Digitale Mobilität und virtuelle Bahnhofsplanung

von Andreas Bergmeier - 2024-02-14

Der öffentliche Verkehr steht unter wachsendem Druck. Fahrgäste erwarten einfache Tarifsysteme, verständliche Orientierung und möglichst reibungslose Wege durch komplexe Verkehrsinfrastrukturen.

Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Verkehrsbetreiber, Planer und digitale Plattformen. Auf der InnoTrans zeigt das AIT Austrian Institute of Technology zwei Entwicklungen, die genau an diesen Punkten ansetzen: ein intelligentes Tarifsystem für den öffentlichen Verkehr und eine virtuelle Planungsumgebung für Bahnhöfe und Verkehrsinfrastrukturen. Das Forschungsinstitut gehört mit mehr als 1200 Mitarbeitern zu den größten außeruniversitären Forschungseinrichtungen Österreichs und nutzt die internationale Fachmesse gezielt als Plattform für neue Technologien im Mobilitätsbereich. Im Mittelpunkt stehen dabei Lösungen, die nicht nur technisch funktionieren sollen, sondern konkrete Probleme im Alltag von Fahrgästen, Verkehrsplanern und Infrastrukturbetreibern adressieren.

Travel Mode Identification vereinfacht die Tarifabrechnung

Die erste vorgestellte Entwicklung trägt den Namen Travel Mode Identification. Dahinter steckt eine Softwarelösung, die verschiedene Verkehrsmittel automatisch erkennt und daraus ein passendes Tarifmodell ableitet. Die Idee richtet sich vor allem an Reisende und Touristen, die sich in fremden Städten häufig mit komplizierten Tarifsystemen konfrontiert sehen. Statt vorab entscheiden zu müssen, ob ein Einzelticket, ein Tagesticket oder eine andere Tarifvariante sinnvoll ist, sollen Nutzer künftig einfach Bus, Straßenbahn, U-Bahn oder Zug verwenden können. Erst nach Abschluss der Fahrten erfolgt die Berechnung des optimalen Tarifs. Die Abrechnung wird anschließend bestätigt und kontrolliert. Im Kern analysiert die Technologie die tatsächliche Nutzung unterschiedlicher Verkehrsmittel. Dafür greift die Software auf Sensoren des Smartphones zurück. Beschleunigungssensoren liefern dabei charakteristische Bewegungsdaten, anhand derer sich verschiedene Verkehrsmittel unterscheiden lassen. Das System erkennt laut AIT acht unterschiedliche Mobilitätsformen – vom Zu-Fuß-Gehen bis zum Bahnverkehr. Entscheidend sind dabei typische Frequenzmuster und Vibrationsprofile. Ein Bus erzeugt beispielsweise andere Schwingungen als eine Straßenbahn oder ein Zug. Selbst Standzeiten an Haltestellen lassen sich über charakteristische Frequenzbereiche identifizieren. Besonders interessant ist dabei die rein softwarebasierte Umsetzung. Zusätzliche Hardware wird nicht benötigt. Die Technologie kann direkt in bestehende Mobilitätsplattformen integriert werden.

Smartphone-Sensorik analysiert Bewegungsprofile

Die technische Grundlage der Lösung liegt in der Frequenzanalyse von Sensordaten. Während der Demonstration erklärt das Forschungsteam beispielhaft die Analyse eines Busses. Über den Beschleunigungssensor des Smartphones entstehen Frequenzmuster, die typische Bewegungen und Vibrationen erfassen. Ein Peak im Bereich von etwa zwei Hertz entsteht etwa beim Stand eines Busses an einer Haltestelle – verursacht durch Motorvibrationen. Während der Fahrt treten zusätzliche Frequenzen im Bereich um zehn Hertz auf. Durch die Kombination solcher Muster kann die Software verschiedene Verkehrsmittel voneinander unterscheiden. Diese automatische Klassifikation soll künftig Teil größerer Mobilitätsplattformen werden. Denkbar sind Anwendungen, die Reiseplanung, Ticketbuchung, Navigation und spätere Abrechnung in einer einzigen Oberfläche verbinden. Wichtige Funktionen der Technologie:

• automatische Erkennung verschiedener Verkehrsmittel
• Tarifoptimierung nach tatsächlicher Nutzung
• Integration in bestehende Mobilitätsplattformen
• Auswertung von Smartphone-Sensordaten
• nachträgliche Kontrolle und Bestätigung der Abrechnung

Für Verkehrsbetreiber entsteht dadurch die Möglichkeit, dynamische Tarifsysteme einfacher umzusetzen. Nutzer wiederum müssten sich weniger mit Tarifzonen oder Ticketvarianten beschäftigen.

Datenschutz bleibt zentrale Herausforderung

Ein zentraler Punkt der Präsentation betrifft den Datenschutz. Schließlich verarbeitet die Technologie Bewegungsdaten und Reiseverläufe. Entsprechend kritisch fällt auch die Nachfrage nach möglicher Überwachung aus. Das Forschungsteam verweist deshalb auf eine klare Trennung zwischen Reiseerkennung und Abrechnungssystem. Der Teil der Software, der Bewegungsdaten analysiert und Verkehrsmittel klassifiziert, bleibt technisch von den Bereichen getrennt, in denen personenbezogene Daten oder Zahlungsinformationen verarbeitet werden. Die Verrechnung selbst erfolgt über separate Systeme der jeweiligen Betreiber oder Plattformanbieter. Damit orientiert sich die Architektur an etablierten Verfahren anderer digitaler Bezahlsysteme. Gerade im europäischen Mobilitätsmarkt dürfte dieser Punkt entscheidend sein. Denn Akzeptanz entsteht nur dann, wenn Nutzer nachvollziehen können, welche Daten gespeichert werden und welche nicht.

Experience simuliert Bahnhöfe als virtuelle Umgebung

Neben der Tariflösung präsentiert das AIT mit Experience eine zweite Entwicklung, die sich stärker an Infrastrukturplaner richtet. Das System ermöglicht virtuelle Simulationen von Bahnhöfen, Verkehrsknotenpunkten und anderen stark frequentierten Bereichen. Dabei entsteht eine dreidimensionale Umgebung, die mithilfe eines Head-Mounted Displays betreten werden kann. Nutzer bewegen sich virtuell durch Bahnsteige, Aufgänge oder Leitsysteme und erleben die Infrastruktur aus Sicht realer Fahrgäste. Während der Demonstration auf der InnoTrans wird ein Teilbereich einer U-Bahn-Station simuliert. Die Testperson bewegt sich dabei vollständig in der virtuellen Umgebung, während Beobachter die Darstellung parallel auf einem Monitor verfolgen können. Das Ziel dieser Technologie liegt vor allem in der frühen Erkennung von Planungsfehlern. Leitsysteme, Informationsanzeigen oder Personenströme sollen bereits vor dem Bau analysiert werden können.

Virtuelle Planung soll Personenflüsse verbessern

Besonders relevant ist Experience für große Verkehrsinfrastrukturen mit hohen Besucherzahlen. Bahnhöfe, Flughäfen oder Einkaufszentren stellen Planer regelmäßig vor die Herausforderung, Menschen möglichst effizient durch komplexe Räume zu führen. Mit virtuellen Simulationen lassen sich unterschiedliche Szenarien frühzeitig testen:

• Positionierung von Informationssystemen
• Wirkung von Leitsystemen
• Optimierung von Personenflüssen
• Erreichbarkeit von Bahnsteigen und Automaten
• Analyse potenzieller Engstellen

Dadurch können Planungsfehler bereits in frühen Entwicklungsphasen sichtbar werden. Für Betreiber bedeutet das geringere Kosten und weniger spätere Anpassungen. Darüber hinaus sieht das Forschungsteam weiteres Potenzial in der sogenannten partizipativen Planung. Künftig könnten nicht nur Experten, sondern auch Bürger oder spätere Nutzer virtuelle Infrastrukturprojekte erleben und Feedback geben. Gerade bei großen Verkehrsprojekten wäre das ein grundlegender Wandel. Planung würde dadurch nachvollziehbarer und transparenter.

Testeinsatz am Wiener Hauptbahnhof

Die Technologie bleibt dabei nicht auf theoretische Demonstrationen beschränkt. Laut AIT wurde die Methodik bereits bei einem realen Planungsvorhaben getestet – konkret am Hauptbahnhof in Wien. Dort kam das System im Rahmen eines Entwicklungsprojekts zum Einsatz, um reale Infrastrukturplanung mit virtueller Simulation zu verbinden. Das liefert dem Forschungsteam wichtige Daten über Nutzerverhalten, Orientierung und Bewegungsabläufe. Für die kommenden Jahre sieht das Institut erhebliches Entwicklungspotenzial. Virtuelle Testumgebungen könnten nicht nur Infrastrukturprojekte verbessern, sondern auch neue Erkenntnisse über menschliches Verhalten in komplexen Verkehrsräumen liefern. Gerade im Zusammenspiel mit steigender Urbanisierung und wachsendem öffentlichen Verkehr dürften solche Systeme an Bedeutung gewinnen. Denn moderne Mobilität endet längst nicht mehr beim Fahrzeug selbst. Immer stärker entscheidet die Qualität digitaler Dienste darüber, wie effizient und verständlich Verkehrssysteme tatsächlich funktionieren.