Müssen Ampelschaltungen starr angelegt werden? Oder brauchen Lichtsignalanlagen einen gewissen Grad an Autonomie? Dieser Frage sind nun unter anderem mein Statistikdozent Dr. Stefan Lämmer ( TU Dresden) und Prof. Dr. Dirk Helbing (Professor an der ETH Zürich, der eng mit dem Santa Fe Institut in New Mexico zusammenarbeitet) nachgegangen. ¹

Das Ergebnis fünfjähriger Arbeit: ein System von selbstorganisierenden Lichtsignalanlagen würde die Stauanfälligkeit erheblich reduzieren. Der Schlüssel dazu ist eine “chaotische”, dezentralisierte Ampelschaltung, die einige Vorteile gegenüber eines starren Systems bietet.

Wir hatten den Ehrgeiz, ein Verkehrsleitsystem zu entwickeln, das ohne einen zentralen Supercomputer auskommen kann und besser funktioniert als gängige Verfahren der Verkehrssteuerung.
Prof. Dirk Helbing, ETH Zürich

Zwar ziehen bereits heute Straßen- und Verkehrsplaner Rot- und Grünphasen, die erwartete Verkehrsdichte zu bestimmten Tag- und Nachtzeiten, etc. in ihre Berechnungen ein, Unvorhergesehenes kann jedoch in einem starren Modell nur schwer berücksichtigt werden. Derzeitige Grüne Wellen basieren auf Mittelwertberechnungen zum Verkehrsfluss und den daraus resultierenden Vorhersagen. Damit sind sie auch immer von vergangenen Daten und Ereignissen abhängig. Vorhersehbare Ereignisse werden bereits heute in die Ampelschaltungen einprogrammiert. Grünphasen werden während der Hauptverkehrszeiten verlängert und computergesteuerte Ampelanlagen sorgen für eine Priorisierung des Öffentlichen Personennahverkehrs. Problematisch ist jedoch, dass Fußgänger und Radfahrer bei diesen Berechnungen häufig außen vor bleiben. Ebenso können liegen gebliebene Fahrzeuge, Baustellen, Wettereinflüsse oder größere Menschenmassen nicht in starre Ampelsteuerungen “gegossen” werden. Dadurch kann es zu Hindernissen im Verkehrsfluss kommen und somit zu Verkehrszusammenbrüchen, den sogenannten Staus und den damit verbundenen negativen Effekten (erhöhter Treibstoffverbrauch und Emissionsausstoß, Zeitverlust, erhöhte Lärmbelastung, etc.)

Um ihrem Ansatz einen Praxisbezug zu geben, wählten die beiden Wissenschaftler ein Testgebiet, die Gegend um den Bahnhof Dresden-Mitte, aus. An diesem möchte auch ich das Konzept der “chaotischen” Ampelsteuerung kurz vorstellen.

Kartenausriss Bahnhof Mitte, Dresden – OpenStreetMap

Im Verkehrsleitsystem der beiden Wissenschaftler misst jede einzelne Ampel mittels Detektoren, die am Beginn und Ende der Straßenabschnitte angebracht sind, die Anzahl und Geschwindigkeit der sich nähernden Fahrzeuge. Solange jede Ampel jeweils nach ihren eigenen Bedürfnissen schaltet, kann kein hindernisfreier Verkehrsfluss entstehen. Sobald die Ampeln untereinander kommunizieren, kann jede Ampel berechnen, wann und wie lange sie auf Grün schalten müsste, um die Fahrzeuge ohne anzuhalten passieren zu lassen. Diese Kommunikation führt automatisch zur Koordination der Verkehrsströme und zu einer neuen Art von grünen Wellen. Zusätzlich versucht die Steuerung, ein “Überlaufen” der Straßenabschnitte zu vermeiden.

In aufwendigen Computersimulationen, die für das Gebiet um den Bahnhof Mitte in Dresden durchgeführt wurden, bringt dieses selbstorganisierte und dezentrale Steuerungssystem allen Verkehrsteilnehmern Vorteile, denn es beruht nicht auf einem typischen Verkehrsaufkommen, sondern reagiert flexibel auf die tatsächlichen Verkehrsverhältnisse.

Im Gebiet um den Bahnhof Mitte in Dresden kreuzen sieben Bus- und Straßenbahnlinien zwei Hauptstraßen, es gibt 68 Fußgängerüberwege und 13 Ampelanlagen, von denen einige weniger als einhundert Meter voneinander entfernt liegen. Das Untersuchungsgebiet im Westen der Dresdner Innenstadt umfasst die Hauptachsen Könneritzstraße, Weißeritzstraße, Löbtauer Straße, Schweriner Straße und Schäferstraße. Zur Hauptverkehrszeit muss das Streckennetz 4.700 Fahrzeuge je Stunde bewältigen. Die Haltestellen in diesem Gebiet werden täglich von ca. 21.300 Ein-, Aus-, und Umsteigern frequentiert.

Die wichtigste Haltestelle im Untersuchungsgebiet, den Bahnhof Mitte, nutzen pro Tag etwa 13.000 Ein-, Aus- und Umsteiger. Insgesamt finden hier täglich ca. 1.100 Abfahrten mit Verkehrsmitteln der DVB AG statt. Pro Tag entstehen durch die Ampelschaltung (am Tag 100 Sekunden Umlaufzeit, die zur Hauptverkehrszeit auf 120 Sekunden ausgedehnt wird und nachts 75 Sekunden beträgt) über 20 Stunden lichtsignalbedingte Verlustzeiten für die Verkehrsmittel der DVB AG. Die Pünktlichkeit der Verkehrsmittel im Bereich Bahnhof Mitte liegt derzeit bei unter 50%. Die Fahrzeitstreuung um die Fahrplanzeit von beispielsweise 3:00 min beträgt bis zu 200% (schnellste gemessene Fahrt 2:26 Minuten, langsamste gemessene Fahrt 5:54 Minuten).

Das Prinzip der “chaotischen” Lichtsignalsteuerung funktioniert folgendermaßen: ein Zuflussdetektor mit möglichst großem Abstand von der zu beeinflussenden Ampelanlage misst den auf die Lichtsignalanlage zufließenden Verkehr. Ein Abflussdetektor auf Höhe der Haltelinie stellt fest, wie viele der am Zuflussdetektor gemessenen Fahrzeuge bereits abgeflossen sind und ob sich eine etwaige Warteschlange bereits geleert hat. Durch eine Vernetzung mehrerer Abflussdetektoren untereinander, ist es möglich auf einige Zuflussdetektoren zu verzichten, da der Abfluss an einer vorgelagerten Lichtsignalanlage einen Zufluss bei der nachgelagerten Lichtsignalanlage bedeutet.

Wichtige Parameter wie Abbiegebeziehungen, Fahrstreifenanzahl, Zwischenzeiten, Mindestfreigabezeiten, etc. sind fest gespeichert.

Dadurch reduzierte sich im Vergleich zum bisherigen System, mit dem die grünen Wellen in Dresden berechnet werden, die Wartezeit an roten Ampeln für die öffentlichen Verkehrsmittel um mehr als 50%. Busse und Straßenbahnen standen bei der Optimierung im Vordergrund, da diese beim bisherigen System der Grünen Welle im Vergleich zum Autoverkehr niedriger priorisiert waren. Eine “chaotische” Ampelsteuerung verringerte die Wartezeit für Radfahrer und Fußgänger um 36% und für PKW und LKW um immer noch neun Prozent.

Ich habe mich lange Zeit aus der Diskussion um Stuttgart 21 herausgehalten und werde dies auch in Zukunft tun. Ich habe diese Entscheidung für mich nicht getroffen, weil ich mich nicht für die Geschehnisse im Ländle interessiere oder eine offene Diskussion scheue. Ich denke einfach, dass bereits sehr viele Leute ihre Meinung dazu geäußert haben (mal mehr oder weniger kundig) und es genügend Quellen und Diskussionen im Internet zu finden gibt. Wer sich dafür interessiert, findet auch etwas.

Heute möchte ich jedoch eine Ausnahme machen. Das Video, das ich heute vorstellen möchte, behandelt die Finanzierung von Stuttgart 21. Die Mittelherkunft bei Infrastrukturprojekten ist für mich persönlich immer sehr interessant und ich halte es da mit Bertolt Brecht:

Lege den Finger auf jeden Posten, prüfe die Rechnung. Du musst sie bezahlen.

Noch besser ist es natürlich, wenn ich diese Rechnung nicht selber anstellen muss, weil es bereits andere gemacht haben. In diesem Falle Wirtschaftsfachleute der Parkschützer. (Link zum Bericht)

Die offiziellen Finanzierungsanteile stellen sich wie folgt dar und werden auch so in der Öffentlichkeit kommuniziert:

Stefan Mappus sagte dazu am 22.2.2011 bei einem Wahlkampfauftritt in Heddesheim:

82 Prozent der Mittel kommen von der Europäischen Union, dem Bundeshaushalt und der Deutschen Bahn AG. (…) Wenn man vier, fünf Milliarden von außerhalb bekommt, kann man doch nicht sagen: Vielen Dank für das Angebot. – Baden-Württemberg zahlt für dieses Projekt weniger als wir in einem Jahr in den Länderfinanzausgleich stecken. (…) Ich will nicht, dass dieses Geld woanders hin fließt!

Nach einigen Berechnungen und Neubewertungen sowie unter Einbezug aller mit dem Projekt zusammenhängenden Zahlungsflüsse und Verzichtleistungen – Details können im Video nachvollzogen werden – stellt sich die wirkliche Verteilung der Lasten aber folgendermaßen dar:

Zu erkennen sind die ungleichen Finanzierungsanteile. Nach dem Einbezug aller mit dem Projekt zusammenhängenden Zahlungsflüsse und Verzichtleistungen erwirtschaftet die Deutsche Bahn mit dem Bau von Stuttgart 21 einen Überschuss in Höhe von 2,033 Milliarden Euro. Die größte Belastung hat die Stadt Stuttgart in Höhe von 1,599 Milliarden Euro, gefolgt vom Bund mit 1,229 Milliarden Euro sowie dem Land Baden-Württemberg mit 1,124 Milliarden Euro. Der Flughafen Stuttgart steuert 489 Millionen Euro bei und die Region Stuttgart 100 Millionen Euro.

Dies entspricht aber immer noch nicht den wahren finanziellen Belastungen!

Legt man die Ergebnisse von Deutscher Bahn, Flughafen und Region Stuttgart gemäß den tatsächlichen Beteiligungen auf die jeweiligen Eigentümer Landeshauptstadt Stuttgart, Land Baden-Württemberg, Bundesrepublik Deutschland sowie den vier Landkreisen aus der Region um, ergibt sich für den interessierten Bürger folgendes Bild:

Die wirkliche Lastenverteilung der Stuttgart 21-Finanzierung erkennt man erst aus einer konsolidierten Betrachtung. Der Gewinn der Deutschen Bahn muss rein rechnerisch dem alleinigen Eigentümer, der Bundesrepublik Deutschland, zugerechnet werden. Die Kosten, die der Flughafen Stuttgart zu tragen hat (489 Millionen Euro), müssen letztendlich zu 65% vom Land (318 Millionen Euro) und 35% von der Stadt Stuttgart (171 Millionen Euro) getragen werden. Durch die Kosten für den Flughafen verringert sich der Gewinn und somit die Dividende für die Anteilseigner um eben jenen Betrag. Daher können die Kosten des Flughafens als Verlust der Anteilseigner gesehen werden. Die 100 Millionen Euro der Region Stuttgart verteilen sich mit 26 Millionen Euro auf die Stadt Stuttgart und mit jeweils 18,5 Millionen Euro auf die Landkreise Böblingen, Esslingen, Ludwigsburg und den Rems-Murr-Kreis.

Damit ergeben sich folgende wirtschaftliche Ergebnisse für die Beteiligten:

• Bundesrepublik Deutschland: + 803 Millionen Euro
• Land Baden-Württemberg: – 1,442 Milliarden Euro
• Landeshauptstadt Stuttgart: – 1,796 Milliarden Euro
• die vier oben genannten Landkreise: – 74 Millionen Euro

Die oben genannten Ergebnisse lassen sich aber nur bei einer stabilen Kostenentwicklung gemäß den Planungen erzielen. Sollten die Projektkosten weiter steigen, so verringert sich auf der einen Seite der Gewinn der BRD Deutschland um 278 Millionen Euro, auf der anderen Seite erhöht sich der Verlust sowohl des Landes als auch der Stadt Stuttgart um jeweils eine Milliarde Euro.

Bemerkung: Mir ist  natürlich klar, dass dieses Video von Stuttgart 21-Gegnern ist und natürlich deren Interessen dient. Ich hätte liebend gerne ein Statement der Stuttgart 21-Befürworter in diesen Artikel aufgenommen, leider existiert keines. Gegner und Befürworter versuchen dieses Projekt natürlich entweder besonders gut oder besonders schlecht aussehen zu lassen. Dies liegt in der Natur der Sache. Wie so oft liegt die Wahrheit wahrscheinlich in der goldenen Mitte.

Und man sollte folgendes nie vergessen: Jeder Politiker, Oberbürgermeister, etc. ist nur ein treuhänderischer Verwalter des Geldes seiner Bürger. Es gehört ihnen nicht. Sie müssen damit verantwortlich umgehen! Das muss man ihnen immer wieder sagen.

Die gelben Taxis prägen das Stadtbild New Yorks ebenso wie die zahlreichen Wolkenkratzer Manhattans. In einem Wettbewerb der New York Taxi and Limousine Commission konnten die New Yorker nun darüber abstimmen wer der Nachfolger des berühmten Yellow Cab werden soll. Bisher wurde vor allem der Ford Crown Victoria als Taxi eingesetzt. Diese Zeiten sind nun vorbei.

Ich hatte im Juni letzten Jahres bereits über eine Designstudie für ein neues New Yorker Taxi geschrieben, das UniCab. In einer Abstimmung unter den Einwohnern New Yorks, konnte sich jedoch der türkische Hersteller Karsan mit seinem Modell V1 im New Yorker Taxidesign durchsetzen.

Die ursprünglichen Anforderungen der New Yorker Taxi- und Limousinen-Kommission waren folgende:

• es soll die höchsten Sicherheitsstandards erfüllen
• es soll Fahrer und Passagieren den größtmöglichen Komfort bieten
• es soll in der Anschaffung nicht zu teuer sein, Unterhalt und Reparaturaufwand sollen sich ebenfalls in Grenzen halten
• es soll umweltfreundlicher sein (weniger CO2-Ausstoß und einen geringeren Treibstoffverbrauch)
• es soll nur wenig Platz benötigen und dabei eine möglichst große Bewegungsfreiheit im Inneren ermöglichen
• es soll behindertengerecht sein
• und zu guter Letzt soll es ein unverwechselbares Design besitzen, dass es eng mit der Stadt New York verknüpft.

Ungefähr 66% der an der Umfrage Teilnehmenden fanden, dass Karsan die Anforderungen am besten umgesetzt habe. Damit setzte sich das Unternehmen unter anderem gegen Konzepte von Ford und Nissan durch und darf zehn Jahre lang die Taxis für New York bauen. Bislang stellte Karsan vor allem Fahrzeuge von Fiat, Hyundai, Peugeot und Citroën in Lizenz her.

Eine große Besonderheit des neuen Taxis ist die Antriebstechnik, die frei gewählt werden kann. Der Karsan kann gleichermaßen mit Diesel-, Erdgas-, Hybrid- oder Elektroantrieb ausgestattet werden. Damit ist die Antriebstechnologie äußerst flexibel und je nach Einsatzzweck wählbar.

Weitere Ausstattungsmerkmale sind unter anderem ein Panoramadach, das in den Straßenschluchten Manhattans sehr gut zur Geltung kommen dürfte. Um Rollstuhlfahrern und anderen körperlich eingeschränkten Personen einen barrierefreien Zugang zum Taxi zu gewährleisten, befinden sich auf beiden Seiten Rampen, die bei Bedarf ausgefahren werden können.

Das Platzangebot im Inneren ist ebenfalls großzügig bemessen. Da sich der Motor im Heck befindet, musste im Innenraum auf Höhe des Fahrersitzes ausreichend Stauraum für Einkäufe, Koffer und ähnliches geschaffen werden. Natürlich gibt es auch ausreichenden Raum für Kinderwägen und Rollstühle.

Meiner Meinung nach, haben die New Yorker sich für ein modernes und sehr funktionales Taxidesign ausgesprochen. Genau so sollte ein Taxi aussehen. Bestimmt auch ein Modell für weitere Städte.

Streetfilms hat vor kurzem in Zusammenarbeit mit dem Institute for Transportation and Development Policy (ITDP) einen Film über Guangzhous neues Schnellbusnetz (BRT) gedreht. Das Bussystem der wachstumsstärksten chinesischen Stadt hat den Sustainable Transport Award 2011 gewonnen. Durch das schnelle und effiziente Transportangebot wurde die stadtweite Mobilität und Sicherheit für Fußgänger- und Radfahrer erhöht sowie die CO2-Emissionen und Luftverschmutzung gesenkt.

Das 23 Kilometer lange Schnellbusnetz ist multimodal aufgestellt. Das Angebot umfasst auch 5.000 Leihfahrräder und 5.500 Park & Ride-Parkplätze.

Tagtäglich werden mehr als 800.000 Fahrgäste in 980 mit LPG angetriebenen Bussen, die an 26 Haltestellen halten, transportiert. In Stoßzeiten fahren allein an der Station Shidajida innerhalb einer Stunde mehr als 350 Busse in jede Richtung. Durch das Schnellbusnetz konnten die Reisezeiten innerhalb der Stadt im Schnitt um 50% gesenkt werden.

In der dritten Folge von Moving Beyond the Automobile, steht das Nutzungsverhalten eines PKWs voll im Mittelpunkt. Car Sharing führt dem Nutzer die vollen Kosten einer Autofahrt transparent vor Augen und ermöglicht ihm somit welche Verkehrsmittelwahl für welche Fahrt am geeignetsten ist. Dadurch lässt sich die Zahl der Autofahrten effektiv minimieren sowie die Auslastung des Car Sharing-Autos erheblich erhöhen. Der übliche Auslastungsgrad eines PKWs ist mit 1,6 Insassen relativ gering. Dadurch wir das Autofahren vergleichsweise ineffizient: Zwei Drittel aller Autofahrten sind kürzer als 10 km, ca. die Hälfte der PKW-Fahrten sind kürzer als 5 Kilometer, 30 Prozent der Fahrten liegen sogar unter 3 km, darunter sehr viele Strecken, die die meisten Menschen gut mit dem Rad oder zu Fuß bewältigen könnten. Bei der durchschnittlichen Autoauslastung auf deutschen Straßen transportieren 1 300 kg Stahl und Kunststoff ca. 100 kg “Nutzlast” – ein deutliches Missverhältnis, aber auch nur wenn es denn fährt. Denn ein Auto steht meistens mehr als 90% seiner “Lebenszeit” in der Garage, auf dem Parkplatz oder am Straßenrand einfach nur herum. Für Parkplätze wurden bereits 5 Prozent der Gesamtfläche Deutschlands versiegelt, das ist mehr als die Fläche aller Wohngebäude. In Städten ist bis zu 60 Prozent der Gesamtfläche von – hauptsächlich stehenden – Autos belegt.

In vielen amerikanischen Städten sind Carsharinganbieter wie City CarShare (San Francisco), Philly CarShare, Ithaca CarShare, CarShare Vermont, eGo CarShare (Boulder/Denver), Ashland CarShare, HourCar (Twin Cities), Car Coop (Vancouver, B.C.) entstanden. Aber auch in Europa gibt es einige Anbieter wie car2go, teilAuto, cambia Aachen, stadtmobil, DB Rent, London CarShare, Autolib, etc.

Anfang 2009 wurden ca. 380.000 Carsharing-Teilnehmer in Europa gezählt, denen etwa 11.900 Carsharing-Fahrzeuge zur Verfügung standen.

Zipcar, einer der weltweit größten Carsharing-Anbieter, hat das veränderte Mobilitätsverhalten der Nutzer dokumentiert. Anstatt wie bisher das Auto zu nutzen werden nun 10 -15% aller Wege zu Fuß oder mit dem Rad zurückgelegt. Die monatliche Ersparnis gegenüber einem eigenen PKW soll bei 600 Dollar liegen.

Durch das veränderte Nutzerverhalten wird Car Charing eine Möglichkeit die Anzahl der Autofahrten zu verringern und somit die Transportnetze einer Stadt nachhaltig zu stärken. Des Weiteren wird man weniger abhängig vom Verkehrsmittel Auto.

Nicht nur die Deutsche Post hat im Briefgeschäft dank eMail und Co. viel Umsatz verloren. Im Jahr 2010 erwirtschaftete die US Post einen Verlust in Höhe von 8,5 (!) Milliarden (!) Dollar. Über 105.000 Arbeitsplätze wurden in den letzten Jahren abgebaut. In Deutschland wie auch in den USA werden Postfilialen geschlossen und Briefkästen stillgelegt. In Anbetracht der Tatsache, dass die Digitalisierung unserer Gesellschaft eher voranschreitet statt zurückzugehen, darf man sich sehr wohl die Frage stellen, ob wir uns bzw. die Amerikaner sich ein solches System leisten wollen.

Ein flächendeckendes Postsystem hat jedoch einen großen Vorteil, den wir wahrscheinlich erst in Zukunft schätzen werden: die Daten.

Heutzutage sind diese Fahrzeuge nur im Auftrage der Auslieferung und Zustellung von Briefen unterwegs. Aber was wäre, wenn wir diese Fahrzeuge mit Sensoren ausstatten würden? Durch tausende LKW und Transporter, die tagtäglich auf den Straßen fahren, kann eine Vielzahl an nützlichen Daten über den Zustand der Straßen, Verkehrsdichte, Wetter, Umweltbedingungen, Schadstoffgehalt der Luft, etc.pp. gewonnen werden.

Die Post erschließt gemeinhin sogar den letzten Winkel eines Landes. Wenig befahrene Straßen werden beinahe täglich von einem Nutzer befahren – der Post. Und dabei würde die Informationsgewinnung keinen großen Mehraufwand bedeuten. Durch die Installation eines einfachen GPS-Moduls zur Positionsbestimmung, eines GPRS-Moduls zum Datenversand und diversen Sensoren auf den Post-LKWs könnten alle möglichen Daten gewonnen werden. Die Investitionskosten hielten sich besonders im direkten Vergleich mit dem Aufwand, der ansonsten für die Gewinnung dieser Daten betrieben werden müsste, in Grenzen und der Fahrer bzw. Zusteller hätte aufgrund der einfachen Struktur der Messstationen keine Mehrarbeit.

Mit den gewonnenen Daten könnte man vieles anstellen. Morgen gibt es hier an dieser Stelle eine kleine Übersicht von verschiedenen wunderschönen Visualisierungen und Datenpools, die die Möglichkeiten sehr gut sichtbar machen. Mit diesem Artikel werden wir auch in die Welt der Datenerhebung, Visualisierung von Verkehrsströmen und Telematik einsteigen.