Besseres Verkehrs- und Gefahrenmanagement mit IoT-Sensorik
SWARCO hilft Infrastruktur-betreibern, mit Sensoren und dem Internet of Things Naturgefahren früher zu erkennen und das Verkehrsmanagement zu optimieren
Rasch auftretende kurzfristige Extremwetter-Ereignisse wie Starkregen, Murenabgänge oder Windbruch auf Straßen und Schienen häufen sich in Zeiten des Klimawandels. Diese Wetterereignisse stellen neue Herausforderungen an die großen Schienen- und Straßeninfrastrukturbetreiber dar, da sie sehr lokal an sehr vielen Stellen entlang der Infrastruktur auftreten können.
Es ist oftmals nicht mehr im Vorhinein möglich, mittels Naturgefahrenhinweiskarten all die Gefahrenbereiche zu überwachen bzw. ist nicht mehr sicher, ob vorhandene Schutzeinrichtungen der gestiegenen Intensität der Ereignisse gewachsen sind. Bisherige Lösungen im Bereich Naturgefahrenerkennung dienen meist der punktuellen Überwachung in vordefinierten Gefahrenbereichen mittels präziser Sensorik, als insulares System konzipiert und genau auf den Anwendungsfall zugeschnitten.
Hier setzt das geförderte Forschungsprojekt NANCI an mit dem Ziel, mit Hilfe des Internet of Things (IoT) ein autarkes, redundantes vernetztes Multi-Sensor-System zur Naturgefahrenfrüherkennung für Verkehrsinfrastruktur zu entwickeln. Das bis Ende 2023 laufende Forschungsprojekt vereint das österreichische Verkehrstechnologieunternehmen SWARCO mit dem Software Competence Center Hagenberg GmbH und der GeoExpert Research and Planning GmbH und beleuchtet, wie diese Technologien in Kombination mit etablierten Prozessen und Systemen dazu genutzt werden können, vorhandene Systeme zu verbessern und optimal zu nutzen. Das Ergebnis des Projekts sieht vor, dass mittels am Markt verfügbarer Kamera- und Radarsensorik ein vernetztes und energieautarkes Sensornetzwerk in der Feldebene aufgebaut wird. Die Sensorknoten – ausgestattet mit Edge-AI-Auswertung der Daten zur Anonymisierung der Rohdaten – werden über eine Standardlösung vernetzt. Die lokale Logik vor Ort sammelt und verarbeitet die Sensordaten und sendet Meldungen über eine offene Schnittstelle entsprechend neuesten Datensicherheitsvorgaben an die Bestandssysteme der österreichischen Infrastrukturbetreiber ÖBB und ASFINAG.
„Wir beschäftigen uns bereits seit Jahren mit dem Thema IoT“, sagt Dr. Klaus Pollhammer, SWARCO-Forscher in den Bereichen Innovation und Sicherheit. „Begonnen hat alles mit dem Projekt GEMINI gemeinsam mit der Universität für Weiterbildung Krems, gefördert aus EFRE und vom Land Niederösterreich. Die IoT-Technologien und Sensoren bilden das Rückgrat einer neuen Ära im Verkehrswesen. Sie ermöglichen eine Datenerfassung und -analyse in Echtzeit und ohne örtliche Einschränkungen, was zu einer deutlichen Verbesserung der Verkehrsplanung und -steuerung führt. Bestehende Verfahren und Systeme können mithilfe dieser Technologien effizienter gestaltet werden, um ein über alle Verkehrsträger – vom Fußgänger über ÖPNV bis zum Auto – hinweg nahtloses und sichereres Erlebnis für alle Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten“, so Pollhammer.
Ein entscheidender Aspekt ist die Integration von Umwelt- und Gefahrenaspekten in das Verkehrsmanagement. Durch die Einbeziehung von Umweltparametern wie Luftqualität und Lärmbelastung können innovative Lösungen entwickelt werden, die nicht nur den Verkehrsfluss optimieren, sondern auch die Lebensqualität der Bürgerinnen und Bürger verbessern. Diese ganzheitliche Herangehensweise an das Verkehrsmanagement öffnet die Tür zu nachhaltigen und umweltfreundlichen Mobilitätslösungen.
Der Nutzen für die Infrastrukturbetreiber ist ein dreifacher:
(i) ein energieautarker, skalierbarer, modularer, sicherer und hinsichtlich Schnittstellen offener technischer Prototyp validiert unter realen Bedingungen;
(ii) eine kosteneffiziente, öffentlich beschaffbare IoT-basierte Lösung nach dem heutigen Stand der Technik;
(iii) ein Konsortium, das die gewünschte Expertise im Projekt abdeckt und durch den Industriepartner SWARCO auch die Möglichkeit bietet, die Lösung im Zuge eines Beschaffungsprozesses zu erwerben und weiterzuentwickeln.
SWARCO nutzt bereits die Vorteile von vernetzten Sensoren, indem sie sie in Verkehrsampeln integriert. Das Modul AirDec misst direkt an der Kreuzung Umweltparameter wie CO, Ozon, NOx, Starkregen und Lärmbelastung und macht diese Daten über die Cloud den Verkehrsmanagern zugänglich, damit diese kurzfristige Strategien zur alternativen Verkehrsregelung auslösen können.
Auch die Fahrerassistenzsysteme moderner Fahrzeuge setzen auf Sensorik, und dazu braucht es gut instand gehaltene Fahrbahnmarkierungen. In Praxistests unter unterschiedlichsten äußeren Bedingungen hat SWARCO bewiesen, dass es vor allem auf die Retroreflexionskraft und den Kontrastreichtum von Markierungen ankommt, damit diese von Kameras und LiDAR zuverlässig „gelesen“ werden und so den Weg zum automatisierten Fahren ebnen können.
Forschungs- und Innovationsprojekte beweisen, dass die Zukunft des Verkehrsmanagements von einer engen Kooperation zwischen Technologieentwicklern, Verkehrsplanern und Regulierungsbehörden abhängt. „Durch die Kombination von neuen Technologien und bewährten Verfahren werden innovative End-to-End-Lösungen geschaffen, die Mobilität und Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer verbessern und die Mobilität nachhaltiger und umweltschonender gestalten“, schließt Pollhammer.
sss