermeiden können.
Besseres Verkehrsmanagement dank IoT
Dank Sensoren in Fahrzeugen, die Vehicle-to-Vehicle-Kommunikation (V2V) und Vehicle-to-Infrastructure-Kommunikation (V2I) unterstützen, können Verkehrszentralen in Echtzeit auf Staus aufmerksam gemacht werden. Wie beim beliebten Navigationssystem Waze können sie dann die Nutzung von Ausweichrouten veranlassen und innerhalb des städtischen Raums Straßen mit hoher Auslastung schließen oder öffnen, um Staus aufzulösen. Die Daten ermöglichen zudem eine Untersuchung von Staumustern, was insbesondere mit Blick auf neue Gewohnheiten des Pendlerverkehrs infolge der COVID-19-Pandemie von Bedeutung ist. Entsprechend lassen sich dann Bauprojekte oder andere Wartungsarbeiten so planen, dass Spitzenzeiten der Verkehrsüberlastung vermieden werden.
Wichtige Komponenten eines effizienten IoT-gestützten Verkehrsmanagements sind Parkmöglichkeiten und der Zugang zu diesen Parkplätzen. Mit IoT-Sensoren in Parkhäusern und anderen Parkgaragen können Fahrzeuge Echtzeit-Informationen über die Verfügbarkeit von Parkplätzen abrufen und im Voraus dafür bezahlen. Dies gewährleistet eine effiziente Nutzung der Stellplätze. GPS-Systeme im Fahrzeug zeigen dem Autofahrer den Weg zu seinem Parkplatz. Autofahrer direkt zu den nächstgelegenen Parkplätzen zu lotsen, spart sowohl Zeit als auch Kraftstoff, da Fahrzeuge auf Parkplatzsuche nicht mehr endlos um Häuserblocks kurven müssen.
Mittels IoT können Städte Mautgebühren auf intelligente Weise erheben und je nach Standort und Uhrzeit abstufen. Daneben können sie für bestimmte Zeitfenster auch Staugebühren erheben. Im US-Bundesstaat Oregon wird beispielsweise ein Preismodell geprüft, das Mautgebühren nach zurückgelegten Kilometern berechnet und eine Ergänzung zur Kraftstoffsteuer darstellt. Zur Berechnung der Maut zeichnen Sensoren im Fahrzeug die gefahrene Strecke auf. Eine detaillierte Version dieses Konzepts berücksichtigt im Hinblick auf die mögliche Erhebung von Staugebühren auch das Zeitfenster.
Intelligente Ampelanlagen, die miteinander kommunizieren können, basieren auf der IoT-Technologie und tauschen Daten über Staus und Fahrzeugbewegungen aus. In Ampeln eingebettete Sensoren können Echtzeit-Informationen über die Verkehrsbedingungen weitergeben. Daneben überwachen sie die Umgebung auf Staus oder ordnungswidriges Verhalten.
Untersuchungen der Verkehrsplanung zu Bewegungsmustern von Fahrzeugen legen die Synchronisierung der Ampeln fest und bestimmen, wann und wie die Signale wechseln sollen. Dank IoT lassen sich diese Signale eher fallspezifisch und in Echtzeit umsetzen. So müssen die Städte das Problem nicht mit einer pauschalen Einheitslösung angehen. Dank bestehender Zeitpläne müssen Autofahrer außerhalb der Hauptverkehrszeiten nicht endlos an roten Ampeln warten. Eine synchronisierte Verkehrsführung verhindert nicht nur müßige Wartezeit, sondern spart auch Kraftstoff.
Daten von IoT-gestützten Geräten können die staatliche Politik bezüglich des Verkehrsmanagements zuverlässig unterstützen. Zudem machen sie den Prozess für Bürger transparent, denn Zeit und Ort der erfassten Kilometer werden auf einer für alle zugänglichen Plattform angezeigt. Alle Beteiligten ziehen am gleichen Strang und arbeiten mit denselben Daten.
Der Weg in die Zukunft
Die Herausforderungen im Zusammenhang mit einem intelligenten Verkehrsmanagement liegen in den technologischen Beschränkungen, die den „intelligenten“ Aspekt des Begriffs betreffen. Im Hinblick auf eine reibungslose Umsetzung muss auch die Politik in Gang kommen.
Damit Ampeln und andere intelligente Aspekte des Verkehrsmanagements in Echtzeit funktionieren können, müssen die Städte in Echtzeit vernetzt sein. Die Anforderungen an die Netzinfrastruktur werden steigen, je mehr städtische Komponenten IoT-fähig werden. Der Schlüssel zur Umsetzung der Ziele des intelligenten Verkehrsmanagements ist ein zuverlässiges Weitverkehrsnetz (WAN). Auch die 5G-Technologie wird dazu beitragen.
Erschwerend für die Umsetzung wird die Frage sein, wem die generierten Daten gehören und wie sie in bestehende Systeme integriert werden können. Angesichts zu erwartender Bürokratiehürden sollten Anbieter intelligenter Technologien über Erfahrung bei der Überwindung der Kluft zwischen dem privaten und öffentlichen Sektor verfügen.
Stadtverwaltungen müssen die Voraussetzungen für die Integration fortschrittlicher Technologien in ihre bestehenden Verwaltungssysteme schaffen. Herauszufinden, welche Daten unter Beachtung der Datenschutz- und Sicherheitsvorschriften erfasst werden sollen, ist nur eine von vielen Fragen. Regierungen und Anbieter intelligenter Technologien werden zudem Datenebenen integrieren müssen, um über ein zentrales Dashboard auf Erkenntnisse zugreifen und diese in Echtzeit nutzen zu können.
Weltweite Smart-City-Initiativen, wie etwa in Columbus im US-Bundesstaat Ohio, zeigen, dass diese Herausforderungen bereits in Angriff genommen werden. Das Internet der Dinge (IoT) bringt „Dinge“ zum Sprechen und verfügt damit über das Potenzial, das Verkehrsmanagement und eine Vielzahl anderer städtischer Funktionen intelligent zu gestalten. Das Ergebnis ist eine bessere Lebensqualität für die Bürger, eine hohe Budgeteffizienz und eine geringere CO2-Bilanz – also eine Win-win-Situation in jeder Hinsicht.