Der Stau – das „unbekannte Wesen“

Von Klaus H. Frank

Welcher Autofahrer kennt das nicht: Der Verkehr fließt zäh auf der Autobahn, wird immer dichter, gerät ab und zu ins Stocken. Und irgendwann steht alles: Stau. Sicher ein Unfall oder eine Baustelle voraus, denken viele und halten beim Weiterfahren Ausschau nach der Ursache – denn von da ab, wenn der Autofahrer den sogenannten Flaschenhals passiert hat, sollte der Verkehr wieder fließen. Aber da ist nichts. Kein Unfall und auch keine Baustelle. Ein Stau aus dem Nichts.

Die meisten Autofahrer registrieren dies mit Frust. Stauforschern hingegen ist dieses Phänomen sehr wohl bekannt. Und die Erklärung hierfür ist in etwa 50 Prozent aller Fälle die simple Überlastung des Verkehrsnetzes durch zu viele Autos für zu wenig Straße. Untersuchungen haben ergeben, dass die Kapazität einer Straße bei 1500 bis 2500 Fahrzeugen pro Stunde und Spur liegt, wenn sich die Fahrzeuge mit einer Geschwindigkeit von 80-100 km/h bewegen. Werden es mehr Fahrzeuge oder liegen die Geschwindigkeiten höher,  gibt’s unweigerlich einen Stau.

Nun sollte man meinen, der Verkehrsminister könnte das Problem durch den Ausbau der Straßen von zwei auf drei oder drei auf vier Spuren lösen. Kurzfristig ja, sagen Stauforscher. Aber Autofahrer, die die Staustrecken durch eine andere Route umgangen haben, kehren nach dem Ausbau auf ihre alten Autobahnabschnitte zurück – bis es auch hier wieder Stau gibt.

Der Stau aus dem Nichts kann noch durch ein anderes Phänomen ausgelöst werden. Forscher sprechen vom Schmetterlingseffekt , der besagt, das kleine Ursachen eine oft unvorhersehbare große Wirkung haben können. Ursache ist hier der Faktor Mensch, der bei hohem Verkehrsaufkommen schon mit kleinsten Störungen, wie Spurwechsel oder Bremsen, einen Stau provoziert, der dann in der Regel erst weit hinter ihm entsteht. Japanische Forscher an der Universität Nagoya haben dies in einem Experiment nachgestellt. Dabei sollten 22 Fahrzeuge auf einer 230 Meter langen Strecke mit 30 km/h im Kreis fahren. Obwohl keiner der Testfahrer eigentlich einen Fehler beging, kommt die Kolonne nach nicht einmal einer Minute ins Stocken. Vermutlich war einer der Fahrer kurz unaufmerksam und ist dadurch langsamer geworden. Und schon war’s passiert. Der nachfolgende Fahrer muss bereits heftig bremsen, der nächste noch viel stärker. Es kommt zum Stau.

Warum eigentlich löst sich ein Stau, der auf der Autobahn quasi aus dem Nichts entstanden ist, nicht schnell auch wieder in Nichts auf, wenn nicht ein Unfall oder eine Baustelle die Ursache war? Stauforscher sagen, dass  ein bis zwei Sekunden vergehen, bis ein Fahrer sein Fahrzeug am Stauanfang wieder in Gang bringt. Von hinten aber kommen immer mehr Fahrzeuge hinzu, als vorne weiterfahren. So wandert der Stau mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 15 km/h nach hinten gegen die Fahrtrichtung – die Schlange wächst, wird länger und länger.

So wie Experten die Eigendynamik von Staus erforschen, so arbeiten sie auch an Lösungen, wie dieses Verkehrschaos vermieden werden kann. Das einfachste Mittel wäre ein generelles  Tempolimit. Das mindert die hohen Geschwindigkeitsunterschiede auf Autobahnen, die eine wichtige Ursache bei der Stauentstehung sind. Da ein Tempolimit jedoch kaum durchsetzbar ist, favorisieren Stauforscher flexible Leitsysteme, die auf die jeweilige Verkehrssituation abgestimmt werden können – also das Wetter berücksichtigen, Baustellen, Verkehrsaufkommen etc.

Noch idealer wären laut Stauforschern zuverlässige Simulationsmodelle, die einen Stau voraussagen, bevor er entsteht. Wenn Verkehrsteilnehmer dann gar nicht erst hinein fahren, sondern drum herum (und zwar nicht alle auf der gleichen Route), werde der Stau tatsächlich verhindert. Selbstzerstörende Prognose nennen das die Experten. Dafür bräuchte es eine zentral gesteuerte, intelligente Routenführung. Leider aber erleben Autofahrer täglich, wie weit Theorie und Praxis von Verkehrsfunk und Navigationssystemen bei der Routenführung auseinander liegen: Wenn die Infos beim Empfänger ankommen, steckt er meist schon mitten drin im Stau. Wer dann auf eine vorgeschlagene alternative Route ausweicht, kommt auch nur noch im Schneckentempo vorwärts, weil auch andere Autofahrer, die mit dem gleichen Navigationssystem unterwegs sind, die vorgeschlagene Ausweichroute wählen. Solche Erfahrungen sorgen für Frust. Viele Autofahrer ignorieren deshalb die Empfehlungen und folgen dem eigenen Instinkt.

Stauforscher arbeiten heute an  genaueren Warnsystemen, um das Vertrauen in die Technik zu verbessern. Deutschlands bekanntester Stauforscher Michael Schreckenberg von der Universität Duisburg-Essen sieht den eigentlichen Durchbruch jedoch erst dann, wenn Fahrzeuge untereinander kommunizieren (Car-to-Car-Technologie) oder Fahrzeuge mit der Verkehrsinfrastruktur „sprechen“, etwa mit Ampeln etc.(Car-to-x-Technologie). Schreckenberg benutzt für seine These gerne die Ameise als Beispiel und deren sogenannte „Schwarmintelligenz“. Ameisen handelten im Gegensatz zum Menschen sehr uneigennützig. „Sie sind selbstlos“, sagt der Forscher, sie orientierten sich an den Langsamen und geben ihre Erfahrungen prompt weiter.

Autofahrer hingegen denken oft – meist aus Überforderung – nur an sich selbst, betont Verkehrspsychologe Bernhard Schlag, Professor der TU Dresden. Ihnen sei es egal, ob andere ihretwegen bremsen müssten, weil sie selbst zu schnell fahren oder sich in eine enge Lücke drängeln. Genau dies seien die Faktoren, die den nachfolgenden Verkehr stören und damit Staus verursachen.

Die Ameisen haben dem Menschen allerdings etwas sehr Bedeutsames voraus:  Sie sitzen nicht isoliert und abgeschottet in rollenden Stahlkisten sondern kommunizieren permanent mit Berührungen und vor allem über chemische Signale mit jenen Ameisen, die im „Gegenverkehr“ unterwegs sind. Mit Pheromonen markieren sie, wie Schreckenberg sagt, den besten Weg zu einer Nahrungsquelle, informieren die Artgenossen auch über deren Umfang und warnen, dass eine Ameisenstraße von einem Platzregen weggeschwemmt wurde.

Dieses Prinzip der permanenten Kommunikation wollen Stauforscher auf den Straßenverkehr umsetzen, indem sie Fahrzeuge miteinander vernetzen. „Elektronische Assistenzsysteme ermöglichen Schwarmintelligenz auch für menschliche Verkehrsteilnehmer“, sagt der Stauforscher. So soll zukünftig ein entgegenkommendes Auto dem eigenen Fahrzeug mitteilen können, dass man geradewegs auf einen Stau zurast. Solch ein Frühwarnsystem in Echtzeit ist keine Utopie und könnte Autofahrer helfen, durch vorausschauendes Fahren Staus zu verhindern.

Utopie hingegen ist noch das autonome Fahren, mit dem Staus gänzlich verhindert werden könnten. Gerhard Fettweis, Leiter des Lehrstuhls für Mobile Nachrichtensysteme an der TU Dresden, sagt voraus: „Wenn das vollautonome Fahren kommt, dann werden diese Autos im Straßenverkehr klüger sein als wir. Sie werden dank aufeinander abgestimmter Systeme schneller reagieren, Situationen richtig einschätzen und damit Gefahren und Staus so früh erkennen, wie es einem Menschen nie möglich sein wird.“ Das könnte das Ende des Phänomens Stau sein.

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