Straßenverkehr ohne Staus

Erstellt: Mittwoch, 01. August 2018

(joER). Professor Dr. Peter Cramton, Professor Dr. Axel Ockenfels (beide Universität zu Köln) und Professor R. Richard Geddes (Cornell University, New York, USA) stellen in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals "Nature" ein Konzept für die Zukunft der Verkehrssteuerung vor. Eine dynamische Bepreisung von Straßen soll Staus vermeiden und die Umwelt schonen. Gebühren, die in Echtzeit und standortpräzise auf das Verkehrsaufkommen reagieren und Faktoren wie Fahrzeugtyp und Abgaswerte einbeziehen, können den Verkehrsfluss erheblich verbessern und zu einer Verringerung der Luftverschmutzung beitragen.

Staus sind nicht nur ärgerlich und zeitraubend, sie kosten auch Geld. In Deutschland betrug der volkswirtschaftliche Schaden, der aufgrund verstopfter Straßen 2017 entstand, rund 80 Milliarden Euro.

Die Entstehung von Staus hat unterschiedliche Gründe. Am Einleuchtendsten sind Baustellen, Unfälle und die sogenannten "Elefantenrennen", bei dem ein Lkw einen anderen, vermeintlich langsameren, Lkw überholt. Aufgrund der Geschwindigkeitsbegrenzung auf 80 km/h und des geringen Geschwindigkeitsunterschiedes wird für den Überholvorgang vergleichsweise viel Zeit benötigt.

Bei einer Untersuchung wurden vier menschliche Fehlerursachen festgestellt:

  1. Zu dichtes Auffahren, was ein abruptes Abbremsen des ersten und aller folgenden Autos auslösen kann,
  2. zu schnelles Aufschließen und dadurch bedingtes ebenso schnelles Abbremsen
  3. eine geistige Unterforderung in zähfließendem Verkehr ständig einen ausreichenden Abstand einzuhalten, weil die Autofahrer mit ihren Gedanken abschweifen,
  4. kontraproduktives Fahren, um auf der Spur mit vermeintlich fließenderem Verkehr schneller voranzukommen (Kolonnenspringen).

Hinzu kommt ein Sättigungsproblem: Auf einem Kilometer Straße ist lediglich begrenzter Raum vorhanden, der den Fahrzeugen zur Verfügung steht. Typischerweise liegt die Kapazität einer Straße bei 1'500 bis 2'500 Fahrzeugen pro Stunde und Spur, wenn sich die Fahrzeuge mit einer Geschwindigkeit von 80-100 km/h bewegen. Schnelleres und langsameres Fahren verringert die Kapazität.

Das Sättigungsproblem beginnt, wenn die Nachfrage nach diesem Raum größer ist als das Raumangebot. Etwa 50 Prozent der Staus entstehen durch Überlastung des Straßennetzes. Hinzu kommt eine zeitliche Verzögerung bei der Auflösung eines Staus. Ein bis zwei Sekunden vergehen, bis ein Fahrer sein Fahrzeug an der Staufront wieder startet und eine Straßenlänge von 5 bis 10 Meter freigibt.

Somit wandert die Staufront mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 15 km/h gegen die Fahrtrichtung. Es kommt in nachgelagerten Streckenabschnitten zu Staus, obwohl die ursprüngliche Stauursache in einem anderen Autobahnabschnitt bereits beseitigt ist. Dieser Effekt ließe sich nur stoppen, wenn alle Fahrzeuge konstant mit identischer Geschwindigkeit fahren könnten. Da dies aufgrund des" Faktors Mensch" nicht der Fall ist, werden immer wieder Staus entstehen.

Stau ist immer schlecht. Er zehrt an den Nerven der Autofahrer, schädigt die Umwelt und ist schlecht für die Wirtschaft. Aber wie sehr schädigen Staus eigentlich die Wirtschaftsleistung eines Landes? Es gibt zwar noch kein allgemein anerkanntes Modell zur Berechnung des volkswirtschaftlichen Schadens, der durch Staus entsteht. Man geht jedoch davon aus, dass sich der volkswirtschaftliche Schaden weltweit jedes Jahr in die Milliarden belaufe.

Axel Ockenfel regt nun an, die direkten Verursacher an den Kosten zu beteiligen: "Derzeit bezahlen die Verkehrsteilnehmer, die Staus verursachen, der Umwelt schaden und dadurch sogar Kosten verursachen, genau so viel wie diejenigen, die daran nicht beteiligt sind. Ohne Gebühr bedeutet das, dass die Allgemeinheit diese Verkehrsteilnehmer subventioniert. Das ist unfair."

Eine Gebühr für die Straßennutzung würde diese Kosten offenlegen und Staus eliminieren. "Wenn die Gebühr sich dem Verkehrsaufkommen und der Situation auf der Straße in Echtzeit anpasst, also etwa zur Rush-Hour teurer ist als gegen Mittag, kann jeder die für sich passende Route auswählen. So wie es jetzt auch bei Navigationssystemen funktioniert", erläutert Peter Cramton. "Im Endeffekt werden so Hauptverkehrsadern entlastet, der Verkehr fließt besser und es wird weniger CO2 ausgestoßen."

Technisch wäre eine dynamische Straßengebühr in Echtzeit schon heute umsetzbar. Navigations- und Telekommunikationssysteme, GPS-Daten und Apps können sowohl Fahrern Informationen zur Verfügung zu stellen als auch das Verkehrsaufkommen abbilden und vorhersagen. "Dabei muss man natürlich ein System entwickeln, das eine akzeptablen Kompromiss zwischen der Bereitstellung persönlicher Daten und der Privatsphäre darstellt", so Cramton.

Moderne Kryptologie könnte den Betreibern der Systems ermöglichen, die Gebühren zu erheben, ohne dass Menschen überhaupt Zugriff auf die Daten haben. Bedenken, dass die Gebühr sozial schwache Personen benachteiligt, da sie eine Gebühr stärker träfe, treten die Wissenschaftler entgegen und entwickeln entsprechende Ideen

"Die Bepreisung muss dynamisch sein und Optionen bieten. Man stelle sich vor, die linke Spur von regelmäßig verstopften, mehrspurigen Fahrbahnen wird bepreist. Auf der linken Spur ist der Verkehrsdurchfluss dadurch größer, weil Verstopfungen vermieden werden. Dies wiederum bedeutet, dass auch der Verkehrsfluss auf der rechten Spur verbessert wird", sagt Ockenfels. "So hat jeder etwas davon."    

Ein weiterer Ansatz wären Drohnen, die als vielversprechende Technologie Straßen entlasten könnten. Zum Beispiel ist es vorstellbar mit ihnen schon in naher Zukunft den Lieferverkehr von der Straße in die Luft zu verlegen. Dadurch würden die Lieferwege deutlich kürzer und Pakete würden wesentlich schneller den Kunden erreichen. Bei der Brandbekämpfung könnten Drohnen voraus fliegen und den Feuerwehrleuten ein erstes Bild vom Einsatzort liefern. Zahlreiche weitere Einsatzszenarien sind denkbar.

Bis die Technologie jedoch flächendeckend kommerziell eingesetzt werden kann, müssen noch einige Herausforderungen gemeistert werden. Zum Beispiel die Frage der Kommunikation zur Steuerung und Ortung. Diese muss stabil und überall verfügbar und möglichst günstig sein und natürlich auch außer Sichtweite funktionieren.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI in Berlin glauben eine Lösung gefunden zu haben: Sie rufen die Drohne einfach an. Andreas Scheuer, Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur: "Wir brauchen eine neue deutsche Dynamik für die Zukunft der Mobilität. Dazu sind nachhaltige Ideen, Mut und Entschlossenheit gefragt."

Zur Publikation ⇒ DIO - 10.1038/d41586-018-05836-0

Verkehrsthemen erörtert

(Quelle: UNI.kln/HIN)