Stadtplanung: Die perfekte grüne Welle auf Berlins Straßen

Es ist zum Verzweifeln: Man fährt streng nach Vorschrift eine beliebige Hauptstraße entlang, will spritsparend und stressfrei durch Berlin kommen. Doch immer scheitert man an irgendwelchen Ampeln, die zum Anhalten zwingen oder gar verlocken, noch bei Dunkelgelb durchzurauschen. Ja, das ist lebensgefährlich. Aber ist es denn so schwer, eine grüne Welle zu programmieren?! Denkt man. Und hegt vielleicht den Verdacht, dass den Leuten das Autofahren verleidet werden soll. Höchste Zeit, dieser Frage nachzugehen.

Die Antwort gibt es in einem Bürotrakt des Tempelhofer Flughafengebäudes, bei der Verkehrslenkung des Senats. Hier arbeitet Claudia Schiewe als Leiterin des Referates Verkehrszeichen und Lichtsignalanlagen. Sie hätte ebenfalls Grund zu verzweifeln. Jeden Morgen auf dem Weg zur Arbeit muss sie erleben, wie ihr Tagwerk am wahren Leben scheitert. An der Unzulänglichkeit des Auto fahrenden Menschen, der mal zu schnell fährt und mal trödelt. Der auf Busspuren parkt, sich auf zugestaute Kreuzungen drängelt oder einfach nur zu zahlreich zur selben Zeit in dieselbe Richtung will. Und dann mit allen anderen im Chor klagt, dass alle Verkehrsprobleme auf einen Schlag lösbar wären, wenn man nur wollte: mit einer grünen Welle. So weit die Theorie.

Die Praxis beschäftigt die Berliner Verkehrsplaner mindestens seit den 60er Jahren und füllt Hunderte Aktenordner. „Viele glauben, dass wir aus der Ferne kurzfristig die Grünzeiten an den Ampeln verteilen und anpassen können“, sagt Claudia Schwiewe. Dabei ist die Schaltung der rund 2100 Berliner Ampeln derart aufwendig, dass der Senat die Planung der Ampelsteuerung seit den 90ern an externe Büros vergibt. Schiewe und ihre sechs Verkehrsingenieure prüfen dann deren Modelle – auf dem Papier und auf der Straße. Fast jede Ampelschaltung ist ein mühsam austarierter Kompromiss. Denn was hilft eine perfekt geplante grüne Welle, wenn der Stau von der nächsten großen Kreuzung im Berufsverkehr jede Verkehrsregelung hinfällig macht?

In Hamburg trafen sich auf Einladung des Straßenbetriebes kürzlich genervte Bürger und Verkehrsingenieure. Die Laien hatten nicht geahnt, welch eine Wissenschaft grüne Wellen sind. Und die Fachleute wussten nicht, dass die Laien das nicht wussten. Am Ende waren alle erschöpft – aber voller Verständnis füreinander. Auf diesen beiden Seiten kann nun jeder zum Experten werden.

Lesen Sie auf der nächsten Seite, wie die perfekte Grünwelle aussieht - in der Theorie.

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Die Theorie

Um das Grundprinzip der grünen Welle zu verstehen, hilft zunächst ein Blick auf den einfachsten Fall, den die obere Grafik zeigt. Hier fahren auf gerader Straße mit zwei Ampelkreuzungen zwei Autos: Auto A von links nach rechts, Auto B entgegen. Die Umlaufzeit der Ampeln – vom Beginn einer Grünphase bis zum Beginn der nächsten Grünphase – beträgt im Beispiel 90 Sekunden. Davon hat unsere Richtung 40 Sekunden Grün. Auto A fährt zu Beginn der Grünphase an der linken Ampel bei Sekunde null los und braucht

30 Sekunden bis zur zweiten Ampel. Die muss also nach 30 Sekunden ebenfalls auf Grün springen – oder möglichst noch etwas früher, damit Autofahrer A gar nicht erst bremsen muss. Autofahrer B bekommt an dieser Kreuzung ebenfalls in der 30. Sekunde Grün. Er fährt nun von der zweiten zur ersten Ampel. Weil er dafür ebenfalls 30 Sekunden braucht, erreicht er die erste Ampel in der 60. Sekunde des Schaltprogramms – und sieht Rot. Denn erst eine halbe Minute später hat die Ampel ihren 90-Sekunden-Umlauf absolviert und springt wieder auf Grün. Die grüne Welle funktioniert also nur in der Richtung von Auto A.

Um auch Auto B eine grüne Welle zu verschaffen, müssten die Umlaufzeiten beider Ampeln z.B. auf 60 Sekunden programmiert und ihre „Nulllinien“ um 30 Sekunden zueinander versetzt werden: Die erste Ampel zeigt von Sekunde null an Grün und dann wieder ab Sekunde 60 (wenn Auto B ankommt). Die Grünphase der zweiten Ampel beginnt bei Sekunde 30, Sekunde 90 usw.

Die perfekte grüne Welle gibt es nur einer Richtung

Theoretisch ließe sich diese grüne Welle für beide Richtungen durch die ganze Stadt verlängern. Doch dazu müsste diese Stadt nach amerikanischem Muster aus einem quadratisch angelegten Straßennetz mit immer gleichen Abständen zwischen den Kreuzungen bestehen. Die untere Grafik zeigt, dass schon eine weitere Kreuzung in etwas geringerem Abstand alles durcheinanderbringt: Auto A startet wiederum bei Sekunde null, passiert nach 30 Sekunden die zweite Kreuzung – und erreicht die dritte schon in der 50. Sekunde, weil der Weg dorthin kürzer ist als zur zweiten. Die dritte Ampel müsste also spätestens in der 50. Sekunde Grün sein, um Auto A freie Bahn zu verschaffen. Doch das bedeutet für Auto B, dass es in der 50. Sekunde an der dritten Ampel starten kann, in der 70. Sekunde die zweite Ampel erreicht und in der 100. die erste. Die zeigt dann aber noch 20 Sekunden lang Rot, bis ihr nächster 60-Sekunden-Umlauf beginnt.

Im wahren Leben kommen zu den unterschiedlich weit voneinander entfernten Kreuzungen auch noch die Menschen mit ihren Marotten: Morgens strömen sie massenhaft in

die Stadt und brauchen entsprechend lange Grünphasen einwärts, um nicht zum Dauerstau zu gerinnen. Nachmittags rollt alles umgekehrt. Und zwischendrin werden die

einen von Kurven, Straßenschäden und Tempo-30-Schildern gebremst, während andere sich von Ausfahrten oder Einmündungen her dazwischenmogeln und dann den bei Rot-Gelb nahenden Pulk ausbremsen, weil sie erst

beschleunigen müssen.

Eine Ecke weiter brauchen die vielen Linksabbieger eine eigene Ampelphase, die zwangsläufig zulasten des geradeaus fahrenden Gegenverkehrs geht.

Die Linksabbieger halten mit ihrer Grünphase nicht nur den Gegenverkehr auf, sondern auch die dazu parallelen Fußgänger. Die gehen vor allem spätabends bekanntlich lieber gleich bei Rot, statt ewig zu warten. Dagegen sollen kürzere Umläufe in Zeiten mit wenig Verkehr helfen. Aber allzu kurz dürfen sie auch nicht werden, denn der genormte Fußgänger muss schließlich mit seinem Tempo von 1,2 Metern pro Sekunde noch die andere Straßenseite erreichen können, bevor die nächsten Autos kommen. Je breiter die Straße, desto größer muss der Puffer sein.

Da all diese Phänomene auch für die Querstraßen gelten, wäre eine stadtweite grüne Welle Zauberei.

Lesen Sie auf der nächsten Seite, wie es in der Praxis aussieht.

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Die Praxis

Die unten stehende Grafik zeigt eine reale Schaltung der Ampeln entlang des Straßenzuges zwischen Ostbahnhof und Oberbaumbrücke. Aus dem Weg-Zeit-Diagramm lässt sich ablesen, wie flüssig Autofahrer die von East Side Gallery und O2-Arena gesäumte Strecke passieren können.

Die senkrechten Balkenpaare in der Grafik stehen für die grünen Ampeln an Kreuzungen – die jeweils linke für die Fahrtrichtung stadtauswärts (Ziffern in Quadraten), die rechte stadteinwärts (Ziffern in Kreisen). Im Bereich dazwischen liegt die Querstraße. Die X-Achse zeigt die Abstände der Kreuzungen in Metern. Auf der Y-Achse sind die identischen Umlaufzeiten sämtlicher Ampeln erkennbar: Alle 70 Sekunden wiederholt sich der Beginn der (als dicker Balken dargestellten) Grünphase.

Wir fahren zunächst vom Osthafen her stadteinwärts und starten unter der U-Bahn-Brücke, also rechts unten im Diagramm (1). Unsere Grünphase dauert von der ersten bis zur 22. Sekunde des Ampelumlaufs. Wir sind ganz vorn im Pulk und fahren mit Tempo 50 die 216 Meter bis zur Einmündung Tamara-Danz-Straße (2). Dort ist die Ampel bereits mit der neunten Sekunde Grün geworden, so dass wir locker weiterkommen zur Fußgängerampel vor der O2-Arena (3). Wie die Weg-Zeit-Linie unserer Fahrt erkennen lässt, wird dort ebenso rechtzeitig Grün wie an den nächsten beiden Ampeln an der Mildred-Harnack- (4) und der Marianne-von-Rantzau-Straße (5). An der Straße der Pariser Kommune dauert die Grünphase sogar schon eine Weile, als wir ankommen (6). Zum Glück, denn so konnten die vorher aus den Seitenstraßen eingebogenen Autofahrer rechtzeitig starten, ohne uns und die Nachfolgenden auszubremsen. Einzig an der Andreasstraße am linken Rand des Diagramms (7) kommen wir mit Tempo 50 eine Sekunde zu früh an. Aber da wir die Strecke kennen, nehmen wir einfach kurz den Fuß vom Gas: Ein paar km/h weniger und schon passt die grüne Welle auch hier. Vorausgesetzt, wir haben keinen Auswärtigen oder Unkonzentrierten vor uns, der unnötig stark abbremst und den Beginn der Grünphase verpasst: Jedes Zögern kann bei dichtem Verkehr der Anfang eines Staus sein.

Zu jeder Grünphase gehört auch eine Pufferzeit

Wenn wir dieselbe Tour noch einmal beginnen, aber erst im letzten Moment der Grünphase unter dem Viadukt der U1 starten (8), ist schon an der nächsten Ampel Schluss: Denn an der Tamara-Danz-Straße wurde in der 33. Sekunde Gelb (9). Wir sind erst fünf Sekunden später da – und müssen auf die nächste Grünphase warten (10).

Jetzt fahren wir dieselbe Strecke stadtauswärts, also von links unten nach rechts oben durchs Diagramm. Wenn wir an der Andreasstraße mit Beginn der Grünphase – also nach der 35. Sekunde des Ampelprogramms – starten (11), sind wir einige Sekunden zu früh an der Straße der Pariser Kommune (12) und müssen warten, bis nach der 68. Sekunde auch dort Grün wird. Danach sollten wir gemächlich auf die nächste Ampel zufahren (13) und alle weiteren locker passieren. Selbst die mit 22 Sekunden recht kurze Grünphase an der Oberbaumbrücke (14) stört uns nicht, sofern uns kein großer Rückstau von der vorherigen Rotphase aufhält. Mehr Grün ist an dieser Ecke nicht drin: Die restlichen 48 Sekunden des 70-Sekunden-Umlaufs werden für Linksabbieger und den enormen Querverkehr zwischen Warschauer Straße und Oberbaumbrücke reserviert. Und natürlich für die „Räumzeiten“, in denen Autos, Radler und Fußgänger die bis zu sieben Spuren am Ende ihrer Grünphasen noch sicher überqueren können.

Wenn wir auch diese Strecke noch einmal fahren, aber an der Andreasstraße nur das Ende der Grünphase in der 69. Sekunde erwischen (15), kommen wir auf einen Rutsch bis zur Mildred-Harnack-Straße (16). Sollten wir dort noch bei Gelb durchhuschen, ist aber an der Fußgängerampel dahinter unweigerlich Schluss: Sie hat fünf Sekunden vor unserer Ankunft auf Gelb geschaltet (17). Dass die anschließende Rotphase hier relativ kurz ist, hilft uns bei der Weiterfahrt (18) wenig: An der Tamara-Danz- Straße müssen wir umso länger warten (19). Kleiner Trost: Die Grünphase für die Gegenrichtung ist hier noch kürzer, wie der kürzere Balken zeigt. Grund dafür ist, dass die anderen zusätzlich die Linksabbieger aus unserer Richtung vorlassen müssen, die hier eine eigene Ampel haben.

Die beschriebene Tour basiert auf dem sogenannten „Festzeitprogramm“. Tatsächlich können die Grünphasen aber variieren, weil mehrere Ampeln an der Strecke verkehrsabhängig schalten: Sie registrieren den Andrang aus verschiedenen Richtungen und passen ihre Schaltzeiten dem jeweiligen Bedarf an. Hinzu kommen Tasten, mit denen Fußgänger vor der O2-Arena Grün anfordern können.

Lesen Sie auf der nächsten Seite, warum die BVG Vorrang hat.

Vorrang für die BVG

Es war beim Kundensprechtag des Fahrgastverbandes IGEB Ende September, als sich der Straßenbahnchef der BVG über mangelhafte Ampelschaltungen beklagte. Selbst auf der nagelneuen Strecke durch die Wista Adlershof könne die Tram ihren Fahrplan kaum einhalten, weil sie zu viel Zeit vor roten Ampeln verliere. Verantwortlich für das Defizit sei die Verkehrslenkung Berlin (VLB), die bei der Ampelprogrammierung den politisch gewollten Vorrang für die BVG nicht umsetze. Ausgebremst werde die Tram auch in Köpenick und Pankow.

Dabei hat das Land seit den 90er Jahren mehr als 50 Millionen Euro in die sogenannte BVG-Beschleunigung investiert. Nach Auskunft von BVG-Sprecherin Petra Reetz sind 885 Berliner Ampeln technisch dazu bereits in der Lage. 500 weitere sollen bis zum Jahr 2016 hinzukommen.

Den Vorwurf, dass das Durchschnittstempo von Tram und Bus seit mehreren Jahren kaum mehr steigt, lässt die Stadtentwicklungsverwaltung so allerdings nicht gelten: Die meisten Vorrangschaltungen für die Tram seien schon vor 2003 realisiert und seitdem nicht wieder abgeschafft worden. Maßstab fürs Durchschnittstempo sei der Fahrplan. Selbst wenn die Tram dort auf dem Papier nicht schneller geworden sei, fahre sie dank ihrer Vorrangschaltungen vielleicht pünktlicher. Die Maßgabe, bei der Überarbeitung von Ampelprogrammen die BVG zu bevorzugen, gelte unverändert weiter. Dass es „immer ein paar Anlagen“ gibt, an denen der Vorrang für die BVG nicht funktioniert, erklärt Behördensprecher Mathias Gille mit baustellenbedingten Abschaltungen und technischen Tücken: Mal funktioniere die Funk-Anmeldung von Bus oder Bahn nicht korrekt, mal sei eine Induktionsschleife (die z.B. den Bus erkennt) defekt, mal spinne das Steuergerät der Ampel, so dass diese ihr Festzeitprogramm abspule, statt nach Bedarf zu schalten.

Baustellen, Funkstille, Stau - alles Tücken für die BVG

Für die BVG geht es bei dem Thema um viel Geld: Werden die Stopps minimiert, lässt sich auf vielen Linien ein kompletter Umlauf – also ein Bus oder eine Tram samt Fahrer – sparen. Hinzu kommt der Wettbewerb der Verkehrsmittel: „Die größte Konkurrenz der BVG ist schon lange nicht mehr das Auto, sondern das Fahrrad“, sagt Reetz. Insofern sei es politisch durchaus denkbar, den Fahrradverkehr zu beschleunigen. Auch der Vorrang für Autos an Ausfallstraßen lasse sich gut begründen – wenn etwa am Frankfurter Tor die Tram von Warschauer oder Petersburger Straße länger warten muss, damit die Automassen auf der Frankfurter Allee halbwegs flüssig rollen können. Aber: Der Vorteil des einen Verkehrsmittels sei fast immer der Nachteil eines anderen. „Ich kann nicht jeden ein bisschen beschleunigen“, sagt Reetz. „Wir als Verkehrsunternehmen müssen die Prioritäten wissen, damit wir planen können.“

Im Idealfall ermöglicht die BVG-Beschleunigung Bus und Bahn die Passage von Ampelkreuzungen ohne Stopp. Dazu wird entweder die laufende Grünzeit verlängert oder vorzeitig abgebrochen, damit schneller wieder Grün wird. An manchen Kreuzungen, etwa mit schneller Tram auf separatem Gleis, kann die Ampel auch eine zusätzliche kurze Grünphase einschieben. Da aber der Normalzustand oft erst nach mehreren Umläufen wieder eingetaktet ist, gibt es an Knoten mit dichtem Bus- oder Tramverkehr praktisch kein Standard-Programm mehr.

Um sich freie Fahrt zu verschaffen, meldet sich das BVG-Fahrzeug automatisch per Funk bei der Ampel an. Kurz vor der Kreuzung folgt die Hauptanmeldung. Sie kann beispielsweise ans Türenschließen an einer Haltestelle vor der Ampel gekoppelt sein. Über ein Abmeldesignal erfährt der Ampelrechner schließlich, dass der Bus oder die Tram die Kreuzung passiert hat.

Die zeitlichen Grenzen für die Vorfahrt der BVG sind für jede Ampel programmiert. Doch die beste Vorrangschaltung scheitert, wenn etwa ein Lieferwagen die Busspur blockiert oder sich Autos auf den Straßenbahngleisen stauen. Und wenn mehrere BVG-Fahrzeuge aus kreuzenden Straßen nahen, muss die Ampel Prioritäten setzen. Schon dabei zeigt sich, dass der Vorrang des einen zum Nachteil des anderen wird. Hinzu kommt die Verkehrssicherheit: Der Fußgänger, der zur Haltestelle der nahenden Tram auf der Mittelinsel eilt, sollte möglichst bei Grün über die Straße dorthin rennen.

Theoretisch könnten Ampeln von vornherein fürs Tempo von Bus und Bahn optimiert werden. Praktisch aber ist das wegen der unterschiedlich langen Stopps an Haltestellen unmöglich.