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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Die Straße der Zukunft − Funktionalisierung der Straßenverkehrsinfrastruktur

The road of the future – functionalization of road infrastructure

Derzeit werden Straßen lediglich als Flächen zur Abwicklung des Güter- und Personenverkehrs genutzt, wodurch negative Auswirkungen auf die Menschen und die Umwelt auftreten. Die Funktionalisierung der Straßenverkehrs-Infrastruktur kann auf dem Weg hin zu einer modernen und nachhaltigen individuellen Mobilität einen wichtigen Beitrag leisten und die gegenwärtigen Probleme lösen. An dieser Stelle werden Lösungsansätze aus der wissenschaftlichen Arbeit des Instituts für Straßenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und darüber hinaus vorgestellt. Als innovative Methode zur Erzeugung von Verkehrsdaten werden, über bestehende querschnittsbezogene Verkehrsdaten hinaus, Einzelfahrzeuge streckenbezogen erfasst und deren individueller Fahrweg durch 3-D-Fahrlinien in Raum und Zeit abgeleitet. Als Messsysteme sind hierfür Kameras aber auch MEMS-Beschleunigungssensoren oder Körperschallsensoren denkbar. Die einzelfahrzeugbasierte Datengrundlage soll unter anderem dazu dienen, Verkehrsteilnehmer individuell auf Gefahrenstellen hinzuweisen und deren Fahrverhalten zu beeinflussen. Als Ansatz einer funktionalisierten Straßeninfrastruktur können dabei sogenannte "Nudging"-Maßnahmen eruiert werden. Als weiterer Ansatzpunkt einer Funktionalisierung der Straßeninfrastruktur soll die Straße als Energieerzeuger und -übermittler definiert werden. Die Integration von Photovoltaikmodulen oder piezoelektrischen Generatoren in die Infrastruktur ist zu erforschen. Für das kontinuierliche Übertragen der Energie in die Fahrzeuge während der Fahrt erscheint dabei ein dynamisches induktives oder kontaktbasiertes Energieübertragungssystem als sinnvoll. Bei den vielen Möglichkeiten die Straßenverkehrsinfrastruktur zu funktionalisieren, besteht eine zentrale Herausforderung darin, die erforderlichen Daten vorzuhalten. Auch hierfür ist ein innovativer Ansatz vorgesehen. So sollen alle Daten und Merkmale des Streckenabschnitts, des Straßenverkehrs und der Umgebung in einem sogenannten "Digitalen Zwilling" auffindbar sein. Die Straßenverkehrsinfrastruktur der Zukunft wird somit viele neue Aufgaben erfüllen müssen, wenn eine weitere Reduktion der Risiken durch den Straßengüter- und Personenverkehr gewährleistet werden soll. In der Forschung und Entwicklung werden dafür in den Bereichen der Verkehrsdatenerzeugung, der individuellen Verkehrsbeeinflussung sowie der Energiegewinnung und -übertragung zahlreiche Lösungsansätze erarbeitet. (A) ABSTRACT IN ENGLISH:At present, roads only serve as areas for freight and passenger transport, which has a negative impact on humans and the environment. The functionalization of the road infrastructure can make an important contribution on the way to a modern and sustainable individual mobility and solve the current problems. Here, approaches to solutions from research at the Institute of Highway Engineering at RWTH Aachen University and beyond are presented. As an innovative method for the generation of traffic data, individual vehicles are detected along the stretch of a road, extending beyond existing cross section-based traffic data. 3D vehicle trajectories in space and time can be derived from that. Measuring systems for this purpose are cameras, MEMS acceleration sensors or structure-borne sound sensors. The single vehicle-based data basis can serve, among other things, to individually inform road users about dangerous spots and influence their driving behaviour. So-called "nudging" measures can be identified as an approach to a functionalized road infrastructure. Another approach for the functionalization of road infrastructure is to define the road as an energy producer and transmitter. The integration of photovoltaic modules or piezoelectric generators into the infrastructure should be investigated. A dynamic inductive or contact-based energy transfer system seems to be useful for the continuous transfer of energy to the vehicles while driving. Given the many possibilities to functionalize the road traffic infrastructure, a key challenge is to provide the necessary data. To this end, an innovative approach is provided. All data and characteristics of the road section, road traffic and the surrounding area should be retrievable in a so-called "digital twin". The road infrastructure of the future will thus have to fulfil many new tasks to ensure a further reduction in the risks posed by road freight and passenger traffic. In research and development, numerous approaches are being developed for this purpose in the areas of traffic data generation, individual traffic control and energy generation and transmission.

  • Availability:
  • Authors:
    • Oeser, M
    • KEMPER, D
    • Fazekas, A
    • Klee, P-A
    • RENKEN, L
    • Schnorbus, A
    • Berghaus, M
  • Publication Date: 2020

Language

  • German
  • English

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References;
  • Pagination: pp 149-53
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01779947
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Aug 27 2021 2:51PM