Smart Mobility beschreibt wörtlich intelligente Mobilität, die sich durch Nachhaltigkeit, Effizienz und Komfort auszeichnet. Möglich macht dies vor allem Informations- und Kommunikationstechnologie (ITK), die zum Beispiel Verkehrsmittel miteinander vernetzt und so deren optimale Nutzung erlaubt – indem Verkehrsteilnehmer*innen etwa stets die schnellste und ressourcenschonendste Route nehmen können.
Die Ampeln sind grün, trotzdem geht es an diesem Morgen auf der Straße in der Berliner Innenstadt nicht voran: Nach einem Unfall zwischen einem Bus und einem Kleinwagen ist die gesamte Fahrbahn blockiert. Der Verkehr staut sich über mehrere Hundert Meter, zahllose Berufspendler*innen stellen sich auf einen späten Arbeitsbeginn ein. Zusätzlich belasten laufende Motoren die Umwelt. Diejenigen, die mit der Straßenbahn ins Zentrum fahren, sind im Vorteil: Die Schienen sind frei und die Bahn kann am Stau vorbeifahren. Freilich wäre das Szenario auch umgekehrt denkbar: Wenn eine verunglückte Straßenbahn den Schienenverkehr zum Erliegen brächte, wären Personen in Bus und Auto im Vorteil – und auf Fahrrad und E-Scooter sogar in beiden Fällen. Unter anderem solche Missstände zu beseitigen, ist das Ziel von Smart Mobility. In Zukunft soll der Verkehrsraum mithilfe digitaler Technologien vernetzt sein. Sensoren an Straßen registrieren zum Beispiel Staus und senden die Informationen in die Cloud, Apps empfehlen den Menschen alternative Routen oder Verkehrsmittel.
Dabei spielen auch nachhaltigere Angebote eine Rolle, zum Beispiel: Car Sharing, Rent-a-bike oder Bike Sharing sowie E-Scooter.
Smart Mobility soll auch die Kombination verschiedener Fortbewegungsmittel fördern, stets mit dem Ziel, schnell, komfortabel und umweltschonend an den gewünschten Ort zu gelangen. Insbesondere den öffentlichen Personennahverkehr soll Smart Mobility stärken und attraktiver machen. In Zukunft rückt zudem das Thema E-Mobility in den Fokus, etwa mit selbstfahrenden Elektroautos, die stets die ideale Route einschlagen. Auch hierfür sind ITK-Lösungen und eine entsprechende Infrastruktur von Bedeutung – etwa der Funkstandard 5G, der niedrige Latenzen und schnelle Reaktionen von E-Fahrzeugen im Straßenverkehr ermöglicht.
Von Bus bis Pkw: Fahrzeuge, die selbstständig durch den Straßenverkehr manövrieren, sind zwar noch selten, doch inzwischen Realität – vor allem in den USA, aber auch in Deutschland gibt es bereits Modellversuche. Allerdings sollen völlig autonom fahrende Autos erst ab 2040 vermehrt unterwegs sein, prognostizieren ADAC und Prognos-Forschungsinstitut. Noch sind Robotaxis hierzulande also eine Zukunftsvision. Autonomes Fahren ist dennoch ein wichtiger Bestandteil von Smart Mobility, denn damit lassen sich deren wichtigste Ziele erreichen:
Mehr Nachhaltigkeit, da dank optimaler Routenplanung weniger CO2-Emissionen entstehen und oft E-Motoren zum Einsatz kommen.
Mehr Komfort, da die Reisenden nicht selbst fahren müssen.
Mehr Effizienz, da das System stets die schnellste Route wählt und sich die Fahrzeuge optimal aufeinander abstimmen.
Mehr Sicherheit, da Autos weder müde noch alkoholisiert noch unaufmerksam sein können.
Zu den technischen Voraussetzungen zählt unter anderem 5G. Der Mobilfunkstandard verspricht Latenzen von unter einer Millisekunde, wodurch vernetzte Fahrzeuge angemessen auf andere Verkehrsteilnehmer*innen und -regeln reagieren können. Grundsätzlich lässt sich maschinengesteuertes oder automatisiertes Fahren in fünf Stufen unterteilen, je nachdem, wie viele Prozesse autonom ablaufen.
Die erste Stufe des autonomen Fahrens ist bereits heute weit verbreitet: Technische Hilfsmittel, die die Fahrer*innen in bestimmten Situationen unterstützen, bilden die Grundlage für assistiertes Fahren. Dazu zählt beispielsweise der Tempomat, der eine vorgegebene Geschwindigkeit beibehält, aber auch der Abstandsmesser, der die Entfernung zum vorausfahrenden Fahrzeug erfasst und mit automatischen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen konstant hält. Die Verantwortung liegt jedoch stets bei den Autofahrer*innen.
Auch das teilautomatisierte Fahren ist inzwischen schon Realität. Hierbei übernimmt das Fahrzeug bestimmte Vorgänge selbst. Automatische Einparksysteme steuern das Auto etwa in Parkbuchten. Stauassistenten erkennen hingegen, wenn sich das vorausfahrende Fahrzeug nach vorne bewegt, und fahren das eigene Auto entsprechend weiter. Spurhalteassistenten erkennen die Fahrbahnmarkierungen auf der Autobahn und halten das Fahrzeug automatisch auf der Spur, teils verbunden mit automatischer Beschleunigung und eigenständigem Abbremsen.
Beim hochautomatisierten Fahren sind Fahrzeuge in der Lage, in bestimmten Situationen ohne menschliches Zutun zu fahren. Diese Situationen geben die Hersteller vor, zum Beispiel Fahrten auf der Autobahn: Anhand der Fahrbahnmarkierungen und mithilfe von Abstandssensoren können Level-3-Autos dort selbstständig fahren und auf Strecke sowie Verkehr reagieren. Müssen die Fahrer*innen aufgrund von Unregelmäßigkeiten wie etwa einer Baustelle übernehmen, teilt das Auto dies über einen Warnhinweis mit. Rechtlich ist hochautomatisiertes Fahren in Deutschland seit 2017 zulässig – allerdings nur in den vorgesehenen Situationen und unter der Bedingung, dass der Mensch die Steuerung jederzeit wieder übernehmen kann.
Das vollautomatisierte Fahren ersetzt große Teile der manuellen Steuerung. Level-4-Autos können ganze Strecken selbstständig bewältigen – über die Autobahn oder auch durch die Stadt. Ebenso können sie autonom durch ein Parkhaus steuern und sich auf einem freien Parkplatz abstellen. Die Fahrer*innen werden somit mehr zu Beifahrer*innen, sollen jedoch nach wie vor in der Lage sein, im Notfall die Steuerung zu übernehmen. Reagiert der Mensch nicht auf Warnhinweise des Fahrzeugs, stellt sich das Auto eigenständig an einem sicheren Ort ab, zum Beispiel auf einem Autobahnrastplatz. Wer bei einem Unfall während des vollautomatisierten Fahrens haftet, ist gesetzlich bislang nicht klar geregelt.
Der Hauptunterschied zwischen Level 4 und Level 5: Beim autonomen Fahren braucht es keine Person am Steuer mehr, sämtliche Fahrvorgänge steuert das Auto selbst. Ob Kreuzungen ohne Ampelschaltung oder Baustellen: Autonome Autos können auch komplexe Verkehrssituationen bewältigen und beachten alle Verkehrsregeln. Sollten sich Personen im Fahrzeug befinden, so gelten diese lediglich als Passagiere, die nicht ins Fahrgeschehen eingreifen müssen. Daher benötigen Level-5-Autos theoretisch auch weder Lenkrad noch Gas- und Bremspedal. Denkbar sind beispielsweise auch unbemannte Lkw, die lediglich Ware transportieren. Noch ist autonomes Fahren eine Idee der Zukunft, denn weder ist die Technologie bislang so weit fortgeschritten, noch existieren gesetzliche Regelungen, wer genau bei einem Unfall haftet. Wenn entsprechende Autos jedoch verfügbar sind, sind zahlreiche vielversprechende Szenarien denkbar: Das Fahrzeug könnte die Mitfahrenden beispielsweise vor dem Restaurant absetzen und sich anschließend automatisch einen Parkplatz in der Nähe suchen.
Der Begriff Car2x- (C2X) oder Vehicle2x-Kommunikation (V2X) beschreibt die Kommunikation eines Fahrzeugs mit anderen Vehikeln oder der Umwelt. Stichwort: Connected Car. Zur Übertragung dienen vor allem mobiles WLAN (nicht zu verwechseln mit dem Heimnetzwerk in Gebäuden) oder Mobilfunk (5G) und spezielle Technologien wie DSRC (Dedicated Short Range Communication). Dieser Prozess läuft bidirektional ab, also in beide Richtungen. Car2x bedeutet dabei Car-to-Everything (Vehicle-2-Everything), also Kommunikation zwischen verschiedenen Fahrzeugen sowie zwischen Fahrzeugen und der Verkehrsinfrastruktur oder auch Smartphones von Passant*innen. Je nach Anwendungsfall lässt sich die Bezeichnung konkretisieren:
Car-to-Car / Vehicle-to-Vehicle (V2V): Kommunikation zwischen Fahrzeugen
Car-to-Infrastructure / Vehicle-to-Infrastructure (V2I): Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur (Ampelanlagen, Verkehrsschilder etc.)
Car-to-Cloud / Vehicle-to-Cloud (V2C): Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Cloud
Car-to-Pedestrian / Vehicle-to-Pedestrian (V2P): Kommunikation zwischen Fahrzeugen und mobilen Endgeräten von Fußgänger*innen
Zu den wichtigsten speziellen Car2x-Anwendungsfällen zählen die Folgenden.
Bei Vehicle-2-Infrastructure (V2I) kommuniziert das Fahrzeug mit der Verkehrsinfrastruktur. Dazu zählen unter anderem: Ampelanlagen, Verkehrsschilder, Schranken, Parkuhren und Fahrbahnmarkierungen. Damit V2I funktionieren kann, ist es notwendig, die Infrastruktur anzupassen.
In der Vergangenheit mussten in erster Linie Menschen Ampeln, Schilder und Markierungen sehen und interpretieren können – im Rahmen der Smart Mobility der Zukunft benötigen auch Fahrzeuge Zugang zu diesen Informationen. Umfangreiche Vernetzung und Sensorik sind daher wichtige Bestandteile der Infrastruktur von morgen: Ampeln können etwa Autos in der Nähe über die nächste Grünphase informieren. So können die Fahrzeuge die Geschwindigkeit frühzeitig anpassen, der Verkehr läuft flüssiger. An einer Straße aufgestellte Schilder können den Autos derweil mitteilen, dass sich in wenigen Hundert Metern eine Baustelle befindet und sie dort langsamer fahren sollten. V2I ist ein Zusammenspiel aus Hardware, Software und Firmware. Besonders im Hinblick auf autonomes Fahren in der Zukunft ist die Kommunikation zwischen Vehikeln und Umwelt entscheidend. Schließlich sollen sich die Fahrzeuge zunehmend ohne menschliches Zutun durch den Verkehr bewegen können. Sie müssen also selbst entscheiden können, wann sie anhalten, ausweichen oder auf andere Verkehrsteilnehmer*innen reagieren müssen.
Vehicle-2-Cloud (V2C) basiert auf Vehicle-2-Network (V2N). Hierbei sendet das Fahrzeug zum einen selbst Daten in die Cloud, kann zum anderen aber auch auf Informationen zugreifen, die weitere Kommunikatoren in das Netzwerk einspeisen – zum Beispiel andere Vehikel, aber auch die Infrastruktur.
Um beim Baustellen-Beispiel zu bleiben: Dank Vehicle-2-Cloud könnte das Hinweisschild die Informationen über den Standort der Baustelle in die Cloud senden, Autos bereits bei Fahrtantritt auf die Daten zugreifen und die Route entsprechend anpassen. So hilft Smart Mobility dabei, Staus zu vermeiden sowie CO2-Emissionen zu verringern, weil Verkehrsteilnehmer*innen kritische Punkte von vornherein umfahren könnten. Doch auch der Komfort im Straßenverkehr lässt sich mit V2C erhöhen, zum Beispiel beim Car Sharing: Bevorzugt ein Fahrgast etwa einen bestimmten Radiosender, eine bestimmte Temperatur oder eine bestimmte Sitzstellung, könnte das Auto diese Informationen in die Cloud senden. Bucht derselbe Fahrgast später erneut ein Fahrzeug des Anbieters, erhält das Auto die Informationen aus dem Nutzerprofil aus der Cloud und passt alle Einstellungen gemäß den individuellen Wünschen automatisch an.
Vehicle-2-Vehicle- oder auch Car-to-Car-Kommunikation beschreibt den Informationsaustausch zwischen einzelnen Fahrzeugen. Auf diese Weise soll sich nicht nur der Verkehrsfluss verbessern, sondern auch die Sicherheit auf der Straße erhöhen.
Kommt es auf einer Autobahn im Winter beispielsweise plötzlich zu starkem Schneefall und Glätte, registrieren heranfahrende Autos dank ihrer Sensorik die Lage und übermitteln die Daten dazu an nachfolgende Fahrzeuge. Diese können die Fahrer*innen warnen und dazu aufrufen, die Geschwindigkeit zu reduzieren oder alternativ eine Ausweichstrecke vorschlagen. Rettungswagen oder Polizeiautos könnten während einer Einsatzfahrt ebenfalls die Vehikel in der Nähe informieren, damit deren Fahrer*innen rechtzeitig an den Straßenrand lenken und eine Rettungsgasse bilden können. Technische Grundlage für Car2Car-Kommunikation bilden zum Beispiel spezielle WLAN-Router, die in den Autos verbaut sind und in einem Umkreis von bis zu mehreren Hundert Metern Signale senden und empfangen können. Weil dabei separate und dynamische Netzwerke unabhängig von Servern zum Einsatz kommen, ist der Ausdruck Ad-Hoc-Kommunikation üblich.
