Die intelligenten Straßen der Zukunft

Es liegt noch nicht allzu weit zurück, dass neue Verkehrstechnologien zu einem radikalen und dauerhaften Mobilitätswandel beigetragen haben. Die weltweite Massentauglichkeit des Automobils führte im frühen zwanzigsten Jahrhundert dazu, dass zahlreiche Straßen und Autobahnen gebaut wurden, um Städte und Regionen miteinander zu verbinden.

Das Auto galt lange Jahre als Symbol der Freiheit und Unabhängigkeit. In deutschen Städten wurde lange Zeit das Planungsideal der “autogerechten Stadt” verfolgt. Doch dieser Fokus auf den privaten Pkw führte im Laufe der Zeit zu Problemen, die man so nicht vorhergesehen hatte. Aufgrund der zunehmenden Urbanisierung und der immer engeren Bebauung müssen wir uns heute mit komplexen Herausforderungen wie Umweltverschmutzung, Verkehrsstaus, langen Pendlerwegen und tödlichen Unfällen auseinandersetzen.

Und wieder einmal befinden wir uns am Scheideweg zwischen Status Quo und Innovation. Angesichts neuer Technologien wie…

• Weltweiter 5G-Netze
• E-Mobilität
• Software für autonomes Fahren

… ist es an der Zeit, die Dinge von einer anderen Perspektive aus zu betrachten.

Intelligente Verkehrstechnologie ist das letzte Puzzleteil, das benötigt wird, um für nachhaltigen Verkehr an der richtigen Stelle zu sorgen.

Was ist eine intelligente Straße?

Intelligente Straßen oder Smart Roads sind Straßen, die mit Hilfe technologischer Tools mit der Umwelt (Mensch und Natur) interagieren, um für sicheren und nachhaltigen Verkehr zu sorgen. Dabei werden physische Infrastrukturen (wie Sensoren und Solarmodule) mit Softwareinfrastrukturen (wie KI und Big Data) verknüpft.

Intelligente Verkehrstechnologien umfassen in der Regel drei zentrale Funktionsbereiche, die optimal aufeinander abgestimmt werden:

• Sensoren: Diese messen das Gewicht und die Geschwindigkeit von Fahrzeugen in Echtzeit und tragen dazu bei, die jeweils geltende Straßenverkehrsordnung durchzusetzen.
• Intelligente Verkehrsschilder: Diese leiten die Autofahrer sicher und zügig durch den Verkehr. So könnten beispielsweise intelligente Schilder eine Sprachnachricht an Fahrer von intelligenten Fahrzeugen weiterleiten und ihnen Empfehlungen durchgeben. Das hilft sich im „Schilderwald“ besser zurechtfinden, der derzeit häufig zu Verwirrung führt.
• Intelligente Kreuzungen: Smarte Lichtsignalanlagen ermöglichen Fußgängern, sich sicherer im Straßennetz zu bewegen, und räumen Krankenwagen und Löschfahrzeugen Vorfahrt ein. Diese Systeme können auch Informationen mit entgegenkommenden Fahrzeugen austauschen und ihnen empfehlen, die Spur zu wechseln, um Gefahrenstellen zu vermeiden.

Vor- und Nachteile intelligenter Straßen

Nachdem wir nun eine klarere Vorstellung davon haben, was sich hinter dem Begriff „intelligente Straße“ verbirgt, wollen wir uns näher mit den Stärken und Schwächen dieser neuen Entwicklung befassen.

Die Vorteile:

Beginnen wir mit den Vorteilen.

Sicherheit für Radfahrer und Fußgänger

Intelligente Straßen verfügen über KI-gestützte Verkehrsüberwachungslösungen, die Fahrzeuge, Fußgänger*innen und Radfahrer*innen erkennen und für sicheres Fahrverhalten sorgen. Bei Unfällen sind intelligente, in die Straße integrierte Systeme beispielsweise in der Lage, einen Notruf abzusetzen. Darüber hinaus unterstützen intelligente Straßen den sicheren Einsatz von autonomen Fahrzeugen oder E-Autos. Zum Beispiel auch durch Technologien wie induktives Laden. Dabei werden unterirdisch Spulen verlegt, die dafür sorgen, dass der Akku des Fahrzeugs während der Fahrt geladen wird.

Moderne Kommunikation

Intelligente, mit Sensoren ausgestattete Straßen liefern in Echtzeit Date, etwa zu wetterbedingten Straßenverhältnissen. So können Fahrzeuge informiert werden oder sogar umgeleitet werden, wenn beispielsweise Glatteis droht.

Zudem geben Datenanalysen darüber Aufschluss, wo sich Gefahrenpunkte in der Stadt befinden. So zum Beispiel Informationen zu Abschnitten, in denen der Verkehr über eine Ampelanlage oder einen Zebrastreifen geregelt werden müsste.

Effizienter Verkehr

Sämtliche Verkehrstechnologien dienen dazu, Menschen und Güter optimal von A nach B zu bringen. Intelligente Straßen nutzen zum Beispiel elektronische Mautsysteme. So kann Schlangenbildung und damit Stau verhindert werden.

Die Nachteile:

Werfen wir nun einen Blick auf die Nachteile.

Eine Preisfrage

Intelligente Straßentechnologien in großem Umfang zu implementieren, ist sehr kostspielig. Regierungen reagieren aus diesem Grund häufig zögerlich, hinsichtlich einer konkreten Umsetzung. Hier sind kleinere Projekte sinnvoll, die unmittelbaren Nutzen bringen.

Technologische Infrastruktur und öffentliche Akzeptanz

Damit intelligente Straßen ihr volles Potenzial entfalten können, müssten autonome Fahrzeuge im Straßenbild weit verbreitet sein. Doch derzeit ist die Öffentlichkeit noch skeptisch, wenn es darum geht, die Steuerung des eigenen Fahrzeugs der künstlichen Intelligenz zu überlassen. Das öffentliche Misstrauen spiegelt sich auch bei der aktuell festgefahrenen Situation in puncto Rechtsprechung wider.

Darüber hinaus ist es notwendig, dass weitere Technologien wie der Internetstandard  5G landesweit verfügbar sind. Nur so lassen sich die Vorteile der schnellen Kommunikation zwischen intelligenten Fahrzeugen und intelligenten Straßen auch nutzen. Solange es an adäquater Infrastruktur und Akzeptanz seitens der Öffentlichkeit fehlt, wird es weiterhin schwierig sein, intelligente Straßen flächendeckend einzuführen.

Auch hier zeigt sich wieder, wie wichtig es ist, kleine, realistische Schritte zu unternehmen, anstatt das gesamte Verkehrssystem auf einen Schlag erneuern zu wollen.

Technologie für intelligente Straßen

Lassen Sie uns nun die verschiedenen Technologien, die zum Bau intelligenter Straßen erforderlich sind, genauer betrachten.

#1 Intelligente Verkehrstechnologie im Allgemeinen

Jede Straße, die mit Systemen zur Kommunikation mit der Umgebung ausgestattet ist (ob es sich um den Austausch von Informationen zur Wetterlage oder mit einem anderen intelligenten Fahrzeug handelt), bezeichnet man als Smart Road. Mit Hilfe von Sensoren erfassen intelligente Straßen wichtige straßenbezogene Informationen und leiten diese an entgegenkommende Fahrzeuge und Personen, die eine Fahrt planen, weiter.

#2 Solarbetriebene intelligente Straßen

Durch Photovoltaik-Zellen und moderne Materialien, wie z.B. verstärktes Glas, laden sich intelligente Elektroautos automatisch auf, während sie auf der Straße unterwegs sind. Mit dieser Technologie ließe sich das Problem der Suche nach Ladestationen und längerer Ladezeiten an festen Standorten lösen.

#3 Glow- in-the dark-Technologie

Straßenbeleuchtung, Schilder und spezielle Fahrbahnmarkierungen mit selbstleuchtenden Materialien speichern die Energie des Tageslichts und leuchten bei Dunkelheit, um den Fahrern den Weg zu weisen. Eine fortschrittliche Technologie, die zudem äußerst energieeffizient. In der Tat ein Win-Win-Szenario für Mensch und Umwelt.

#4 Interaktive Beleuchtung

Interaktive Beleuchtungssysteme werden mit Sensoren programmiert, sodass sie aufleuchten, wenn Fahrzeuge oder Fußgänger auf der Straße unterwegs sind. Auch dies kann zu erheblichen Energieeinsparungen führen, insbesondere bei einer ungleichen Verkehrsverteilung in einer Stadt. Das Konzept ließe sich auch noch erweitern, und zwar durch intelligente Leuchtsysteme, die durch die Energie der Windkraft der vorbeifahrenden Fahrzeuge betrieben werden.

#5 Elektronische Sonderfahrspuren

Über elektronische Sonderfahrspuren kämen Elektroautos schneller ans Ziel, dabei könnten sie ihre Batterien automatisch während der Fahrt aufladen.

#6 Intelligente Wettersensorik

Technologien zur Wettererkennung ermöglichen es uns, faktenbasierte Entscheidungen in Situationen zu treffen, in denen das Wetter eine wichtige Rolle spielt. Hier hilft beispielsweise temperaturempfindliche Farbe, die die Fahrer vor schlechten Straßenverhältnissen wie Blitzeis warnen. Doch es stehen auch noch viel komplexere Lösungen wie Sensornetzwerke zur Verfügung, die zu meteorologischen Forschungszwecken herangezogen werden.

#7 Technologie zur Verkehrsbeobachtung

Verkehrsbeobachtungssysteme bieten zahlreiche Vorteile. Zum einen erfassen intelligente Verkehrssysteme Verstöße gegen die Straßenverkehrsordnung. Möglich machen dies Kameras, die die Fahrzeugkennzeichen erfassen und Sensoren zur Gewichtserkennung.

Darüber hinaus können KI-gesteuerte Lichtsignalanlagen genauer auf verkehrsrelevante Faktoren eingestellt werden, sowohl am jeweiligen Standort als auch im gesamten Stadtgebiet. Dies hilft dabei, Fußgänger*innen Vorrang zu gewähren, in die Stadt einfahrende Fahrzeuge vor Verkehrsengpässen zu warnen und Straßenabschnitte mit hohem Risiko zu ermitteln.

Intelligente Verkehrslösungen, die bereits heute greifen

So wie der Bau von Autobahnen die Art und Weise verändert hat, wie wir einkaufen, leben und arbeiten, werden auch intelligente Straßen Einfluss auf unser Leben nehmen. Ein Mehr an Sicherheit und Effizienz im Verkehr wird sich sicherlich positiv auf die Umwelt und Wirtschaft auswirken.

In der Tat ist das, was wir als „intelligente Straßen der Zukunft“ bezeichnen, bereits real, und Unternehmen arbeiten derzeit intensiv daran, die bereits vorhandenen Technologien zu perfektionieren.

Die PTV Group bietet eine Reihe von smarten Softwarelösungen und Beratungsdienstleistungen, die Städten helfen, ihre Verkehrssysteme sicher und effizient zu optimieren. Diese umfassen die Optimierung von multimodalem Verkehr auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene, von Signalschaltungen bis hin zu ganzen Straßennetzen.