Intelligente Straßen beginnen mit intelligenter Infrastruktur

Was ist intelligente Straßenverkehrstechnik?

Angesichts des wachsenden Drucks auf die Städte, effizientere Straßen und Autobahnen zu entwickeln, ist eine intelligente Infrastruktur für die Modernisierung unerlässlich. Intelligente Straßen, die auf IoT und Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) basieren, können es Städten und Verkehrsbehörden ermöglichen, Daten zu sammeln und zu analysieren, um das alltägliche Verkehrsmanagement zu verbessern. Intelligente Straßeninfrastrukturen können den Städten auch dabei helfen, sich auf langfristige, nachhaltige Verkehrsanforderungen einzustellen. Mit IoT-Sensoren, Kameras, Radar und 5G-Technologien können Daten nahezu in Echtzeit analysiert und genutzt werden, um überlastete Straßen zu entschärfen und den Verkehrsfluss zu optimieren. Daten können auch für Langzeitanalysen zur Cloud gesendet werden, was wichtige Erkenntnisse für Initiativen wie die Reduzierung von CO₂-Emissionen zur Verfügung stellt.

Edge-Computing eröffnet unzählige Möglichkeiten für intelligente und vernetzte Straßen. Es ermöglicht geringe Latenz für Analysen und künstliche Intelligenz (KI), die das Fundament für intelligente Straßeninfrastruktur, wie adaptive Ampeln und integrierte Straßen, bildet. So können beispielsweise Ampeln ihre Zeitschaltung basierend auf Sensordaten automatisch anpassen und so den Verkehrsfluss verbessern oder Signale ändern, um andere Verkehrsteilnehmer vor gefährlichen Fahrern zu schützen.

Vorteile von intelligenten Straßen und intelligenter Infrastruktur

Es gibt viele Gerätetypen, die für intelligente Straßenverkehrstechnik zum Einsatz kommen: Geschwindigkeitssensoren, Akustiksensoren, IP-CCTV-Kameras, intelligente Ampeln, Zustands- und Wetterüberwachungssysteme und Digital Signage. Wenn diese Geräte Daten nahezu in Echtzeit sammeln und analysieren, können die Städte davon in mehrfacher Hinsicht profitieren:

• Weniger überlastete Straßen. Für einen durchschnittlichen US-Bürger kosten Staus 99 Stunden seiner Zeit und 1.377 USD pro Jahr.¹ Intelligente Straßentechnologie kann Fahrzeuge verfolgen und Ampeln auf der Grundlage der Verkehrsbedingungen anpassen und so dazu beitragen, Staus zu vermeiden.
• Bessere Verkehrs- und Fußgängersicherheit: Die Zahl der tödlichen Unfälle mit Fußgängern ist in den letzten zehn Jahren um 46 Prozent gestiegen, während die Zahl aller anderen Verkehrstoten nur um 5 Prozent zunahm. ² Intelligente straßenseitige Geräte, die an Kreuzungen eingesetzt werden, können Warnungen ausgeben, die die Sicherheit für gefährdete Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger, Radfahrer und Motorradfahrer erhöhen.
• Erweiterte Konnektivität neben der Verkehrsinfrastruktur. Der Einsatz von straßenseitigen Netzwerken kann die kabellose öffentlich-private Konnektivität und die Nutzung intelligenter Verkehrssysteme (ITS) auf Straßen und Verkehrskorridoren erweitern und verbessern, auch auf solchen, die bisher nicht vernetzt waren. Dies führt zu einer verbesserten Abdeckung und dem Zugang zu nahezu Echtzeitinformationen über Aktivitäten und Ereignisse auf den Straßen, die zur proaktiven Bekämpfung von Problembereichen, zur Verkürzung der Reaktionszeiten und zur Verbesserung der allgemeinen Verkehrssicherheit genutzt werden können.
• Verbesserte Parksituation und E-Maut: E-Maut-Systeme können die Staubildung verringern, indem sie Mautkosten automatisch anhand von Kennzeichenerkennungs- und Fahrzeugtrackingtechnik erheben, ohne dass Fahrzeuge anhalten oder langsamer fahren müssen.

Indem bestimmte Daten zur Cloud gesendet und über einen längeren Zeitraum analysiert werden, können Städte das Verkehrsmanagement, die Straßenwartung und die Umweltqualität kontinuierlich verbessern. Die Städte können die Technologie des digitalen Zwillings auch nutzen, um virtuelle Stadtmodelle auf der Grundlage realer Daten zu erstellen, um die derzeitige Infrastruktur kontinuierlich zu bewerten und zu verbessern und um neue Technologien zu testen, bevor umfassende Investitionen getätigt werden. Intelligente Straßenverkehrstechnik kann den Städten auf folgende Weise helfen:

• Verbesserte Dienstleistungen und Notfallmaßnahmen. Durch die Schaffung einer digitalen Zwillingsumgebung, die auf Intel® Technik basiert, kann die straßenseitige Infrastruktur auf Anfrage kommerzielle Dienste für Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer anbieten und die Rettungskräfte bei Unfällen alarmieren.
• Verbesserte Straßenführung und Fahrbahnbeschaffenheit. Lösungen zur Überwachung des Straßenzustands können Stadtplanern helfen, die Häufigkeit von Kollisionen und Beinaheunfällen zu analysieren sowie den Zustand von Straßen und Belägen zu bewerten. Dies hilft bei der proaktiven Identifizierung notwendiger Änderungen der Straßenführung und der Verbesserung des Straßenbelags. Verspätete Verbesserungen können die Kosten für die Städte um bis zu 150 Prozent pro Fahrspur/km und Jahr erhöhen.³
• Nachhaltiger Verkehr. Intelligente Infrastrukturen ermöglichen die Optimierung des Verkehrsflusses und die Standardisierung von Ladenetzwerken für Elektrofahrzeuge und tragen so dazu bei, die Nutzung emissionsärmerer Fahrzeuge zu fördern und den Kohlenstoffausstoß im täglichen Verkehr zu reduzieren.

Weltweite Anwendungsfälle und Praxisbeispiele

Intelligente Straßenverkehrstechnik ist kein futuristisches Konzept. Das Konzept wird bereits weltweit umgesetzt, und viele Städte und Länder profitieren bereits heute davon.

Lesen Sie weiter, um zu erfahren, welche Innovationen Intel Kunden und Partner im Bereich der intelligenten Straßenverkehrstechnik entwickelt haben, um die Herausforderungen des Verkehrs zu bewältigen und das Leben der Bürger zu verbessern.
 

• Intelligentes Verkehrsmanagement. Mayflower ist eine Partnerschaft mit AAEON Technology eingegangen, um Kommunalverwaltungen und Verkehrsmanagementgruppen bei Entscheidungen zur Verbesserung der Straßeninfrastruktur zu unterstützen. Der Mayflower Smart Control Insite Sentinel Sensor ist ein leichter, einfach zu bedienender optischer Sensor, der überall montiert und bei Bedarf bewegt werden kann.
• E-Maut und intelligentes Parken. Die Smart Car Park Platform von ST Engineering Electronics ist eine Cloud-basierte Lösung zur Verwaltung von Parkplätzen, die den gesamten Betrieb und die Wartung von Parkplätzen zentralisiert. Die Lösung nutzt ANPR und mobile Zahlungs-Apps, um Autofahrern einen effizienten und unaufdringlichen, reibungslosen Parkservice zu bieten und gleichzeitig Parkhausbetreibern und Gebäudeeigentümern betriebliche Effizienz und Kosteneinsparungen zu ermöglichen.
• Fusion von digitalem Zwilling und Sensoren. Deutsche Industrieunternehmen haben mit Intel Labs im Rahmen des Projekts Providentia ++ (P++) zusammengearbeitet, um das automatisierte Fahren durch den Einsatz infrastrukturbasierter Sensorfusion zu verbessern. Um die Projektziele zu erreichen, nutzte das Team die selbstorganisierende Orchestrierung von Rechenlasten zwischen Infrastruktur und automatisierten Fahrzeugen auf Hardware- und Betriebssystemebene.
• Intelligente vernetzte Straßen. Um Stadtverwaltungen und Anbieter von Transportlösungen bei der Implementierung von Smart-City-Anwendungen zu unterstützen, die 5G-Netzwerke und Edge-Services nutzen, haben Capgemini Engineering und Intel gemeinsam die Capgemini Engineering Smart 5G RSU-Lösung entwickelt, die Hindernisse in der Smart-City- und Transporttechnologie durch die ENSCONCE MEC-Plattform von Capgemini Engineering vereinfacht.
• Intelligente vernetzte Straßen. Die Stadt Turin (Italien) veranstaltete einen internationalen Live-Test einer neuen Technologie für die Sicherheit von Autofahrern und Fußgängern, die eine Benachrichtigung über Gefahren auf der Fahrbahn in nahezu Echtzeit über ein 5G-Edge-Netzwerk ermöglichen könnte. Diese öffentlich-private Zusammenarbeit, die von der 5G Automotive Association (5GAA) organisiert wurde, zeigte, wie das Konzept des vernetzten Autos Hochgeschwindigkeits- und Edge-Computing-Technologien sowie das Internet der Dinge (IoT) für die Kommunikation mit Fahrzeugsensoren und Fußgänger-Smartphones nutzen könnte.
• Intelligente vernetzte Straßen. Das Cellnex Mobility Lab in Castelloli, Spanien, widmet sich der Entwicklung von 5G-basierten, nachhaltigen, vernetzten und autonomen Mobilitätslösungen für Fahrzeuge, Verkehrsmanagement und Straßeninfrastruktur. Für die Forschung wurde der Rennkomplex Circuit Parcmotor Castelloli digital in ein lebendes Labor für intelligente Mobilität und vernetzte/autonome Fahrzeuge umgewandelt, wobei hochauflösende Kameras, ein kabelloses Netzwerk mit C-V2X Standard (Cellular Vehicle-to-Everything) und eine konvergente Edge-Architektur zum Einsatz kamen.
• Ladestation für Elektrofahrzeuge. Imagen Energy und ein führender OEM für das Laden von Elektrofahrzeugen nutzten Intel® Technik, um eine DC-Schnellladelösung der nächsten Generation zu entwickeln, die effizienter, kompakter, konfigurierbar und kostengünstiger ist. Dieses Ladegerät der nächsten Generation kombiniert Intel® CPUs mit Intel® FPGAs, um fortschrittliche Funktionen wie Fernverwaltung, digitale Werbung und Edge-Networking zu ermöglichen und gleichzeitig eine branchenführende Energieeffizienz zu bieten.
• Intelligentes Verkehrsmanagement. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und Edge-Computing nutzt die Visual Intelligence in Traffic Intersection (VITI) Lösung von Wipro die bereits vorhandene/erweiterte Videoinfrastruktur zur Erfassung von Live-Aufnahmen von Kreuzungen. Auf diese Weise können Stadtverwaltungen und ITS-Anbieter kostspielige Installationen vermeiden. Optimiert durch die Intel® Distribution des OpenVINO™ Toolkits, ermöglicht die Lösung die Erkennung komplexer Verkehrssituationen und Anomalien, wie z. B. Verkehrsmanagement in nahezu Echtzeit und die Erkennung von Störungen.

Lesen Sie unser Intel® E-Book über intelligente Straßeninfrastrukturen, um mehr über die positiven Ergebnisse zu erfahren, die Städte und Verkehrsverantwortliche mit intelligenter Straßenverkehrstechnik erzielen.

Die Zukunft der intelligenten Straßen

Die städtische Bevölkerung, die Prognosen zufolge bis zum Jahr 2050 die Landbevölkerung übersteigen wird,¹ wird tief greifende Auswirkungen auf die Verkehrsinfrastruktur und die Umwelt haben. Weitere Informationen zu den Anwendungsfällen im Straßenverkehr, die die Städte der Zukunft ermöglichen werden, finden Sie in diesem Video:

Das Streben nach intelligenter Verkehrspolitik

Ein Regelwerk und Normen sind für die Einführung von IoT-Technik im Straßenverkehr von entscheidender Bedeutung. Als Mitglied der 5GAA arbeitet Intel mit politischen Entscheidungsträgern, Automobilherstellern und Infrastrukturbetreibern gemeinsam an der weltweiten Implementierung des Standards C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything). Diese auf 5G-Standards basierende Technik trägt dazu bei, dass Fahrzeuge, Infrastruktur und andere Verkehrsteilnehmer miteinander verbunden sind, um sicher mobil zu sein. Als aktives Mitglied technischer Gremien leistet Intel auch wichtige Beiträge für die Entwicklung von Standards für kooperative Wahrnehmung, Manöverkoordination und das Erkennen von Fehlverhalten.

Intel® Technik für intelligente Straßen

Sensoren, KI und intelligente Kameras sind einige der IoT-Lösungen, die intelligente Infrastruktur erst möglich machen. Intel und unsere Partner haben Technik und Hardware entwickelt, um die Entwicklung von Edge- und Cloud-Computing für intelligente Straßenverkehrstechnik zu unterstützen. Wir stellen vorvalidierte Referenzdesigns und Referenzimplementierungen bereit, um den Weg zu Lösungen zu ebnen, mit denen sich die Straßeninfrastruktur modernisieren lässt.

Referenzdesign für Komponenten am Straßenrand

Das Intel® Referenzdesign für Edge-Computing am Straßenrand betreibt eine Einheit, die an Straßenlaternen und anderen Vorrichtungen angebracht werden kann. Dieses am Straßenrand installierte Gerät eignet sich ideal für Echtzeit-Videoanalysen und andere leistungshungrige Aufgaben. Städte können die Box als Teil einer Lösung für intelligente Straßenbeleuchtung, intelligente Ampeln, intelligente Parkplätze oder E-Mautstationen einsetzen. Sie verfügen über die nötige Verarbeitungsfunktionalität, um Kennzeichen, Fußgänger und Staus zu erkennen.

Converged Edge Reference Architecture (CERA)

CERA ist eine Referenzarchitektur für die Konvergenz von IoT und Netzwerkaufgaben. Mit dieser Architektur können unsere Partner Lösungen für den Straßenrand konzipieren, um Sensormodalitäten zu verarbeiten und Sensorfusionen durchzuführen. Dieser Ansatz bringt intelligente Funktionalität zum Netzwerkrand und ermöglicht gleichzeitig das Hosting von 5G-Netzwerkfunktionen und Mikroservices.

Lösungen, die auf dieser Plattform basieren, lassen sich an Kreuzungen oder anderen Stellen installieren, wo sie für mehrere IoT-Geräte Near-Edge-Computing- und -Datenverarbeitung ermöglichen. Lösungen können mit dem Intel® Distribution des OpenVINO™ Toolkit und dem Intel® Smart Edge Open Toolkit optimiert werden. Mit 5G-Konnektivität bietet CERA Netzwerkfunktionen, die es IoT-Geräten gestatten, am Netzwerkrand miteinander zu kommunizieren oder Daten an die Cloud zu senden. Hierfür werden Informationen von Kameras, Radar und einer Vielzahl anderer Sensoren verarbeitet.

Referenzimplementierungen

Intel® Referenzimplementierungen bieten vorkonfigurierte Software für eine vollständige Beispielanwendung. Unsere Referenzimplementierung für intelligentes Verkehrsmanagement ist dafür konzipiert, Kreuzungen über IP-Kameras zu überwachen, um den Verkehrsfluss zu optimieren. Unsere Referenzimplementierung „Wireless Network Ready Intelligent Traffic Management“ wird mit Smart Edge Open gehostet, das alle erforderlichen Software-Stacks für ein 5G-RAN enthält.

Darüber hinaus bietet Intel ein Portfolio anderer Technologien, die eine geringe Latenz und eine effiziente Konnektivität ermöglichen.

Die Zukunft intelligenter Straßenverkehrstechnik

Während die intelligente Straßenverkehrstechnik bereits auf der ganzen Welt eingeführt wurde, steht die Zukunft der intelligenten Infrastruktur erst am Anfang. Die Städte sehen schon heute die Vorteile – weniger Verkehrsstaus, mehr öffentliche Sicherheit und geringere CO₂-Emissionen. Mit der neuesten Generation von IoT-Technik können Stadtplaner zuversichtlich in intelligente Straßenverkehrstechnik investieren, die Unterschiede bewirken wird.