Datenanalyse : Digitalisierung macht den Verkehr sicherer

Die Digitalisierung ist ein maßgeblicher Treiber für innovative Lösungen im Mobilitätsbereich. Sie führen zu einer zunehmenden Transformation des Verkehrssystems. Die fortschreitende Vernetzung wird zur Grundlage vieler neuer Funktionen und führt zur Schaffung von Cyber-Physischen Systemen. 

Physische Assets bekommen digitale Repräsentationen. Dies ermöglicht neue Funktionszusammenhänge und den Aufbau agiler technischer Systemverbünde. Es entstehen neue Services und ganze Ökosysteme für Datenbewirtschaftung und Informationsverarbeitung, auch im straßengebundenen Verkehr. 

Seit vielen Jahren haben digitale Lösungen zur Erhöhung der Verkehrssicherheit Einzug in die Fahrzeugtechnik gehalten. Aktive Sicherheitssysteme, wie ABS und ESP, wurden eingeführt und haben sich heute längst als Standard im Markt etabliert.

Fahrerassistenzsysteme ermöglichten eine Steigerung der verkehrlichen Sicherheit durch Informations- und Warnsysteme bis hin zu begrenzten aktiven Eingriffen in die Fahrdynamik. Insgesamt lag der Fokus der Forschung und Entwicklung mehrheitlich auf dem Bereich des Einzelfahrzeugs. 

Große Fortschritte im Bereich der Fahrzeugintelligenz, allen voran beim maschinellen Lernen und KI, ermöglichten den Übergang in den Bereich der heutigen Schwerpunktfelder. Diese fokussieren sich zunehmend auf die höheren Automationsstufen bis hin zum vollautomatischen Fahren.

Vom Einzelfahrzeug zum Verkehrsmanagment

Die Motivation liegt dabei neben der Steigerung von Komfort und Effizienz auch in einem weiteren Zugewinn an Sicherheit. Hierfür werden neben fahrzeugeigenen Datenquellen zunehmend Informationen von außerhalb des Fahrzeugs einbezogen. 

Dies reicht von hochgenauen digitalen Karten über betriebliche Informationen wie dem Lichtsignalstatus bis hin zur Stützung der fahrzeugeigenen Sensorik. Die Vernetzung des Fahrzeugs mit seinem Umfeld ermöglicht die Bildung verteilter Systemstrukturen. Die Informationsverarbeitung verlässt die Grenze des Einzelfahrzeugs. 

Es bilden sich föderierte Systemlandschaften, in denen die Aufgabe der Automation eines Einzelfahrzeugs mit klein- wie großräumigen Aspekten des Verkehrsmanagements verschmilzt. Das Zielbild liegt dabei in der Ausbildung eines koordiniert und kooperativ ausgelegten Verkehrssystems. Dies bedingt den Aufbau komplexer IT-gestützter Plattform- und Servicearchitekturen, welche alle Ebenen vom einzelnen Fahrzeug bis hin zu zentralen Großrechenzentren umspannt. 

Während die Zielanforderungen an diese Gesamtarchitektur im Kern bekannt sind (z.B. Flexibilität, Offenheit, Resilienz, Skalierbarkeit sowie Interoperabilität), ist deren Ausgestaltung hingegen Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. Neben der Absicherung des automatisierten Fahrbetriebs liegt eine große Chance in der Nutzung der gebildeten Systemstrukturen für neue Verkehrssicherheitsfunktionen.

Digitale Testfelder für die Forschung

Der sensorisch erfassbare Bereich um ein Einzelfahrzeug herum ist stets begrenzt. Gelingt es nun gezielt Informationen im Systemverbund auszutauschen, so lassen sich diese zur Realisierung neuer Funktionen nutzen. Einige dieser digitalen Lösungen stehen derzeit im Bereich der Markteinführung. 

Fahrzeuge können sich beispielsweise gegenseitig ergänzende Informationen, Warnungen oder Handlungsempfehlungen übergeben und ihre Sensorik so stützen und ergänzen. Andere Ausprägungen gehen noch deutlich weiter. Ist zum Beispiel die Infrastruktur ebenfalls in der Lage verkehrliche Situationen sensorisch zu erfassen, zu interpretieren und sogar zu prädizieren, lassen sich Gesamtlagebilder des Verkehrsgeschehens erzeugen, die noch umfangreichere Sicherheitsfunktionen erlauben. 

Entsprechende Konzepte wurden bereits in Forschungsprojekten demonstriert und in ihrer positiven Wirkung bestätigt. Dabei müssen stets so genannte Mischverkehrsszenarien bedacht werden mit einer Vielzahl von nicht ausgerüsteten Fahrzeugen, wie auch ungeschützten Verkehrsteilnehmern wie Radfahrenden und Fußgänger:innen.

Für die Forschung und Entwicklung an solchen innovativen Konzepten wurden in Deutschland in den letzten Jahren digitale Testfelder aufgebaut, wie beispielsweise beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig. 

So fokussiert die Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM) auf den Innenstadtbereich Braunschweigs, also den urbanen Raum, mit der Bereitstellung diverser Dienste von infrastruktureller Verkehrserfassung über Kommunikationstechnologien und digitalen Karten bis hin zu virtuellen Abbildern des Verkehrsraums. Das Portfolio wird ergänzt durch verfügbare Informationslagen aus den städtischen Verkehrsmanagementsystemen. Eine analoge Dienstestruktur findet sich im Testfeld Niedersachsen, welches den Autobahnbereich abdeckt. 

Wer baut und betreibt das System?

Der Einsatz solcher Testfelder ermöglicht die vorwettbewerbliche Forschung sowie die Unterstützung industrieller Produktentwicklungen. Sie bilden damit ein wichtiges Element, da im Allgemeinen die notwendigen technologischen Grundlagen im Verkehrssystem (noch) nicht gegeben sind. Genau hier liegt ein wichtiger Diskussionspunkt: Wie soll der Weg vom Testbetrieb hin zu einem Ausrollen in die Breite des Verkehrsalltags erfolgen? 

Bei aller Euphorie für das technisch Machbare müssen dabei auch andere Aspekte diskutiert werden: Wer baut und betreibt beispielsweise die komplexen Systemstrukturen mit den dahinterliegenden Investitions- und Betriebskosten? Wie werden Haftungsfragen gelöst? 

Damit treten neben den technologischen Herausforderungen zunehmend auch rechtliche und wirtschaftliche Fragestellungen in den Vordergrund. Weitere kommen dazu, wenn man über das aktuelle Fokusfeld der Forschung und Entwicklung hinausblickt. 

Insbesondere im ländlich geprägten Raum gibt es völlig andere Problemstellungen und Rahmenbedingungen, was die Sinnhaftigkeit eines direkten Transfers der skizzierten Lösungen einschränkt. Sicherlich kann die Digitalisierung auch hier helfen, auch wenn die resultierenden Maßnahmen vermutlich bodenständiger und einfacher sein müssen, als ausgeführt. 

Es gilt der Grundsatz: Unser Ziel muss ein möglichst sicherer Verkehr sein – überall und für alle.

Der Autor hält heute beim Kolloquium „Digitalisierung der Straße – wie schaffen wir den sicheren ländlichen Verkehrsraum?“ des Deutschen Verkehrssicherheitsrats (DVR) einen Vortrag zum Thema „Verkehrssicherheit durch Digitalisierung“.