Welche Technologien es für Road Intelligence braucht

Digitale Technologien haben das Potenzial, nicht nur das Fahrerlebnis im Auto, sondern auch das Verkehrs- und Transportmanagement zu revolutionieren. Sie eröffnen neue Möglichkeiten für große Innovationen im Verkehr: Road Intelligence vernetzt Fahrzeuge miteinander und mit der umgebenden Infrastruktur, sie ermöglicht die Optimierung von Verkehrsfluss und Transportmanagement. Aber damit Road Intelligence funktioniert und dabei noch sicher und nachhaltig ist, müssen viele verschiedene Technologien und Lösungen gut zusammenspielen – ein Überblick.

Digitale und software-basierte Technologien wie Cloud Computing, Datenanalyse, Maschinelles Lernen (ML) und künstliche Intelligenz (KI), aber auch Mobilfunk und GPS oder Computer Vision sind die neuen Rädchen im modernen Getriebe von Mobilität und Verkehr geworden. Sie schaffen neue Möglichkeiten für autonomes Fahren, nachhaltige E-Mobilität, effizientes E-Flottenmanagement oder städtisches Verkehrsmanagement. Als Dienstleister für Automotive Software-Engineering hat Intellias in seinem Whitepaper „Road Intelligence“ für die Kernbereiche Sichtbarkeit, Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit aufgezeigt, welche digitalen Technologien und Lösungen es braucht, damit alles zusammenwirken kann.

Ein reibungsloser Verkehrsfluss und damit die Verringerung von Staus, Unfällen und verkehrsbedingter Umweltverschmutzung ist wohl das Ziel eines jeden Verkehrsplaners. Um das zu erreichen, fehlen heute noch Echtzeit-Verkehrsdaten und die Möglichkeit, den Verkehrsfluss auf dieser Basis unmittelbar zu steuern. Datenerfassung in Echtzeit ist die Grundlage intelligenter Road-Visibility-Systeme. Als Lösungen können V2X-Konnektivität, Location-Based Services (LBS), Cloud-Plattformen sowie IoT und Edge-Geräte dazu beitragen:

V2X steht für Vehicle-to-Everything und ist ein neuer Ansatz für die Entwicklung einer vernetzten Straßeninfrastruktur, die beispielsweise Autos und Fahrräder ebenso integriert wie intelligente Ampeln und Überwachungskameras. Die beiden wichtigsten Kommunikationstechnologien dahinter sind Dedicated Short Range Communications (DSRC) und Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X). DSRC nutzt reservierte WiFi-Frequenzen, während C-V2X auf 4G/5G-Verbindungen basiert. Aktuell scheint sich C-V2X als Standard nicht nur in den USA und China, sondern auch in der EU durchzusetzen.  

Location-Based Services

Standortbezogene Dienste (LBS) erfassen mobile Geräte und werden aktuell meist für ortsbezogene Marketing-Aktivitäten genutzt. Sie können aber auch Erkenntnisse über Fahrer und verbundene Fahrzeuge liefern. Mithilfe von LBS-Technologien können Straßenbetreiber die Konzentration von Verkehrsteilnehmern besser erkennen, geschätzte Ankunftszeiten berechnen und Verkehrsinformationen in Echtzeit an die Fahrer weitergeben.

Kompakte, kostengünstige und programmierbare IoT-Geräte wie beispielsweise Sensoren und Steuerungen helfen bei der Erfassung einer Fülle von Straßendaten. In Verbindung mit Edge-Computing werden Edge-Geräte zu einer autarken, hochleistungsfähigen Straßeninfrastruktur, die in der Lage ist, Datenanalysen in Echtzeit durchzuführen und Straßen anschließend fernzusteuern. Edge-Geräte sind außerdem eine notwendige Komponente für die Erstellung von Live-HD-Karten, die für das (teil-)autonome Fahren erforderlich sind. Insgesamt sind sowohl IoT- als auch Edge-Geräte notwendig, um ein robustes Mobility-as-a-Service-Ökosystem (MaaS) zu schaffen, in dem eine präzise Steuerung über private, öffentliche, kommerzielle und gemeinsam genutzte Transportmodalitäten erfolgen kann.

Cloud-Plattformen

Jede der oben genannten Technologien sammelt Daten und erzeugt „Straßenintelligenz“ – allerdings zunächst in unstrukturierter und halbstrukturierter Form; die Daten lassen sich für spätere Big-Data-Analysen verwenden. Diese Daten müssen sicher gespeichert, verarbeitet und dann an alle operativen Systeme verteilt werden – und das erfordert eine ebenso robuste wie sichere Cloud-Infrastruktur, die durch eine Data-Governance-Strategie unterstützt wird.

Jahrzehntelang war der Ausbau von Straßen und/oder öffentlichen Verkehrsmitteln die Standardantwort auf Verkehrsstaus. Doch diese Strategie stößt heute wegen Finanzierung, Klimawandel und Ausführungsgeschwindigkeit immer öfter an ihre Grenzen. Damit mehr Bürger öffentliche Verkehrsmittel dem Individualverkehr vorziehen, muss städtische Infrastruktur ein hohes Maß an physischer Sicherheit, Umweltsicherheit, Effizienz und Komfort bieten. Hier profitiert, wer zur Modellierung und Steuerung verschiedener Verkehrsszenarien auf umfassende Daten und die passenden Lösungen zurückgreifen kann. Hierzu zählen vor allem Big-Data-Analytik, ITMS sowie die APIs und die Systemintegration.

Big-Data-Analytik

Verkehrsmanager können Big-Data-Analysen nutzen, um eine Momentaufnahme der täglichen Verkehrsströme unter verschiedenen Bedingungen zu erstellen. Durch die Verschmelzung historischer Betriebsdaten mit Drittquellen – Geolokalisierungsdaten, Ticketing-Daten, CCTV-Streams oder sogar Wetterberichten – können Verantwortliche konstante und episodische Verkehrsmuster erkennen. Auf dieser Basis lassen sich Strategien entwickeln, um aktuelle Engpässe mit vorhandenen Mitteln zu beheben oder um bessere Pläne für neue städtische Infrastruktur-Entwicklungsprojekte zu entwerfen.

Intelligentes Verkehrsmanagementsystem (ITMS)

Herkömmliche Transportsysteme sind regelbasiert, intelligente Transportmanagementsysteme sind datengesteuert. Durch die Kombination fortschrittlicher Analyselösungen mit 4G/5G-Konnektivität, Edge-Devices, Telematik und V2X besteht die Möglichkeit, Verkehrsströme zu überwachen und Transportpläne in Echtzeit anzupassen. Außerdem lassen sich so Sicherheit, Effizienz und Zufriedenheit komplexer Personenbeförderungsszenarien von einem einzigen System aus steuern.

API und Systemintegrationen

Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) sind leichtgewichtige Bausteine, mit denen neue Funktionsmodule oder zusätzliche Datenquellen in bestehende Software eingebettet werden können. Sie schaffen sichere Integrationen, um die Effizienz zu verbessern und die Kontinuität in der Ausführung zu gewährleisten.

Moderne Fahrzeuge verfügen über eingebaute Sicherheits-Funktionalitäten – von Fahrerassistenzfunktionen bis hin zu Notbremsungen. Solche Systeme haben sich bereits als wirksam erwiesen, wenn es darum geht, direkte Kollisionen, Unfälle mit Seitenblicken und Unfälle im toten Winkel zu verhindern. Dennoch können eingebaute Kontrollen das Verhalten rücksichtsloser Fahrer nicht vollständig zügeln oder Verkehrsverstöße abschwächen. Auch Unzulänglichkeiten bei der Gestaltung städtischer Infrastruktur wie zum Beispiel schmale Fahrspuren, fehlende geregelte Kreuzungen oder schlecht einsehbare Kreuzungen sind nach wie vor ein Problem für viele Städte. Intelligente Hilfestellung und Echtzeit-Lenkung können helfen, die Verkehrssicherheit weiter zu erhöhen. Ganz besonders wichtig sind in diesem Rahmen Computer Vision, Video-Telematik und Predictive Analytics.

Computer Vision

Wer schneller handeln will, muss besser sehen. Zur Computer Vision gehört eine Sammlung von Sensor- und Bilderkennungstechnologien. Der aktuelle Stand der Bildverarbeitungstechnologien ermöglicht bereits die Erkennung von Objekten oder Personen mit geringer Latenz und die sofortige Verarbeitung von Videodaten am Rande des Bildschirms unter Einhaltung der Datenschutzbestimmungen. Mithilfe von Computer Vision können Verkehrsmanager Vorfälle in wenigen Augenblicken erkennen und die Rettungsdienste schnell alarmieren.

Video-Telematik

Abgelenktes Fahren ist weltweit die Hauptursache für Unfälle. Video-Telematik unterstützt dabei, aufmerksam zu bleiben. Durch die Verknüpfung von Dashcam-Daten mit Flotten-Telematik- und Fahrzeugsensordaten erhalten Flottenmanager tiefere Einblicke in Fahrerverhalten und Hardwareprobleme. Lösungen für Video-Telematik können so dazu beitragen, sicheres Fahren zu fördern, rechtzeitig Pausen einzulegen und schwere Unfälle zu vermeiden (da die meisten dieser Lösungen mit bordeigenen ADAS-Systemen verbunden sind).

Predictive Analytics

Mit Predictive-Analytics-Lösungen besteht die Möglichkeit, schnell große Datensätze zu analysieren, um wiederkehrende Muster in Verkehrsströmen, Unfallraten, Staufaktoren und anderen Ereignissen zu erkennen, die sich auf die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr auswirken. Mit ihnen lässt sich prognostizieren, wie sich verschiedene Ereignisse – sei es ein Streik, ein großes Fußballspiel oder ein neues Bauprojekt – auf den Verkehrsfluss auswirken werden. Sie helfen auch, einzuschätzen, wie stark beispielsweise verschiedenen Linien des öffentlichen Nahverkehrs tagsüber ausgelastet sind, um die Fahrpläne zu optimieren. So können die besten Lösungen für mögliche Störungen des regulären Verkehrsablaufs gefunden werden.

Regierungen auf der ganzen Welt haben sich dazu verpflichtet, nach den nächsten drei Jahrzehnten keine Kohlenstoffemissionen mehr zu verursachen. Einzelne Städte planen den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen im Verkehrssektor sogar noch früher. Kopenhagen will bis 2025 die erste Netto-Null-Hauptstadt werden, und die EU strebt bis 2030 mindestens 100 klimaneutrale Städte an. Neue Projekte zur Entwicklung der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge sind im Gange. Dies bietet viel Raum für Innovationen und die Zusammenarbeit zwischen öffentlichem und privatem Sektor. Projekte im Bereich der Elektromobilität, insbesondere auch Lade-Anwendungen und Management von E-Flotten sind da besonders wichtig.

E-Mobilität

Elektrofahrzeuge haben niedrigere Betriebs- und Wartungskosten als Verbrenner, was sie zu einer attraktiven Option für Carsharing-Flotten oder andere Mobility-as-a-Service-Nutzung macht. Rund 45 Prozent der europäischen Carsharing-Anbieter betreiben bereits zu 100 Prozent elektrische Flotten, Tendenz weiter steigend. Neben den Fahrgästen arbeiten E-Mobilitätsanbieter auch mit lokalen Behörden zusammen, um öffentliche Dienstleistungen zu erbringen. Für diese Szenarien werden effiziente Routenplaner mit mehreren Stopps und Software für das elektronische Flottenmanagement der Schlüssel zum Erfolg sein.

E-Ladeanwendungen

Eine Steckdose statt einer Zapfsäule – das ist es, wonach Autofahrer im E-Mobility-Zeitalter suchen. Hier braucht es praktische Begleit-Apps, die über verfügbare Ladestationen informieren und mit denen Fahrten komfortabel geplant werden können, und zwar auch inklusive mehrerer Stopps. Rund um verfügbare Ladestationen können eingebettete Zahlungs- und Treuefunktionen – beispielsweise für Rabatte, Upsells und Cross-Sells von ausgewählten Partnern – einen zusätzlichen Mehrwert bieten. Dabei lassen sich unterschiedliche Versionen für das B2C- bzw. B2B-Segment gestalten. Gerade letztere dürfte für Flottenmanager interessant sein, die Kraftstoff-Managementsysteme und -karten durch E-Managementsysteme ersetzen möchten.

E-Flottenmanagement

Die Elektrifizierung von Flotten verspricht erhebliche Einsparungen bei den Betriebskosten, stellt das Flottenmanagement aber auch vor operative Herausforderungen. Flottenmanagement-Zentren benötigen neue Tools für die Routenplanung, die Verwaltung von Zeitplänen und die Koordination für das Aufladen von Elektrofahrzeugen. Hier entstehen neue Märkte für E-Routing-Software, die datengestützte Reichweitenvorhersagen zusammen mit einer optimierten Routenplanung für verschiedene E-Modelle, Fahrbedingungen und Betriebstopografien bietet. Sie kann Unternehmen bei Analysen von Batterielebensdauer, der Überwachung von Ladevorgängen und der täglichen Koordination ihrer E-Fahrzeugflotte unterstützen.

Die Digitalisierung und Elektrifizierung der Mobilität schafft für alle Beteiligten große Herausforderungen. Dabei geht es um das gesamte Spektrum vom individuellen Fahrzeug über den ÖPNV bis hin zum Flotten- und Transportmanagement, aber auch bis hin zu städtischer und regionaler Verkehrsplanung.

Die vorgestellten Technologietrends entwickeln sich hier als Teil eines umfassenderen systemischen Wandels. Privatunternehmen schließen sich in der Normung und Produktentwicklung zusammen, um gemeinsam das Marktwachstum zu beschleunigen. In der Zwischenzeit setzen sich branchenübergreifende Konsortien wie die 5G Automotive Association für die Einführung von C-V2X ein, und die MaaS Alliance in Europa versucht, die technologische Fragmentierung zu verringern und bessere Synergien zwischen den lokalen Akteuren zu erzielen.

Die Zusammenführung von Lösungen für Sichtbarkeit, Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit kann notwendige Veränderungen anstoßen: Besser organisierter Verkehr, schnellerer Transit, weniger Unfälle und geringere Umweltverschmutzung. Wenn Technologieunternehmen heute handeln, können sie an der Spitze dieser Entwicklung stehen – mit leistungsfähigen Lösungen, die es braucht, damit Road Intelligence in Zukunft funktioniert. (av)

Hier steht das Whitepaper von Intellias zum kostenlosen Download bereit.