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Smart City: Wie hilft Software Städte smart zu machen?

08.10.2019 - Verkehr, Künstliche Intelligenz

Auch in Frankfurt am Main ist Individualverkehr eine Herausforderung. Quelle: iStock-170069874

Der Individualverkehr ist das große Sorgenkind der Kommunen, die damit vor großen Herausforderungen stehen. Damit moderne Mobilität nachhaltig wirken kann, muss sie vielen Ansprüchen gerecht werden: Die Sicherheit im Straßenverkehr muss erhöht und CO2 als auch Feinstaub müssen reduziert werden. Zudem soll die Lebensqualität aller Bürger durch Lärmreduktion sowie durch Stauvermeidung steigen. Und nicht zuletzt: Moderne Mobilität darf begeistern.

Im Hinblick auf eine kooperativ vernetzte Mobilität zeigen wir Maßnahmen und Wege für die optimale Verkehrsflussoptimierung auf, die die Städte bei der Bewältigung dieser zahlreichen Aufgaben ideal unterstützen können.

Ist die individuelle Mobilität eine Sackgasse?

In Deutschland fahren etwa zwei Drittel der arbeitenden Bevölkerung mit dem Auto zur Arbeit.

  • Der durchschnittliche deutsche Autofahrer verbringt so jährlich etwa 100 Stunden im Stau [1].
  • In den 22 größten deutschen städtischen Gebieten verursachen Verkehrsstaus pro Jahr 7,5 Milliarden Euro zusätzliche Kosten für die Privathaushalte – das sind 509 Euro pro Haushalt [2], die alleine durch direkte und indirekte Staukosten entstehen.

Die Folgen des Straßenverkehrs sind für die Umwelt und somit für uns Menschen verheerend.

  • Die CO2-Emissionen haben sich trotz eines insgesamt sinkenden Treibhausgasausstoßes in der EU zwischen 1990 und 2010 um 21 Prozent dramatisch erhöht [3] und steigen weiter an.
  • So stieg in Deutschland der CO2-Ausstoß durch Verbrennungsmotoren 2016 insgesamt um 5,4 Millionen Tonnen [4]. Nach Angaben der EU entfallen auf den Straßenverkehr 40 Prozent der Stickoxidemissionen.
  • Wegen hoher Luftverschmutzung sterben laut EU-Kommission in Europa jährlich 400.000 Menschen vorzeitig, wegen Stickoxiden seit 2003 etwa 70.000 Menschen [5].

Die Behörden verpflichteten deshalb die Mitgliedstaaten, Luftreinhaltepläne zu erstellen und die Luft sauberer zu machen. Deutschland, Europa und anderen Nationen bietet sich, auch durch die Fridays for Futere-Initiativen, aktuell eine vielleicht einmalige Chance für nachhaltige Klimaverbesserung auf unserer Erde.

Aktuell sind Staus & Smart City leider noch untrennbar miteinander verbunden. Quelle: iStock-658075070

Smart City ist längst keine Vision mehr

Dazu bietet eine möglichst umfangreiche Vernetzung unterschiedlicher Bereiche auf vielen Ebenen Städten die große Chance einer smarten technologischen Entwicklung. Der Schlüssel für eine integrierte Stadtentwicklung liegt auch im Einsatz neuer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT).

Bezogen auf die Mobilität, bedeutet dies eine maximale Kooperation, Vernetzung und Visualisierung telemetrischer Daten und Systeme in Echtzeit - im Sinne einer effizienten Nutzung der Straßeninfrastruktur.

Smart City braucht smarte Mobilität

Integrierte Planung und Vernetzung sind elementar für die zukünftige Stadtentwicklung und für eine sowohl individuelle als auch gesellschaftlich akzeptable Nutzung der Verkehrsinfrastruktur. Das „Internet der Dinge“ wird bei der Harmonisierung von individueller und kooperativer Mobilität eine maßgebliche Rolle spielen. Am – vorläufigen – Ende dieser Entwicklung kann das autonome Fahren stehen.

Verkehrsflüsse intelligent regeln

Diese Situation hat wohl jeder Autofahrer schon einmal erlebt: Das Navigationssystem im Auto schlägt eine Route vor, die jedoch schon beim Eintreffen überlastet ist. Muss das sein? Nein. Multi-kriterielle Entscheidungssoftware bietet hierfür eine intelligente Lösung, die es dem Anwender erlaubt vorausschauend Entscheidungen zu treffen. Sie basiert auf einer KI-Entscheidungssoftware, die bereits für viele vergleichbare Anwendungen in unterschiedlichen Märkten erfolgreich eingesetzt wird.

Video: Multikriterielle Entscheidungsunterstützung für das Verkehrsmanagement

Ausgiebig getestet

Im Rahmen eines EU-geförderten Pre-Commercial Procurement (PCP) Projektes, gemeinsam mit der niederländischen Verkehrsbehörde Rijkswaterstaat und dem britischen Autobahnbetreiber Highways England umgesetzt, erhielt die PSI 2017 dafür den Deutschen Mobilitätspreis.

Infografik: Kommunen geben Events, wie z. B. Baustellen oder Sperrungen direkt in PSIroads/MDS ein

Kommunen werden jedoch nicht nur Vorschläge für die direkte Verkehrsbeeinflussung geliefert, sondern es wird parallel geholfen, zurückliegende Fehler in der Stadtplanung indirekt zu korrigieren. Denn die Verkehrsleitung lässt sich flexibler denn je nutzen und trägt damit dazu bei, den Verkehr zu optimieren und die Ressourcen zu schonen.

Vorteile der Smart City-Anwendung:

  • Strategische Umfahrungen von Verkehrsstörungen - um Gefahren zu reduzieren und Grenzwertüberschreitungen von Emissionen zu vermeiden.
  • Strategische Routenführung - um Staus (durch Fußballspiele, Konzerte, Unfälle, …) zu vermeiden und durch Fließverkehr CO2 zu reduzieren.
  • Vermeidung von Umleitungen auf kritischen Strecken - um Schulen oder Kindergärten, historisch wertvolle Stadtteile und Wohngebiete vor Ausweichverkehr zu schützen.
  • Routenempfehlungen zu Knotenpunkten - wie zu Einkaufszentren oder Industrie- und Gewerbegebiete.
  • Vermeidung von Start-/Stopp-Vorgängen - um Abgasmehrbelastungen zu verhindern.
  • Reduktion von Belastungsspitzen - z. B. Geschwindigkeitsbegrenzung bei Brückenschäden.
  • Individuelle, situative Anpassung an urbane Klimaschutzziele - durch Angebote, um auf klimaschonende Verkehrsmittel, wie Car-Sharing, ÖPNV oder Leihfahrräder umzusteigen.

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Arnd Grootz

PSI Mines&Roads GmbH

Quellen:
[1] Tom-Tom Traffic Index Report/Dt. Handwerkszeitung Online-Ausgabe, 31.05.2017
[2] Studie Centre for Economics and Business Research (Cebr)/www.welt.de, 18.12.2013
[3] Deutsche Umwelthilfe/www.duh.de
[4] Umweltbundesamt/ZEIT online, 16.03.2017
[5] Umweltbundesamt/ZEIT online, 16.06.2017

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