Besonders in Ballungsräumen sind Verkehrsstaus ein Problem. Laut INRIX, einem weltweit führenden Anbieter von Connected Car Services und Mobilitätsanalysen, verlor der durchschnittliche amerikanische Autofahrer vor der Pandemie fast 100 Stunden pro Jahr aufgrund von Staus. Bei einer weltweiten Untersuchung von Verkehrsstaus stellte INRIX außerdem fest, dass Autofahrer sogar bis zu 191 Stunden im Stau standen. Mit der Rückkehr der Arbeitnehmer in die Büros verschwindet auch die vorübergehende Atempause, die durch die Pandemie entstanden war. Die wachsende Einwohnerzahl in den Städten und die zunehmenden Anforderungen an die Nachhaltigkeit führen dazu, dass die Städte das Verkehrsmanagement als Teil ihrer Gesamtverkehrsstrategie völlig neu überdenken müssen.

Mit Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT) lässt sich dieser Prozess nun deutlich beschleunigen. Denn IoT-Sensoren können Daten von Autos, Brücken, Straßen, Ampeln und Straßenlaternen an zentrale Aggregationsplattformen weiterleiten, die diese Daten nutzen können, um die Verkehrsbelastung sowohl kurz- als auch langfristig zu reduzieren.

Das IoT als Verkehrsmanagement-Instrument

Mit Sensoren in Fahrzeugen, die eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V²C) und eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (V2I) ermöglichen, können die für das Verkehrsmanagement zuständigen Stellen in Echtzeit informiert werden, wenn ein Stau entsteht. Es können dann Ausweichrouten vorgeschlagen werden (wie bei der beliebten Navigations-App Waze) und die Städte können Fahrspuren mit hohem Verkehrsaufkommen schließen oder öffnen, um Staus zu vermeiden. Außerdem können die Städte auf diese Weise Staumuster untersuchen, insbesondere im Hinblick auf neue Pendlergewohnheiten infolge der COVID-19-Pandemie. Darüber hinaus können sie Bauprojekte oder andere Wartungsarbeiten entsprechend planen, um Staus in Spitzenzeiten zu vermeiden.

Die Verfügbarkeit von Parkmöglichkeiten und der Zugang zu diesen Parkflächen sind wichtige Komponenten eines effizienten IoT-gesteuerten Verkehrsmanagements. Mit IoT-Sensoren in Parkgaragen und anderen Parkhäusern können Fahrzeuge in Echtzeit auf Informationen über die Verfügbarkeit von Parkplätzen zugreifen, im Voraus für Parkplätze bezahlen und diese Einrichtungen effizient nutzen. GPS-Systeme im Fahrzeug leiten den Fahrer zu seinem Parkplatz. Wenn die Fahrer gezielt zu den nächstgelegenen Parkplätzen geleitet werden, sparen sie Zeit und Kraftstoff, da sie nicht mehr endlos im Kreis fahren müssen, um einen Parkplatz zu finden.

Durch den Einsatz des IoT können Städte ihre Mautgebühren intelligent erheben und granularer gestalten, je nachdem, wo und zu welchen Zeiten das Fahrzeug unterwegs ist. Die Städte können während bestimmter Zeitfenster automatisch Staugebühren erheben. So erprobt der Bundesstaat Oregon beispielsweise ein Modell zur Mauterhebung nach zurückgelegter Strecke, das eine Benzinsteuer ergänzen soll. Sensoren im Fahrzeug zeichnen die Fahrstrecke auf, um die Mautgebühr zu berechnen. Eine ausgefeiltere Version dieses Modells berücksichtigt auch Zeitfenster, um gegebenenfalls Staugebühren zu erheben.

Intelligente Ampelanlagen können miteinander kommunizieren und Daten über Staus und Fahrzeugbewegungen auf Basis der IoT-Technologie austauschen. Die in den Ampeln integrierten Sensoren geben dabei nicht nur Informationen über die Verkehrslage in Echtzeit weiter, sondern können auch die Umgebung auf Staus oder regelwidriges Verhalten überwachen.

Die Verkehrsüberwachung untersucht die Bewegungsmuster der Fahrzeuge und steuert die Synchronisierung der Ampeln sowie den Zeitpunkt und die Art und Weise, wie diese Befehle aufeinander abgestimmt werden. Mit dem IoT können diese Vorgaben auf Einzelfallbasis und in Echtzeit umgesetzt werden. Die Städte müssen das Problem nicht pauschal angehen. Autofahrer, die außerhalb der Hauptverkehrszeiten unterwegs sind, müssen nicht ewig an einer roten Ampel stehen bleiben, nur weil es die entsprechende Ampelschaltung so vorsieht. Ein synchronisierter Verkehrsfluss spart unnötige Leerlaufzeiten und Kraftstoff.

IoT-Daten können die Regierungspolitik in Bezug auf das Verkehrsmanagement glaubwürdig unterstützen. Außerdem wird das Verfahren für die Bürger transparent, da die erfassten Fahrkilometer auf einer für alle zugänglichen Plattform angezeigt werden. Alle Beteiligten sind auf derselben Seite und arbeiten mit denselben Daten.

Der Weg in die Zukunft

Die Herausforderungen beim intelligenten Verkehrsmanagement liegen zum einen in den technologischen Zwängen, die den „intelligenten“ Aspekt des Systems betreffen, und zum anderen in der Regierungspolitik, die für eine effiziente Umsetzung verantwortlich sein muss.

Damit Ampelanlagen und andere intelligente Elemente des Verkehrsmanagements in Echtzeit funktionieren, müssen die Städte auch über Konnektivität in Echtzeit verfügen. Die Anforderungen an die Netzwerkinfrastruktur werden steigen, je mehr Teilbereiche der Stadt IoT-fähig werden. Dabei ist ein zuverlässiges Wide Area Network (WAN) der Schlüssel zur Verwirklichung der Ziele eines intelligenten Verkehrsmanagements. Die 5G-Technologie wird ebenfalls dazu beitragen.

Die Frage, wem die erfassten Daten gehören und wie sie in bestehende Systeme integriert werden können, macht die Umsetzung kompliziert. Die staatliche Bürokratie gestaltet sich vermutlich problematisch, sodass Anbieter intelligenter Technologien Erfahrung beim Überwinden der Kluft zwischen dem privaten und dem öffentlichen Sektor mitbringen müssen.

Die Kommunalverwaltungen müssen den Grundstein für die Integration moderner Technologien in ihre vorhandenen Managementsysteme legen. Neben der Einhaltung von Datenschutz- und Sicherheitsbestimmungen ist die Entscheidung darüber, welche Daten erfasst werden sollen, nur eine Ebene, die zu berücksichtigen ist. Regierungen und Anbieter intelligenter Technologien müssen auch Datenebenen miteinander verknüpfen, um von einem zentralen Dashboard aus Informationen abrufen und in Echtzeit darauf reagieren zu können.

Diese Herausforderungen werden bereits im Rahmen von Smart-City-Initiativen auf der ganzen Welt angegangen, wie zum Beispiel in Columbus (Ohio, USA) zu sehen ist. Das IoT bringt „Dinge“ zum Sprechen und hat damit das Potenzial, das Verkehrsmanagement und zahlreiche andere städtische Funktionen intelligent zu gestalten. Das Ergebnis ist eine bessere Lebensqualität für die Bürger, eine effizientere Verwendung der Haushaltsmittel und eine geringere CO₂-Bilanz. Eine Win-Win-Situation für alle Beteiligten.