IoT im Transportwesen: Lösungen und Anwendungen

IoT im Verkehrswesen nimmt rasch zu und führt zu einer Steigerung der betrieblichen Effizienz, zu Kosteneinsparungen, Sicherheit und Mobilität. Es wird erwartet, dass die Auswirkungen von IoT enorm sein werden, da Städte und Gemeinden auf der ganzen Welt drahtlose Technologien in Verkehrsmanagement, Notfallmaßnahmen und Sicherheit für Fußgänger und Radfahrer. Öffentliche Verkehrsmittel Auch die Dienstleistungen werden sich verbessern, und die Automobilindustrie wird von einer Reihe von Innovationen profitieren, die durch IoT ermöglicht werden, von Ladestationen für Elektrofahrzeuge bis hin zu Technologien für vernetzte Fahrzeuge.

In diesem Beitrag werden wir einige spezifische IoT Anwendungen im Transportwesen aus der Digi-Sammlung von Kundenerfolgsgeschichten betrachten, wie z.B. Positive Train Control (PTC), Fahrzeuganalytik, Ticketingsysteme, Sicherheit von Transitsystemen und Hochgeschwindigkeits-Wi-Fi für Fahrgäste.

Einbindung von IoT in Verkehrssysteme

Der technologische Fortschritt treibt die Anwendung von IoT in Verkehrsanwendungen voran, die die Städte intelligenter und die städtischen Systeme einfacher zu verwalten machen, sowohl für feste als auch für mobile Anwendungen.

Bei ortsfesten Anwendungen wie Ampeln, Kameras und der Verwaltung von Kreuzungen ist die Zuverlässigkeit der Netze von Mobilfunk inzwischen mit der herkömmlicher kabelgebundener Netze vergleichbar und eröffnet Möglichkeiten, die noch vor wenigen Jahren nicht bestanden. Außerdem ist die Implementierung weit weniger kostspielig.

Und für Anwendungen wie Polizei-, Feuerwehr-, Krankenwagen-, Bus-, Stadtbahn- und Paratransit-Fahrzeuge hat sich die mobile Routertechnologie in den letzten Jahren dramatisch weiterentwickelt, während die Netze mit dem schnellen Wachstum der 4G-Netze und dem Aufkommen von 5G sowohl an Geschwindigkeit als auch an Kapazität gewonnen haben.
 

Als Ergebnis dieser Fortschritte erfüllen die Lösungen von IoT für das Verkehrswesen eine wachsende Anzahl von Anforderungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Zu den wichtigsten Anwendungsfällen im Verkehrswesen IoT gehören heute die folgenden:

• Verkehrsmanagement: IoT Anwendungen für das städtische Verkehrsmanagement verbessern sowohl die Sicherheit als auch den Verkehrsfluss und helfen den Städten, den größtmöglichen Nutzen aus ihren Infrastrukturausgaben zu ziehen.
• Öffentliche Verkehrsmittel: Mit den Anwendungen von Transit IoT können Verkehrsbetriebe effizienter arbeiten und gleichzeitig den Fahrgastkomfort durch Annehmlichkeiten wie Informationsschilder und Hochgeschwindigkeits-Internetanschlüsse verbessern.
• Elektrofahrzeuge und Ladestationen für Elektroautos: Die Zahl der Elektroautos und der Ladestationen für Elektroautos steigt rapide an. Die gesamte Elektroauto-Infrastruktur wird sich auf die Konnektivität von IoT für Systemwartung, Zahlungsabwicklung und mehr verlassen.
• Eisenbahnen: IoT Lösungen unterstützen sowohl Stadtbahn- als auch schwere kommerzielle Bahnsysteme, und Digi ist führend mit leistungsstarken 5G-Mobilfunk-Zugangsroutern für zuverlässige und sichere Hochgeschwindigkeitskommunikation und Geopositionierung - selbst in Tunneln und Straßenschluchten.
• Lastkraftwagen/Logistik: Flottenmanager können Fahrzeuganalysen nachverfolgen, den Bedarf an Lkw-Rollen reduzieren und Prozesse automatisieren, um Betriebskosten zu sparen - einschließlich der Überwachung und Berichterstattung über die Lkw-Kühlung.

Schauen wir uns einige Beispiele für IoT im Verkehrswesen an.
 

Beispiel 1: Verkehrsmanagement

Intelligente Verkehrssysteme (ITS), die auch als intelligente Verkehrsmanagementsysteme (STMS) bezeichnet werden, tun dies, indem sie Sensoren, Kameras und andere Verkehrsüberwachungstechnologien mit Verkehrssteuerungssystemen wie Ampeln, dynamischen Anzeigetafeln und fahrzeuginternen Kommunikations- und Warnsystemen verbinden.
 
Hier sind einige der Probleme, die IoT für das Verkehrsmanagement lösen kann:

• Verkehrsstaus: Staus kosten Zeit und Treibstoff, da Straßen und Wege, die vor mehr als einem Jahrhundert gebaut wurden, ein noch nie dagewesenes Verkehrsaufkommen bewältigen müssen.
• Sicherheit: Die meisten Kollisionen ereignen sich an Kreuzungen, wo eine bessere Signalsteuerung einen reibungsloseren, sichereren und besser vorhersehbaren Verkehrsfluss ermöglichen könnte. 
• Umweltverschmutzung: Der Schadstoffausstoß von Kraftfahrzeugen kann durch Verkehrsmanagementsysteme, die dafür sorgen, dass Pkw und Lkw weniger Zeit im Leerlauf verbringen, erheblich reduziert werden.
• Notfallmaßnahmen: Notfallfahrzeuge, einschließlich Polizei, Feuerwehr und Krankenwagen, müssen unabhängig von den Verkehrsbedingungen Vorrang haben. 

Hier sind einige der Anwendungsfälle, die IoT erfolgreich für das Verkehrsmanagement einsetzen.

Verkehrsmanagement im verkehrsreichsten städtischen Umfeld der Nation

New York City ist eine der dichtesten städtischen Umgebungen der Welt, mit Verkehrssignalen an Tausenden von Kreuzungen. Alle diese Signale müssen in Echtzeit koordiniert werden, um einen reibungslosen, sicheren Verkehrsfluss zu jeder Tages- und Nachtzeit in der "Stadt, die niemals schläft" zu gewährleisten.
Als New York vor kurzem die Verbesserung der Konnektivität von mehr als 14.000 Verkehrssignalenwählte sie Digi WR54 Dual Mobilfunk Router für den Einsatz an jeder Kreuzung, zusammen mit den Digi Remote Manager® Plattform für die Gerätekonfiguration und -verwaltung. Nach der Einführung wurde die Verkehrsbehörde der Stadt als die Herausragendes ITS-Projekt des Jahres - Verkehrsmanagementsysteme von der Intelligent Transportation Society of New York (ITS-NY) für das Projekt ausgewählt. Das New York City Wireless Infrastructure Network (NYCWIN) bietet ein stadtweites Kommunikations-Backbone für alle ITS-Geräte, einschließlich Verkehrskameras, Wechselverkehrszeichen (VMS), Fahrzeugerkennungsgeräte und mehr.  

FirstNet Ready™ zur Verbesserung der Notfallvorbereitung

FirstNet® ist ein landesweites drahtloses Netz, das im Falle eines großflächigen Notfalls, wie z. B. eines Wirbelsturms, eines Flächenbrands oder eines anderen Ereignisses, das eine ganze Stadt oder Region betrifft, vorrangige, präventive Kommunikation für Ersthelfer und kritische Infrastrukturen bereitstellt.

FirstNet Ready™-Geräte wie die Digi WR54 Mobilfunk -Router, die im New Yorker Infrastrukturprojekt verwendet wurden, sowie das neue Digi TX54Sie tragen dazu bei, die kritische Sprach-, Text- und Datenkommunikation zu gewährleisten, wenn ein sprunghafter Anstieg der zivilen Handynutzung die Netze von Mobilfunk stören und die Kommunikation zwischen Disponenten und Ersthelfern verhindern könnte. 

Beispiel 2: IoT in öffentlichen Verkehrsmitteln

IoT Lösungen werden in einer Vielzahl von Verkehrsanwendungen für Busse, Stadtbahnen und Paratransit eingesetzt. IoT Anwendungen können für mehrere Systeme verwendet werden:

• Routing und Versand
• Überwachung des Fahrzeugmotors
• Sicherheitskameras in Echtzeit
• Passagier-Wi-Fi
• Digitale Beschilderung

Hier sind einige Beispiele für die Möglichkeiten und Vorteile von IoT für das Versandverfahren.
 

Überwachung und Verwaltung der Transitkapazität

Die Chicago Transit Authority (CTA), die aufgrund der Covid-Pandemie mit noch nie dagewesenen Schwankungen der Fahrgastzahlen konfrontiert war, setzte in einem Pilotprogramm auf einer ihrer meistbefahrenen Buslinien innovative Lösungen ein: IoT . Die CTA nutzte eine Vielzahl von Technologien zur Fahrgastzählung in Verbindung mit ausgefeilten Analysen und Prognosemodellen für ein proaktives Nachfragemanagement.

Jeder Bus in dem Pilotprojekt wurde mit einem Digi WR54 Mobile Access Router ausgestattet, um mit den Belegungssensoren und -systemen an Bord zu kommunizieren. Die Daten wurden analysiert, um Prognosemodelle für ein proaktives Management der Verkehrsnachfrage zu erstellen. Die Router selbst wurden mit dem Digi Remote Manager®, der cloudbasierten Netzwerkplattform von Digi, überwacht und verwaltet. Digi Remote Manager bot durch visuelle Dashboards mit Leistungs- und Statusmetriken vollständige Transparenz über alle Geräte.

 

Fahrgastticket- und Informationssystem

Ein sicheres und bequemes Ticketing ist für den Erfolg eines jeden Verkehrssystems unerlässlich. Digi hat mehrere Kunden, die IoT Anwendungen in diesem Bereich entwickeln. Zum Beispiel, TransData ist ein IoT Systemintegrator, der Zahlungs- und Identifikationsanwendungen für den öffentlichen Nahverkehr in der Slowakei entwickelt. Die Ticketing- und Informationssysteme von TransData erfordern eine hervorragende Videoleistung, Wi-Fi und Bluetooth sowie Konnektivität mit dem Datensystem des Verkehrsmittels und Mobilfunk Modems. Das Vorzeigeprodukt des Unternehmens ist eine vielseitige Lösung, die eine breite Palette von Funktionen unterstützt, darunter:

• Sichere Tariftransaktionen
• Einfach zu bedienendes elektronisches Kartensystem vereinfacht die Erfahrungen der Fahrgäste
• GPS-verfolgte Routenführung zur Minimierung von Verzögerungen
• Digitale Beschilderung zur Werbung für lokale Geschäfte, Restaurants und interessante Orte
• Hochgeschwindigkeits-Wi-Fi für Passagiere für zuverlässigen Internetzugang

Diese Anwendungen werden durch das ultrakompakte Digi ConnectCore® System-on-Module (SOM) ermöglicht, das TransData-Konnektivitätsanforderungen zu einem günstigen Preis unterstützt. Der Digi ConnectCore® 6 kann extremen Bedingungen wie Hitze, Feuchtigkeit und Vibration standhalten und gleichzeitig eine zuverlässige Netzwerkkonnektivität aufrechterhalten.

Computergestützter Fahrdienstleiter für den öffentlichen Nahverkehr

Die in Detroit ansässige Suburban Mobility Authority for Rapid Transit(SMART) betreibt eine Metrobusflotte von 330 Biodiesel- und Hybrid-Elektro-Bussen, die mehr als 1.100 Streckenmeilen zurücklegen und täglich 32.000 Fahrgäste befördern. Bei dieser großen Flotte ist die Überwachung der Fahrzeuge von entscheidender Bedeutung, um ein Höchstmaß an Fahrgastsicherheit und Pünktlichkeit zu gewährleisten.

SMART musste ein veraltetes System für computergestützte Disposition (CAD) und automatische Fahrzeugortung (AVL) aufrüsten, das auf einem veralteten analogen Funknetz basierte, das über drei geleaste Türme verbunden war. SMART erwog zunächst, von analog auf digital zu migrieren und die Anzahl der Sendemasten zu erhöhen, aber dieser Ansatz war zu kostspielig. Schließlich wechselte SMART zu VOIP auf Mobilfunkfür CAD und nutzte die Paketprioritätsdienste, die in den mobilen Router Digi WR44 R Mobilfunk(sowie dessen Nachfolger, den Digi TX54) eingebaut sind.

Mit der Umstellung auf ein Mobilfunk-basiertes RBL kann SMART nun eine viel größere Bandbreite an Daten und Metriken - einschließlich Fahrzeugstandort und Geschwindigkeit - in Echtzeit erfassen und analysieren. Auch Wartungsdaten werden erfasst, um Pannen zu vermeiden und Reparaturzyklen zu beschleunigen. Die Daten werden über einen hochsicheren VPN-Tunnel an die Betriebszentrale übertragen, während die Fahrer über VoIP-Handsets mit der Zentrale kommunizieren können. Dank dieser Upgrades und Verbesserungen schätzt das SMART-Team die Einsparungen auf über 70.000 Dollar pro Jahr.

Beispiel 3: Elektrofahrzeuge und Laden von Elektrofahrzeugen

Da die Automobilindustrie in den kommenden Jahrzehnten weltweit auf Elektrofahrzeuge umsteigt, wird mit der Flotte neuer Elektroautos, -busse und -lastwagen auch eine dichte Infrastruktur von Ladestationen für Elektrofahrzeuge entstehen. IoT ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass unsere EV-Infrastruktur um die Nachfrage zu befriedigen. Es ist zu erwarten, dass an allen größeren Autobahnen Ladestationen für Elektrofahrzeuge gebaut werden. Arbeitsplätze, Wohnkomplexe sowie Einkaufs- und Unterhaltungseinrichtungen werden so nachgerüstet, dass sie ein bequemes Aufladen der Fahrzeuge ermöglichen. 
 
Ladestationen für Elektrofahrzeuge benötigen eine IoT Verbindung für eine Reihe von Funktionen. IoT Anwendungen werden verwendet, um Fahrer zu informieren, die den Standort einer Ladestation suchen, um mit den Eigentümern oder Verwaltern von Ladesystemen zu kommunizieren und natürlich für Abrechnungs- und Zahlungszwecke. Digi eingebettete Systeme wird bei vielen dieser Anwendungen im Mittelpunkt stehen.

AddÉnergie EV-Ladung

AddÉnergie, ein Unternehmen mit Sitz in Quebec, Kanada, entwickelt, produziert und betreibt Ladestationen für Elektrofahrzeuge für den öffentlichen und privaten Sektor, einschließlich der Infrastruktur für die beiden größten Ladenetzwerke in Kanada, VERnetwork™ und Electric Circuit. AddÉnergie bietet Fahrern von Elektrofahrzeugen und Besitzern von Ladestationen Zugangskontroll-, Energiemanagement- und Zahlungsdienste, einschließlich einer Anwendung, die Fahrer per E-Mail benachrichtigt, wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist. Die Lösung bietet den Betreibern auch eine präventive Wartungsmöglichkeit, die es ihnen ermöglicht, jede Ladestation zu überwachen und in einigen Fällen Probleme aus der Ferne zu beheben.

AddÉnergie wählte die Digi-Technologie, einschließlich der Digi XBee® Funkmodule und Mobilfunk Gateways, wegen ihrer Fähigkeit, "in einer geschäftigen, städtischen Umgebung zu kommunizieren". Die Lösung trägt zu einer nahtlosen Benutzererfahrung bei und ermöglicht es den Netzbetreibern außerdem, alle Aktivitäten einfach zu überwachen.

Ältere Stadtbusse werden wiederbelebt mit IoT

Reborn Electric, ein Ingenieurbüro mit Sitz in Santiago, Chile, rüstet dieselbetriebene Busse, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, mit batteriebetriebenen Elektromotoren nach. Die Umstellung auf emissionsfreien Elektroantrieb ist eine "Green-Tech"-Lösung, die die Lebensdauer der Fahrzeuge erheblich verlängert und gleichzeitig die Luftverschmutzung in der Stadt reduziert. Um die Bordelektronik der Fahrzeuge zu modernisieren, wählte Reborn das Digi ConnectCore single board computer (SBC), das Telemetrie zur Überwachung der Fahrzeugrouten, des Stromverbrauchs und zur Sammlung von Daten für die vorausschauende Wartung bietet. 

Beispiel 4: Eisenbahnkommunikation und PTC

Zugsteuerung und Echtzeitkommunikation sind für Eisenbahnsysteme von entscheidender Bedeutung, und die Anwendungen von IoT für dieses Segment der Transportindustrie wachsen schnell, um diesen unternehmenskritischen Sektor zu bedienen.
 

GNSS Dead Reckoning

Eine wichtige Fähigkeit, die mit IoT ermöglicht wird, ist die ungebundene Koppelnavigation (UDR), die eine weitaus ausgefeiltere und genauere Positionierung als mit Standard-GPS möglich macht. Die Router Digi TX64 5G und TX64 5G Rail Mobilfunk verfügen über ein GNSS-Totpunktmodul, das Trägheitssensordaten verwendet, um die Kontinuität aufrechtzuerhalten, wenn das GPS-Signal durch etwas blockiert wird, z. B. wenn ein Fahrzeug durch einen Tunnel oder unter einer Überführung hindurch fährt.
 

Positive Zugkontrolle

Die Southern Pennsylvania Transportation Authority(SEPTA), die Stadtbahnen, U-Bahnen und Busse in und um Philadelphia betreibt, war eines der ersten Verkehrssysteme, das Positive Train Control (PTC) installierte, ein hochentwickeltes Zugsignalsystem, das Unfälle, Entgleisungen und Verletzungen von Gleisarbeitern aufgrund von Geschwindigkeits- und Signalverstößen verhindern soll.

SEPTA arbeitete mit Digi zusammen, um die richtige Konnektivitätslösung für PTC einzusetzen:

• Der mobile Zugangsrouter Digi® WR44-RR (kürzlich ersetzt durch Digi TX64 5G Rail)
• PTC-Nachrichten-Routing und drahtlose Kommunikation über ein Mobile Communications Package (MCP)
• Eine integrierte Drop-in-MCP-Baugruppe, die den Digi WR44 RR, ein 220-MHz-TDMA-Funkgerät, eine Stromversorgung und HF-Filter enthält

 Lokomotiven und andere Fahrzeuge verwenden das Digi WR44 RR, um PTC-Datenmeldungen über 220-MHz-Funk zu und von den Streckenposten zu übermitteln. Das Digi WR44 RR (und sein Nachfolger Digi TX64 5G Rail) ermöglicht die Fernwartung des Systems, die Konfiguration und das Netzwerkmanagement über eine Mobilfunk -Verbindung und sorgt so für eine erhöhte Netzwerkzuverlässigkeit und Transparenz des Bahnsystems. Das SEPTA-System erweitert die Leistung über PTC hinaus in Richtung einer vollständigen kommunikationsbasierten Zugsteuerung (CBTC), was zu einer effizienteren Fahrplangestaltung, größeren Kapazität und Kraftstoffeinsparungen führt.

Zusammenfassung

Verkehrsunternehmen und -behörden auf der ganzen Welt nutzen die Lösungen von IoT , um die Sicherheit, die Leistung und die Kosteneffizienz sowie den Komfort und die Bequemlichkeit für Fahrgäste und Autofahrer zu verbessern. Ein kompletter Satz von Digi IoT Lösungen erfüllt eine Reihe von Anforderungen in praktisch allen Aspekten des Landverkehrs.

Darüber hinaus verfügt Digi über Expertenteams, die Beratung, Planung und Design oder Implementierungsdienste anbieten. Digi Wireless Design Services unterstützt Entwickler und OEMs, die Produkte entwerfen und Experten für Prototyping, PCB-Layout, Antennendesign und Markteinführung benötigen. Das Digi Professional Services Team unterstützt Regierungen und andere Organisationen, die Netzwerkkonnektivität und Infrastruktur-Upgrades planen, um ihren Betrieb zu transformieren.

Für weitere Informationen über Digi IoT Lösungen für das Transportwesen, kontaktieren Sie uns noch heute.

Hinweis: Dieser Blog wurde ursprünglich im Jahr 2018 veröffentlicht und im Jahr 2022 aktualisiert.