Urbane Digitale Zwillinge in Hattersheim: Mit nachhaltiger Mobilitätsplanung die Zukunft der Innenstadt gestalten

Die Digitalisierung gewinnt in immer mehr Kommunen an Bedeutung und auch kleinere Städte wie Hattersheim am Main entdecken zunehmend die Potenziale digitaler Technologien. Im Rahmen des Förderprogramms »Zukunft Innenstadt« des Landes Hessen hat sich die Stadt das Ziel gesetzt, die Machbarkeit eines Urbanen Digitalen Zwillings (UDZ) – insbesondere zur nachhaltigen Mobilitätsplanung – zu prüfen. Dazu wurde ein Konzept erarbeitet, das ausloten soll, wie digitale Technologien die Stadtplanung, Mobilität und Bürgerbeteiligung unterstützen können. Das Projekt zeigt, dass auch kleine Kommunen wachsendes Interesse haben, innovative digitale Lösungen für eine zukunftsorientierte Stadtentwicklung zu erkunden.

Was ist ein Urbaner Digitaler Zwilling? Definition & Potenzial für Smart Cities

Ein Urbaner Digitaler Zwilling (UDZ) ist mehr als nur ein virtuelles Modell einer Stadt. Er ist ein dynamisches, digitales Abbild, in das kontinuierlich Echtzeitdaten aus der physischen Welt einfließen. Diese bidirektionale Verbindung ermöglicht es, Prozesse in der Stadt nicht nur zu simulieren, sondern auch direkt zu beeinflussen. Der große Vorteil ist die Nutzung von intelligenten Funktionen und der Einsatz von KI. Ein UDZ ist ein fortgeschrittenes Digitalisierungsprojekt, das einiges an Vorbereitung benötigt sowie Zeit, Ressourcen und Kompetenz zum Aufbau. Die Grundlage wird durch eine digitale Infrastruktur gebildet, die im Idealfall bereits eine Datenplattform, Sensorik und IoT-Geräte umfasst. Der große Vorteil ergibt sich bereits beim Zusammenführen der Daten einer Stadt, die Analysen der Ist-Situation und Optimierungen der Prozesse erlauben.

Städte weltweit bauen heute Digitale Zwillinge auf, um komplexe Herausforderungen wie Verkehrsstaus, Umweltverschmutzung und Energieverschwendung zu bewältigen. Singapur beispielsweise nutzt einen UDZ, um Verkehrsflüsse zu optimieren, Gebäude energieeffizienter zu machen und die Reaktion auf Überschwemmungen zu verbessern. In Helsinki ist die zentrale Aufgabe des UDZs die nachhaltige Verkehrsplanung. Trotz dieser vielversprechenden Ansätze steckt die Technologie jedoch noch in den Kinderschuhen.

Hattersheim als Vorreiter: Fokus auf Mobilitätsplanung

Das Ziel in Hattersheim ist, den Verkehrsfluss in der Innenstadt zu verbessern, die Mobilität nachhaltiger zu gestalten und die Lebensqualität der Bürger zu erhöhen. Mit dem Urbanen Digitalen Zwilling sollen unter anderem folgende Maßnahmen für eine verbesserte Mobilitätsplanung umgesetzt werden:

• Echtzeit-Optimierung des Verkehrsflusses:
  Sensoren erfassen Verkehrsdaten, die durch KI-gestützte Analysen in Echtzeit verarbeitet werden. So können Ampelschaltungen dynamisch angepasst und Staus vermieden werden.
• Simulation von »Was-wäre-wenn«-Szenarien:
  Stadtplaner können verschiedene Maßnahmen – wie neue Radwege oder Fußgängerzonen – vorab simulieren und ihre Auswirkungen auf den Verkehr bewerten.
• Prognosen für eine vorausschauende Planung:
  Historische und Echtzeitdaten ermöglichen Vorhersagen über Verkehrsströme und helfen, zukünftige Entwicklungen besser zu planen.

Bürgerbeteiligung: Transparenz und Mitgestaltung

Das Konzept in Hattersheim berücksichtigt, wie der UDZ für die Bürgerbeteiligung genutzt werden kann. Hierzu ist eine Integration in eine Bürgerbeteiligungsplattform vorgesehen. Bürgerinnen und Bürger sollen Simulationsergebnisse einsehen, Feedback geben und aktiv an der Gestaltung der Stadt teilnehmen können. Diese Transparenz wird das Vertrauen in die Stadtverwaltung stärken und dafür sorgen, dass Entscheidungen auf breiter Zustimmung basieren.

Physische Anzeigetafeln in der Innenstadt sollen zusätzlich Echtzeitinformationen über Verkehrsbedingungen bereitstellen. So können die Bürgerinnen und Bürger nicht nur ohne Verzögerung informiert werden, sondern auch nachvollziehen, wie sich ihre Stadt verändert. Dadurch sind die Vorteile des UDZs direkt sichtbar. Auf diese Weise soll es jeder Bürgerin und jedem Bürger möglich sein, Zugang zu dem UDZ und den Informationen zu erhalten.

Auf dem Weg zum digitalen Zwilling: Konzeptentwicklung für Hattersheim durch das Fraunhofer IESE

Um den Aufbau eines UDZs in Hattersheim zu unterstützen und Herausforderungen frühzeitig zu begegnen, hat das Fraunhofer IESE bei der Erstellung des Konzeptes eines Urbanen Digitalen Zwillings geholfen. Dafür wurden zuerst Anforderungsworkshops durchgeführt. Es wurde hierbei auf eine enge Zusammenarbeit mit Vertreterinnen und Vertretern aus der Stadtverwaltung, der Wirtschaft und der Zivilgesellschaft gesetzt, um ein möglichst umfassendes Konzept zu erarbeiten, das alle Interessen und Anforderungen erfasst. Es wurden zahlreiche Szenerien erarbeitet, wie ein UDZ funktionieren kann, sowie Anwendungsfälle priorisiert und deren Mehrwerte erarbeitet. Neben dem Anforderungsworkshop wurde auch eine Konzeptvalidierung durchgeführt, die zum einen eine Schärfung des Anwendungsfalles enthielt und zum anderen Grundlage der Erfassung der vertiefenden und technischen Anforderungen war.

Das gemeinsam erstellte Konzept enthält somit:

• die relevanten Informationen, die der Anwendungsfall benötigt,
• Mehrwerte und Herausforderungen eines UDZs für Hattersheim,
• eine Bewertung relevanter Normen und Standards und die daraus ermittelten zu berücksichtigenden Aspekte in Hattersheim
• eine Abschätzung, ob der UDZ eingeführt werden soll, sowie
• die Schritte zur organisatorischen und technischen Implementierung eines UDZs.

Schlüsselfunktionen des digitalen Zwillings von Hattersheim: Struktur und Komponenten

Die Einführung eines UDZs für eine optimale Mobilitätsplanung erfordert viele Ressourcen und viel Vorbereitung. Dazu zählen u.a. eine Dateninventur, bei der relevante Datensets erfasst und in den UDZ eingespeist werden, sowie die Möglichkeit, Daten neu zu erfassen und diese am Ende transparent kommunizieren zu können.

Schritt für Schritt werden somit die drei zentralen Schichten des UDZs von Hattersheim entstehen:

1. Physische Schicht: Sie umfasst Sensoren und Aktoren, die reale Verkehrsdaten erfassen. Hierzu gehören auch Anzeigetafeln, die die Straßenbelegung und Verkehrsbedingungen in Echtzeit anzeigen.
2. Datenschicht: Diese Schicht verwaltet und speichert große Datenmengen aus den Sensoren und Modellen des UDZs. Sie ermöglicht eine reibungslose Datenverarbeitung und die Integration von städtischen Systemen, z.B. durch eine Bürgerbeteiligungsplattform.
3. Managementschicht: Sie enthält Komponenten für die Visualisierung von Verkehrsdaten, Verkehrsflusssimulationen, Szenarioanalysen und prädiktive Analytik, um fundierte Entscheidungen im Verkehrsmanagement zu treffen. Straßenmontierte Sensoren dienen dabei als Hauptquelle für Echtzeitdaten.

Hattersheim als Modell für die Zukunft

Das Konzept in Hattersheim zeigt, wie Städte innovative Technologien nutzen können, um ihre Zukunft aktiv zu gestalten. Der UDZ kann ein hilfreiches Instrument sein, um die komplexen Herausforderungen der Stadtentwicklung besser zu verstehen und zu bewältigen.

Wenn Hattersheim erfolgreich ist, könnte dieses Modell Vorbild für viele andere Städte werden. Es zeigt, dass auch kleinere Gemeinden von den Möglichkeiten der Digitalisierung profitieren können, um ihre Lebensqualität zu verbessern und den Herausforderungen der Zukunft gewachsen zu sein.

Digitale Zwillinge als Werkzeug für nachhaltige Mobilitätsplanung in Hattersheim

Sobald der Digitale Zwilling in Hattersheim aufgebaut und funktionsfähig ist, eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten für eine moderne und nachhaltige Verkehrssteuerung.

• Ein zentrales Element ist die Nutzung von Echtzeitdaten. Digitale Technologien ermöglichen es, flexible und nutzerfreundliche Mobilitätsangebote zu entwickeln, die den öffentlichen Nahverkehr, Carsharing, die Fahrradinfrastruktur sowie Fußwege systematisch miteinander verknüpfen. Auf diese Weise entsteht ein integriertes Mobilitätssystem, das verschiedene Verkehrsträger koordiniert und effizient nutzbar macht.
• Die effiziente Verkehrslenkung profitiert dabei insbesondere von Echtzeitsensoren, die kontinuierlich Daten erfassen und eine dynamische Steuerung ermöglichen. Dazu gehören alternative Routenempfehlungen, intelligente Verkehrszeichen sowie eine adaptive Ampelschaltung, die sich an das aktuelle Verkehrsaufkommen anpasst. Prognosen zur Staureduzierung an stark frequentierten Zubringern tragen zusätzlich zur Entlastung des Straßennetzes bei.
• Durch die Analyse von Verkehrsdaten und Simulationen können unterschiedliche Szenarien erprobt werden, um optimale Maßnahmen zur Verbesserung des Verkehrsflusses zu identifizieren und umzusetzen. Ergänzend liefert die Untersuchung der Aufenthaltsdauer in verschiedenen Bereichen wertvolle Einblicke in deren Attraktivität und Nutzungsintensität. Dies ermöglicht es, gezielt Maßnahmen zur Belebung des öffentlichen Raums und zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität zu entwickeln.
• Darüber hinaus unterstützt der Digitale Zwilling das Verständnis von Fußgängerströmen. Die Analyse bevorzugter Wege erleichtert es, den Zugang zu wichtigen Einrichtungen zu optimieren, Besucherströme zu lenken und die Attraktivität von Einkaufs- sowie Freizeitbereichen zu steigern.

Insgesamt macht der Digitale Verkehrszwilling nicht nur Verkehrsflüsse berechenbar und steuerbar. Er eröffnet zugleich die Chance, Mobilität ganzheitlich zu denken – effizient, nachhaltig und nutzerorientiert. Damit schafft er eine wesentliche Grundlage für eine lebenswertere und zukunftsfähige Stadt.