Infrastruktur ist ein langweiliges Wort. Und doch ist die Infrastruktur selbst – und insbesondere die Verkehrsinfrastruktur – ein bestimmendes Merkmal menschlicher Zivilisationen. Die Fähigkeiten der Inkas und Römer im Entwurf und Bau von Straßen und Dämmen waren von zentraler Bedeutung für den Erfolg ihrer jeweiligen Reiche.
Ebenso ist unsere moderne Welt mit Autobahnen, Eisenbahnen, Flughäfen und Seehäfen ausgestattet, die den weltweiten Personen- und Güterverkehr erleichtern. Aber diese sich entwickelnde Welt neigt dazu, über die Nützlichkeit ihrer Infrastruktur hinauszuwachsen oder sich zu entwickeln. Brücken, die in einem Jahrzehnt gebaut wurden, brauchen im nächsten Jahrzehnt mehr Fahrspuren, Flughäfen brauchen weniger Parkplätze für Autos und mehr Platz für Fahrgemeinschaften, und Häfen haben bereits damit zu kämpfen Offshore-Frachtsicherungen werden immer noch von im Verkehr steckenden Lastwagen gebremst. Kurz gesagt: Die Infrastruktur, die wir einmal haben, ist nicht die, die wir morgen brauchen.
Denken Sie an die Troika des transformativen Wandels, die unsere derzeitige Infrastruktur nur schwer unterstützen kann. Erstens werden unsere Städte mit 70 % der menschlichen Bevölkerung immer größer 2050 sollen sie dort leben, unsere Infrastruktur wird sich daher erheblich weiterentwickeln müssen. Zweitens sind viele unserer Städte angesichts dessen ernsthaften Bedrohungen durch den Klimawandel ausgesetzt mehr als 90% aller städtischen Gebiete sind Küstengebiete, eine Bedingung, die eine anpassungsfähige und widerstandsfähige Infrastruktur erfordert. Drittens ist die Infrastruktur nicht mehr nur physisch; Technologien, einschließlich künstlicher Intelligenz und erweiterter Realität, verwischen und beginnen, die Unterschiede zwischen dem Physischen und dem Digitalen zu verschmelzen, und unsere Infrastruktur muss in dieser neuen Realität funktionieren.
Angesichts dieser transformativen Veränderungen brauchen wir drei Arten von Supermächten der nächsten Generation der Verkehrsinfrastruktur.
Smart: so viel Code wie Beton
Die physische Infrastruktur neigt zur Starrheit. Beispielsweise sind viele Staus gerichtet; Die Autobahnen sind zu Beginn des Tages und dann wieder am Ende des Tages Stoßstange an Stoßstange in eine Richtung, wobei die Fahrspuren in der entgegengesetzten Richtung frei sind, weil sie sich nicht dynamisch biegen können. Digitale Technologien helfen, diese Starrheit aufzubrechen. Die langsame und ineffiziente Kreuzung, die wir jetzt mit roten Ampeln und traditionellen Fahrzeugen haben, verändert sich, wenn Fahrzeuge stehen verbunden und autonom und ihre Bewegungen werden von Computern gesteuert.
Digitale Technologien integrieren sich bereits in unsere Verkehrsinfrastruktur, wenn auch in einem mehrschichtigen Ansatz. Biometrie und Robotik sind heute auf Flughäfen alltäglich, und in naher Zukunft ist eine personalisierte Wegfindung wahrscheinlich. Verkehrsbetriebe haben schon vor langer Zeit auf bargeldlose Zahlungssysteme umgestellt, und die Verkehrsbetriebe haben bereits begonnen Drohnen verwenden Straßenverkehr zu überwachen. Dieser Trend wird sich fortsetzen, jedoch mit Infrastrukturen, die von Anfang an darauf ausgelegt sind, alle Möglichkeiten digitaler Technologien zu integrieren.
Wie könnte diese neue digital native Infrastruktur aussehen? Pop-up-Flughäfen, die Augmented Reality verwenden, um Navigationsmarkierungen auf temporären 3D-gedruckten Start- und Landebahnen zu replizieren, und Computer-Vision-Systeme, um den Tower-Betrieb aus der Ferne zu verwalten. Diese Art von unbeständigem, virtuell verwaltetem Flughafen ist notwendig, wenn wir die Nachfrage nach Flugreisen in den kommenden Jahrzehnten befriedigen wollen, insbesondere da sich die Passagierzahlen saisonal ändern und für bestimmte Ereignisse wie den Super Bowl und die Frühlingsferien zunehmen. Ebenso brauchen wir Fährterminals, die in der Lage sind, zwischen verschiedenen Arten von Überfahrten zu wechseln, von Fähren mit vielen Fahrzeugen an Bord zu anderen, bei denen Fußpassagiere in wartende Fahrgemeinschaftsfahrzeuge umgeladen werden. Diese Art von Smart Terminal wird benötigt, um zu berücksichtigen, wie autonome und gemeinsam genutzte Fahrzeuge unsere Beziehung zu Autos verändern.
Nachhaltig: Saftbereiter für CO2-freie Mobilität
Wir verbinden Kohlenstoffemissionen am direktesten mit Modalitäten (Autos, Züge, Flugzeuge, Züge, Boote usw.) und weniger mit den gebauten Umgebungen, die dafür ausgelegt sind, sie zu unterstützen. Zum Beispiel könnten wir die Verkaufsdynamik von Elektrofahrzeugen ankündigen, während wir ignorieren, dass Kohle immer noch eine Rolle spielt fast 22 % der Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten eine rückläufige Zahl, die immer noch fast doppelt so hoch ist wie der Anteil von Wind und Sonne. In ähnlicher Weise werden viele Kreuzfahrtschiffe, obwohl aufregende Anstrengungen unternommen werden, um Seeschiffe zu dekarbonisieren ihre Dieselmotoren immer im Leerlauf während sie im Hafen Strom erzeugen, um das Licht anzuschalten, Küchen in Betrieb zu halten, Schwimmbäder zu beheizen usw. aufgrund des Mangels an Landstromanlagen, an die sie sonst anschließen würden. Während wir also den Verkehr dekarbonisieren müssen, brauchen wir auch eine Infrastruktur, die diese kohlenstofffreien Optionen unterstützt und zu kohlenstofffreier Energie beiträgt.
Es gibt frühe Beispiele für diesen Ansatz. China hat seine gebaut erste Autobahn mit eingebauter induktiver Last für Elektrofahrzeuge vor vier Jahren. Flughäfen sind zunehmend interessiert Erneuerbare Energie vor Ort um Zuverlässigkeit zu gewährleisten und ihre Energiekosten von den Launen der globalen Märkte zu isolieren. (Indianapolis International Airport hat jetzt den größten Flughafen-Solarpark der Welt mit einer Fläche von 183 Hektar.) Züge in den Niederlanden lief ausschließlich auf Windkraft seit 2017. Dieser Übergang zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Verkehrsinfrastruktur wird sich fortsetzen, während sich die Welt von fossilen Brennstoffen wegbewegt.
Und wenn Flughäfen Solar- und Windkraftanlagen hinzufügen, könnten sie auch eine integrierte Vertikultur entwickeln, um nachhaltigen Flugtreibstoff zu produzieren. Diese Art von Treibstoff, der aus mehreren verschiedenen Rohstoffen gewonnen werden kann, ist derzeit die einzige praktikable Alternative zu herkömmlichem Düsentreibstoff für die großen Flugzeuge, die wir für lange Flüge verwenden. Der vertikale Anbau und die Verarbeitung von Rohstoffen wie Jatropha und Queller direkt am Flughafen nutzt die großen Immobilienflächen der Flughäfen und vermeidet Flächenkonkurrenz mit der Landwirtschaft.
In städtischen Umgebungen wird das prognostizierte Aufkommen von elektrischen vertikalen Start- und Landefahrzeugen (eVTOL) und batterieelektrischen selbstfahrenden Autos in den nächsten zehn Jahren saubere Energienetze in Städten erfordern, um all diese Batterien zu unterstützen. Da Freiflächen in Städten knapp sind, sollten wir mit mehr Infrastruktur wie der rechnen „Deckel“ in Seattle vorgeschlagen, das einen Teil einer Autobahn abdecken würde, die die Stadt teilt, angrenzende Stadtteile wieder verbindet und dabei völlig neue öffentliche Räume schafft. Diese Arten von Megastrukturen könnten als solarbetriebene Mehrzweckknotenpunkte für Luft- und Bodenfahrzeuge konzipiert werden, die auf bestehenden Autobahnen sitzen würden.
Intermodal: Hubs für orchestrierte Transfers
Unser aktuelles Mobilitätsökosystem ist multimodal. Unser zukünftiges Mobilitätsökosystem ist intermodal. Diese Zukunft ist unvermeidlich für Verkehrssysteme, die immer autonomer, vernetzter, elektrischer und gemeinsam genutzter werden. Diese Zukunft – in der Transportsysteme zunehmend von künstlicher Intelligenz verwaltet werden – wird verschiedene Modalitäten optimieren (z. B. Fahrräder und Roller für schnelle Fahrten in dichten Stadtblöcken, autonome Fahrzeuge für Überlandfahrten, eVTOLs für Flüge unter 150 Meilen usw.). Dann können sie so montiert werden, dass die Systemeffizienz und die Bedürfnisse der Fahrgäste in Einklang gebracht werden. Derzeit nähen die Passagiere selbst und gestalten ihre eigenen multimodalen Reisen. Der nächste große Schritt nach vorne ist, wenn die Rechenleistung es für uns erledigt, jedes geteilte Fahrrad, Auto, jeden Bus, jede Fähre, U-Bahn und jedes Flugzeug zu einem Teil des Netzwerks macht und intermodale Reisen schafft, indem sie die gesamte Planungsarbeit, Bezahlung und Anreiz für uns übernimmt .
Wir brauchen eine sich entwickelnde Transportinfrastruktur, um diese intermodale Zukunft zu ermöglichen. Wie wird es aussehen? Mit schwungvollen Pinselstrichen verwandeln sich Infrastrukturen, die bisher nur einzelnen Modalitäten vorbehalten waren, in intermodale Räume. Flughäfen werden weiterhin die kommerzielle Luftfahrt erleichtern, aber ihre Parkplätze werden zu Knotenpunkten für autonome Fahrzeugflotten und Dachknotenpunkten für eVTOLs und sogar Kurzstrecken-Luftschiffe. U-Bahnen und Stadtbahnen werden spezielle Wagen für die TSA-Überprüfung hinzufügen, die an Shuttles angeschlossen sind, die Passagiere direkt zur „Luftseite“ dieser Flughäfen bringen. Sogar das, was wir einst als Bushaltestellen bezeichneten, wird zu Gehwegknotenpunkten für Fußgänger, die mit angedockten Rollern und Fahrrädern, Mitfahrgelegenheiten und Mitfahrgelegenheiten verbunden sind dynamisch programmierte Busse.