#Ampelsysteme in Großstädten: Wie funktionieren die eigentlich? Was steckt dahinter und welcher Wartungsaufwand ist nötig? Wir haben uns das Ampelsystem der Stadt Frankfurt am Main beim #Straßenverkehrsamt Frankfurt einmal genauer angesehen. Joachim Bielefeld hat eine besondere Beziehung zu den Sekunden.

„Am liebsten ist es mir, wenn sich kein Verkehrsteilnehmer beschwert. Aber wenn sich jemand beschwert, dann alle“, sagt Joachim Bielefeld vom Straßenverkehrsamt Frankfurt am Main. „Dann weiß ich, dass das System ausgewogen funktioniert“. Joachim Bielefeld ist der Chef aller Signalanlagen in Frankfurt und damit der Chef von 830 rotgelbgrün anzeigenden Datenlieferanten. Er ist ein Sekundenkämpfer, denn eine Sekunde bedeutet ihm mehr als manch anderem sein ganzes Leben. Eine Sekunde ist für ihn keine Zeiteinheit, sondern eine Maßeinheit von exakt Zweimetervierzig.

Moderne Verkehrsplanung sei ein einziger Kampf um die Sekunde. „Den Eindruck hat man als Autofahrer, wenn man im Stau an der Ampel steht, aber gar nicht, Herr Bielefeld.“ Von diesem Satz lässt er sich nicht irritieren, denn er sieht das Netz als ein Ganzes mit nördlichsten, südlichsten, östlichsten und westlichsten Signalknotenpunkten. Die dann so getaktet sind, dass, wenn einer im Norden rein will, ein anderer im Süden noch gemütlich über die Ampel gehen kann.

„Unruhig getaktete Ampeln im Bankenviertel“

Das Straßenverkehrsamt in Frankfurt wirkt wie ein Kurhaus. Lange lichte Gänge mit neuester Technik. In der Kaffeeküche unterhält man sich über einen Stau im Bankenviertel, weil die neue Baustelle von einer „nervösen Ampel“ reguliert wird. Und schlimmer noch: Die Ampel reagiert autark, ist nämlich nicht ins übrige Netz eingebunden. Wenn die Straßenbahn dann kommt, weil sie mit ihren Signalen alle anderen Taktungen bestimmt, kommt es seit neuestem zum Stau, denn besagte autarke Baustellenampel setzt sich über die Straßenbahn hinweg und funkt parallel dazwischen – im wahrsten Sinne des Wortes.

„Autofahrern geht das Theater natürlich auf die Nerven, aber was will man da machen. Ich könnte die Straßenbahn jetzt anders takten, aber dann haben wir 100 unzufrieden Kunden des öffentlichen Nahverkehrs gegenüber 20 unzufriedenen Autofahrern an dieser Baustelle. Lohnt sich also nicht an der Uhr zu drehen.“

Im Straßenverkehrsamt wird manchmal auch per Hand gemessen.

Fangen wir ganz unten an und gehen zurück zum Anfang, Stichwort Sekundenkampf. Dass wir im Stau stehen, haben wir allem Möglichem zu verdanken. Das Ampelsystem einer Großstadt ist nichts anderes als eine sehr genaue Analyse von Signalanlagen. Ein Rechenzentrum sammelt die Daten, analysiert sie und bringt tolle Zusammenhänge ans Tageslicht. Joachim Bielefeld und sein Team macht aus Erkenntnissen dann Lösungen. Und Simulationen am Rechner weisen ihnen den Weg, wenn Uneinigkeit im Team herrscht.

Hört sich einfach an. Aber das System ist hochkomplex und nicht ganz so durch automatisiert wie beschrieben. Wenn eine neue Ampel ins System kommt, liegen am Anfang noch immer Lineal und Bleistift auf Joachim Bielefelds Tisch. Er berechnet den neuen Knotenpunkt (diese neue Ampel) dann erst einmal manuell ganz neu.

„Unsere Aufgabe ist es, die Belange aller Verkehrsteilnehmer auf den Verkehrsflächen (er meint damit die Straße) so zu beordnen (er meint damit die Organisation), dass keiner zu Schaden kommt, dass keiner unnötig wartet, dass alle zufriedengestellt werden – und das bei eingeschränkten Ressourcen an Platz und Zeit.“

„Die schwächsten im System bestimmen die Schaltung“

Autofahrer treffen auf Radfahrer, auf Busse, Straßen- und Fußgänger. Fußgänger wiederum können Kinder, alte Menschen oder auch Mobilitätseingeschränkte sein. Zu den Mobilitätseingeschränkten gehören Sehbehinderte genauso wie Rollstuhl- und Rollatorenfahrer. Und so weiter. Die schwächsten bestimmen in dem System die Schaltung: die erste Taktung. Aber wer oder was bestimmt letztendlich, ob die Bahn eine oder eine halbe Minute länger im Süden steht? Im Grunde das Lineal von Joachim Bielefeld. Es zeigt, ob auf einer imaginären Fahrlinie Konflikte durch den „feindlichen“ Verkehrsstrom drohen. Und sie drohen immer. Dann gehen in die Berechnung ein:

Fahrzeit, Schutzzeit, Geschwindigkeit, Einfahrweg, Fahrzeuglänge, Rotphasen, Gelbphasen und noch so einiges mehr, von dem ein Verkehrsteilnehmer noch nie gehört hat.

Und diese Berechnung muss er für jeden einzelnen Konflikt einer Kreuzung berechnen. Und jede Kreuzung. Ein Alptraum für Rechenschwache. Doch es wird noch komplizierter: Das Gebot der Stunde sind nämlich IVS – Intelligente  Verkehrssysteme, die alle Knotenpunkte einer Stadt koordinieren. Dabei arbeitet das System nicht nur mit Planspielen, sondern noch dazu mit historischen Daten. Da wird nicht nur ermittelt, was rein rechnerisch die beste Lösung (oder das kleinste Übel) ist, sondern es wird auch in Betracht gezogen, wie sich verschiedene Lösungen in der Vergangenheit bewährt hatten. Da lernt das System aus seinen eigenen Fehlern.

Klingt intelligent! Ist aber noch nicht das Ende der Fahnenstange. Denn längst sind die Signalanlagen selbst intelligent und keineswegs stumpfe Befehlsempfänger.  Sie passen sich an ihre unmittelbare Umwelt an, und sie rechnen innerhalb ihrer Schaltphasen mit allen oben beschriebenen Verkehrsteilnehmern. Viele Fußgängerampeln zum Beispiel funktionieren verkehrsabhängig.

Kleine Tüten für 9 Sekunden

Es gibt in Frankfurt auf den Fußgängerampeln kleine Tüten – so genannte Infrarotdetektoren. Wenn ein Fußgänger zum Beispiel die Ampel gedrückt hat, schaut der Detektor, ob gerade ein Auto durchgefahren ist. Wenn nicht, schaltet der Detektor in der Tüte die Fußgängerampel sofort auf Grün und auf die Fußgängerbemessung. Wenn jetzt ein nächster Fußgänger die Straße überquert, läuft die Grünphase nach der standardisierten Zeit ab: 9 Sekunden. Läuft jetzt aber eine Kindergartengruppe oder Schulklasse, Seniorenverein oder was auch immer über die Ampel, dann wird die Grünzeit durch die Ampel selber, ohne menschliches Eingreifen, verlängert.

Wie sich diese Eigenmächtigkeit der Signalanlagen auf das sorgsam durchgerechnete Ampel-Planspiel auswirkt, können vermutlich nur Schach-Großmeister überblicken. Auf jeden Fall bedeutet es einen exponenziellen Anstieg der Datenmengen und einen enormen Bedarf an Echtzeitanalysen, um aus dem lokalen Vorteil der Bedarfssteuerung keinen städtischen Verkehrsinfarkt werden zu lassen.

Flexibilität ist der Schlüssel, denn ein System mit statischen Regeln wäre hoffnungslos überfordert.

„Wenn an der einen Seite ein Schräubchen gedreht wird, verändert sich gleichzeitig an einer anderen Stelle ebenfalls etwas. Das System passt sich immer an“, sagt Bielefeld.

Und er erwähnt auch das böse B-Wort: „Wenn man viele Baustellen mit mobilen Ampeln im System hat, erschwert es das ganze noch mehr.“ Und das ist erst der Anfang der Flexibilität. Die automobile Welt spricht längst von Car-to-Car Kommunikation. Die Autos sollen sich also untereinander verständigen und zugleich mit der Signalanlage „verhandeln“, wann sie mit Grün zu rechnen haben. Bei Festzeitsteuerung ist das kompliziert. Bei verkehrsabhängiger Steuerung übersteigt das die Intelligenz herkömmlicher Steuerungen wie die Entität MENSCH gehörig.

Es wird also immer schwieriger, das System in der Balance zu halten. „Deshalb müssen wir das letzte aus jeder Sekunde herausholen“, brummt Bielefeld. „Früher hat man einfach eine neue Straße gebaut, wenn zu viel Verkehr war oder noch eine Spur dran gepflastert. Jetzt sind wir in der Situation, wo die Städte fertig sind, wo keine neuen Flächen erschlossen werden können. Die bestehenden Ressourcen müssen den wachsenden Verkehr aufnehmen. Es wird eng für den Verkehr in Frankfurt und anderswo. Nur Leute wie Joachim Bielefelds mit seinem Lineal können dafür sorgen, dass es nicht zu eng wird.

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