Grüne Welle für Radfahrer: Definition, Innovationen und Herausforderungen

Die "Grüne Welle" im Verkehr ist ein Konzept, das darauf abzielt, den Verkehrsfluss auf Straßen zu optimieren und Fahrzeugen, einschließlich Fahrrädern, ein kontinuierliches Durchfahren von mehreren aufeinanderfolgenden Ampeln zu ermöglichen. Im Endeffekt würde das nicht nur weniger gestresste Verkehrsteilnehmer bedeuten, sondern auch verlässliche Transporte, pünktliche Busse, einen geringeren Lärmpegel und weniger Schadstoffe.

Definition der Grünen Welle

Eine Grüne Welle im Verkehr wird dann erzeugt, wenn mehrere hintereinander folgende Ampeln so aufeinander abgestimmt sind, dass die Fahrzeuge bei einer bestimmten Geschwindigkeit ungehindert die Kreuzungen durchqueren können. Grüne-Welle-Systeme sind vor allem dazu da, Stop-&-Go-Vorgänge zu minimieren, denn diese verursachen mehr CO2-Emissionen als nötig. Bei einer Grünen Welle werden deshalb mehrere benachbarte Ampeln einer Straße so geschaltet, dass Fahrzeuge ungehindert passieren können.

Wie funktioniert die Grüne Welle?

Das Erfolgsrezept der Grünen Welle ist ein einheitlicher Ampeltakt. In den meisten Städten läuft dieser im 90-Sekunden-Takt. Um den Verkehrsfluss aufrechtzuerhalten, müssen dabei alle Verkehrsteilnehmer (z. B. Fußgänger, Autos, Fahrräder, Straßenbahnen) berücksichtigt werden, d. h., dass innerhalb dieses Zeitraumes jeder einmal eine grüne Phase zugeteilt bekommen muss. Allerdings funktioniert die Grüne Welle nur dann, wenn sich viele Fahrzeuge gruppieren und einheitlich unterwegs sind. Nur so gelangt diese Gruppe von Autos ohne Rot durch die Stadt. Da es viele Störfaktoren gibt und die Reaktionszeiten vieler Fahrer eher langsam sind, profitieren nur die ersten Fahrzeuge eines Pulks vom Vorteil der Grünen Welle.

Im Fokus sollen aber nicht nur Automobile, sondern auch andere Verkehrsteilnehmer wie Fahrräder stehen. Hier gibt es alternative Ideen wie einen grünen Ampel-Pfeil für abbiegende Radfahrer. Damit Verkehrssysteme aber reibungslos funktionieren können, müssen in Zukunft alle Ampeln bzw. sogar alle Verkehrsteilnehmer digital vernetzt sein und miteinander kommunizieren.

Innovative Projekte für Radfahrer

Leezenflow in Münster

Dank eines digitalen Pilotprojektes profitieren Radfahrer in der Alteburgstraße ab sofort von einer „Grünen Welle“. Auf der rund zwei Kilometer langen Strecke erfasst die von der Firma Siemens entwickelte App Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des Radlers.

Wenn das Fahrrad virtuelle Auslösepunkte an der Strecke passiert, meldet die App die Aktivierung an die Verkehrszentrale, die wiederum einen Befehl an die Ampelsteuerung gibt und für grünes Licht sorgt. Ein großer Vorteil für Radfahrer, der aber auch mehr Sicherheit für alle anderen Verkehrsteilnehmer mit sich bringt: Autos beschleunigen an Ampeln schneller als Fahrräder. Schaltet eine Ampel von Rot auf Grün, dauert es eine gewisse Zeit, bis ein Radfahrer an einer Kreuzung auf gleicher Höhe mit den Autos ist.

„Leeze“ nennen die Münsteranerinnen und Münsteraner liebevoll ihren Drahtesel. Der Ausdruck stammt aus dem regionalen Soziolekt Masematte. Kaum eine andere deutsche Stadt verfügt über ein derart gut ausgebautes Radwegenetz. Die Idee - inspiriert von ähnlichen Ansätzen aus Dänemark und den Niederlanden - entstand 2019 im Rahmen des „Münsterhack“, einem Wettbewerb der münsterschen Tech-Szene.

Inzwischen steht fest: Das Angebot soll im Rahmen des münsterschen Modellprojekts Smart Cities (MPSC) ausgebaut werden. Der Leezenflow hat einen nachweislich positiven Einfluss auf den Radverkehr: Weniger Menschen müssen vor einer roten Ampel anhalten. Darüber hinaus hatten mehr als 75 Prozent der Teilnehmenden einer Online-Umfrage angegeben, dass der Leezenflow die Qualität des Radfahrens erhöht.

Für Thomas Terstiege, Projektleiter der Stabsstelle Smart City in Münster, ist der Leezenflow ein tolles Beispiel für die „Smart City zum Anfassen“, das zugleich den Radverkehr attraktiver macht. Thomas Terstiege und sein Team möchten sich in der Weiterentwicklung des Leezenflows auch mit anderen Kommunen vernetzen.

„Die Idee ist nicht nur für Städte interessant, in denen schon viel Rad gefahren wird“, ist Terstiege überzeugt: „Tools wie ein Grüne-Welle-Assistent können ein Pull-Faktor für den Radverkehr sein.“ Da der Leezenflow eine Open-Source-Entwicklung ist, müssen Kommunen, die die Idee nachahmen wollen, nicht bei Null anfangen. Die Bauanleitung des Leezenflows inklusive Quellcode ist vollständig zum Nachbauen veröffentlicht.

Leezenflow wurde in einem agilen, iterativen Prozess entwickelt. Die erste Idee für die Lösung entstammt dem Hackathon „Münsterhack 2019“. Die Stadtverwaltung griff die Idee auf und setzte sie mithilfe einer Förderung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur als Prototyp um.

Innerhalb der Organisationsstruktur der Stadt Münster ist die Stabsstelle Smart City für die Koordination der Maßnahme zuständig. Für die Implementierung wurde mit der Fachhochschule Münster (Entwicklung des Gehäuses), der Universität Münster (Evaluation des Prototyps), dem Ingenieurbüro nts (Begleituntersuchung der neuen Standorte und der aktualisierten Visualisierung) sowie den Firmen Swarco, Ampeltechnik, und bCyber GmbH (Leezenflow-Programmierung und -Herstellung), der Firma Gipfelgold GmbH (Erklärvideo-Produktion) sowie der Initiative Code for Münster zusammengearbeitet.

Die Umprogrammierung der Ampelanlagen kostet pro Ampel rund 10.000 Euro. Die Kosten für Herstellung und Programmierung eines Leezenflows haben ca. 12.000 € betragen, dazu kommen noch ca. 1.400 € für eine On-Board-Unit. Die Gesamtkosten von 300.000 € sind als Obergrenze zu verstehen und wurden für die Installation von 10 Geräten in Münster (Installation, Testbetrieb, Evaluation und Beginn der Verstetigung) benötigt. Die Geräte sind Prototypen und wurden mit dem 3D-Drucker gedruckt.

Die Ursprungsidee von Leezenflow entstand bottom-up während des Hackathons „Münsterhack 2019“ und bildete die Bedarfslage im Münsteraner Radverkehr ab. Die Evaluation während des Tests des ersten Prototyps wurde unter Einbeziehung der Bürgerinnen und Bürgern durchgeführt, um Funktionalität und Sicherheit der Lösung sicherzustellen. Die Auswahl der Gerätestandorte ist ein kommunalpolitischer Prozess, den man in Abstimmung mit den jeweiligen Bezirksvertretenden vornahm.

Leezenflow ist eine Open-Source-Lösung, die unter Berücksichtigung der notwendigen Hardware eigenständig implementiert werden kann, ohne dass es proprietärer Soft- oder Hardware bedarf. Die Anzeige besteht aus einem Gehäuse und folgenden zentralen Hardware-Bestandteilen: Mini-Prozessor (Rasberry Pi und Betriebssystem Linux), Speicherkarte, Sensor für Temperatur, Eingangsspannung sowie Luftdruck und -feuchtigkeit, LTE-Router, Satelliten-Navigations-Antenne (GNSS), Cellular-Vehicle-to-Everything (C-V2C)-Antenne, LED-Panele.

Es ist zu berücksichtigen, dass jedes Leezenflow-Gerät initial eingerichtet werden muss. Die Daten, die im Rahmen von Radverkehrsprojekten in Münster gesammelt wurden, wie etwa „Stadtradeln“ und „Dein AppGrade“, wurden verwendet, um die Vorhersage der Erreichbarkeit von Ampeln durch die Durchschnittsgeschwindigkeiten des Radverkehrs auf stark frequentierten Strecken zu präzisieren. Mit der Implementierung der Lösung werden nun Ist- und Prognosedaten der Ampeln gesammelt. Diese werden mehrfach pro Sekunde über die Vehicle-to-Everything-Technologie (OCIT-Standard, sogenanntes SPaT-Telegramm) per Funk (mittels der Road-Side-Unit) gesendet.

PrioBike-HH in Hamburg

Die erste „Grüne Welle“ für den Radverkehr in Hamburg mit insgesamt fünf neu getakteten Ampeln wurde auf der Veloroute 3 in der Bogenstraße in Harvestehude eingerichtet (Kaiser-Friedrich-Ufer bis Beim Schlump). Hier geht es stadteinwärts zwischen 5:00 Uhr und 13:00 Uhr und stadtauswärts ab 13:00 Uhr flüssig voran, im Schnitt wurden im Mai täglich 3300 Radfahrende auf der Bogenstraße gezählt.

Eine Evaluation der Maßnahme hat bereits gezeigt, dass die neue Ampelschaltung, die zuvor nicht aufeinander abgestimmt war, keine negativen Auswirkungen auf den Kfz-Verkehr hat.Die zweite „Grüne Welle“ für den Radverkehr verläuft derzeit als Teil der Veloroute 1 stadtauswärts durch Ottensen (Bleickenallee über Kepler- und Arnoldstraße bis Lobuschstraße), hier sind sechs Ampeln aufeinander abgestimmt. Infrarotbasierte Verkehrszählungen in der Bleickenallee und Lobuschstraße aus dem Mai zeigen, dass dort im Schnitt täglich 5.000 Radfahrende unterwegs sind.

Für diese Strecke werden noch bis Juni Daten bezüglich der Auswirkungen auf andere Verkehrsarten gesammelt und daran eruiert, ob die Schaltzeiten optimiert werden können.

Anjes Tjarks, Senator für Verkehr und Mobilitätswende: „Wir denken in Hamburg den Ausbau des Radverkehrs ganzheitlich: Neben der Sanierung von Radwegen, dem Bau eines zusammenhängenden Radwegenetzes sowie der Anbindung der äußeren Stadt und Metropolregion durch Velorouten und Radschnellwege, setzen wir auch auf die Digitalisierung, um das Radfahren noch angenehmer und sicherer zu machen. Ein Teil des Projektes PrioBike setzt genau dort an. Insbesondere auf stark frequentierten Fahrradstrecken ist das sinnvoll, Ampeln aufeinander abzustimmen, um ein zügiges Vorankommen zu gewährleisten und auf diese Weise Komfort zu steigern und Reisezeiten zu verkürzen.“

Weitere Strecken für den Einsatz einer „grünen Welle“ für den Radverkehr sind bereits in Planung:

  • Lobuschstraße - Bleickenallee (stadtauswärts)
  • Ballindamm - Alstertor (Veloroute 5)
  • Eppendorfer Weg - Eppendorfer Landstraße
  • Ehrenbergstraße - Königstraße
  • Museumsstraße - Platz der Republik - Ottenser Marktplatz

Die angepasste Ampelschaltung wird im Rahmen des bundesgeförderten Projektes „PrioBike-HH“ eingerichtet, das zum Ziel hat mittels digitalen Technologien den Komforts und die Sicherheit im Radverkehr zu verbessern.

Das Projekt PrioBike-HH wird vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) bis 2024 gefördert, das Gesamtbudget beträgt rund 8 Millionen Euro.

Herausforderungen bei der Etablierung der Grünen Welle

Um eine ideale Grüne Welle für den Verkehr in beiden Fahrtrichtungen zu ermöglichen, müssten bestimmte Bedingungen erfüllt sein. Bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h müssten die Kreuzungen mit Ampeln beispielsweise genau 625 m weit auseinanderliegen. Nur so kann eine wirklich optimale Grüne Welle koordiniert werden. Zudem sind Automobile nicht die einzigen Teilnehmer im Straßenverkehr. Und dadurch kann das mühevoll konzipierte System schnell unterbrochen und durcheinander gebracht werden.

Folgende Faktoren können ausschlaggebend dafür sein, dass die Grüne Welle nicht reibungslos funktioniert:

  • Im innerstädtischen Verkehr müssen Fußgänger, Radfahrer, öffentliche Verkehrsmittel u. v. m. berücksichtigt werden. Berücksichtigt die Grüne Welle nur Autofahrer, leiden andere Verkehrsteilnehmer darunter.
  • Zwei Grüne Wellen können sich kreuzen.
  • Verkehrsströme können sich im Verlauf des Tages ändern. Manche Strecken lassen sich vormittags beispielsweise stadteinwärts besser leiten als stadtauswärts. Das kann sich später allerdings ändern.
  • Es gibt viele Gründe, warum Verkehr stocken kann. Darunter unterschiedliche Geschwindigkeiten, einparkende Fahrzeuge, Rückstau, öffentliche Verkehrsmittel, die in Haltestellen einfahren oder Fahrzeuge mit Tempolimit 30. Auch Fahrzeuge, die aus einer Nebenstraße in eine laufende Grüne Welle einbiegen, unterbrechen den Fluss.
  • Manchen Verkehrsteilnehmern muss Vorrang gewährt werden, was den Verkehrsfluss unterbricht.
  • Eine Grüne Welle ist oft nur für eine Straße bzw. in eine Richtung umsetzbar bzw. dann, wenn alle Ampeln in gleichmäßigem Abstand zueinander platziert sind. Da innerstädtische Straßen natürlich nicht von Anfang an zu diesem Zweck gebaut wurden, sondern nach und nach historisch gewachsen sind, sind die Abstände unregelmäßig.
  • Es gibt Faktoren, die den Verkehr überlasten: z. B. Veranstaltungen wie Märkte oder ein gerade beendetes Konzert. Autofahrer, die sich nicht an die zulässige Geschwindigkeit halten, blockieren das System.
  • Ampelsysteme müssen auch auf Schwankungen im Verkehr angepasst werden - z. B. durch Änderungen im Wetter, Baustellen und daraus resultierende Umleitungen oder neue Gewerbegebiete.

Um die Grüne Welle aufrechtzuerhalten, müssen Grünzeiten geschaltet werden, die eigentlich für den Querverkehr gedacht wären. Ist das Verkehrsaufkommen zu hoch und die Auslastung erreicht über 85 Prozent, bricht die Welle zusammen. Daher ist es nicht möglich, in der Hauptverkehrszeit Grüne Wellen zu schalten.

Doch "in einem Rutsch" in alle Richtungen und über längere Strecken geht leider physikalisch nicht. Das heißt für Münster: Wer die Steinfurter Straße stadteinwärts fährt bis zur Moltkestraße in Richtung Ludgeriplatz hat die Grüne Welle erwischt, wenn elf der 16 Ampeln auf dieser Strecke Grün zeigen.

Grün an zwei Dritteln der Ampeln - ein ambitioniertes Ziel. Es kann nur erreicht werden, wenn die Grünphasen möglichst gut aufeinander abgestimmt werden. Hinzu kommt, Münster ist nicht Manhatten. Das Straßennetz ist nicht am Reißbrett entstanden, sondern historisch gewachsen. Die Grüne Welle funktioniert nur mit einem einheitlichen Ampeltakt. In Münster ist das, wie in vielen Städten, ein 90-Sekunden-Takt.

Die Herausforderung der simultanen Grünen Welle

Schwierig wird es jedoch, wenn man versucht, beide Richtungen - also Hin- und Rückrichtung - gleichzeitig als Grüne Welle zu schalten. Dieser ideale Ampelabstand berechnet sich aus der erlaubten Geschwindigkeit und der festgelegten Umlaufdauer einer Ampelschaltung. Als Umlaufdauer wird dabei die Zeit von Grünbeginn über Gründauer und sogenannte Schutzzeiten bis zum neuen Grünbeginn bezeichnet.

Das heißt, alle Ampeln müssten in einem schachbrettartigen Straßennetz genau 625 Meter voneinander entfernt sein, um eine Grüne Welle für alle Richtungen zu ermöglichen. In München ist solch eine quadratische Anordnung von Straßen nicht gegeben. Stattdessen wechselt in der Münchner Verkehrssteuerung die Bevorzugung regelmäßig ab: Morgens ist die Grüne Welle stadteinwärts geschaltet, abends stadtauswärts.

Auswirkungen auf andere Verkehrsteilnehmer

Aber natürlich reicht es nicht aus, einen einzigen Straßenzug zu koordinieren. Im Klartext: Will man durch eine Grüne Welle eine Verbesserung des Verkehrsflusses in eine bestimmte Richtung erreichen, provoziert man unter Umständen gleichzeitig eine Verschlechterung in der jeweiligen Gegenrichtung.

Einige Bedürfnisse anderer Verkehrsteilnehmer*innen stehen einer optimal ausgereizten Grünen Welle entgegen. An Fußgängerfurten über mehrspurigen Hauptstraßen müssen lange Grünzeiten zum sicheren Überqueren der Fahrbahn eingeplant werden. Regelmäßig kommen Forderungen aus der Bevölkerung hinzu, die Grünzeiten insbesondere mit Blick auf ältere Fußgänger*innen noch zu verlängern.

Linksabieger beschweren sich häufig über starken Gegenverkehr und langes Arten an der Ampel. Erleichterung kann hier eine separate Signalisierung für Linksabbieger bringen. Allerdings bedeutes eine solches Signal, dass eine zusätzliche Phase geschaltet werden muss. Die Situation für die Linksabbieger verbessert sich spürbar. Nachteil: Die Grünzeit für die Grüne Welle innerhalb eines Umlaufes wird reduziert.

Priorisierung des öffentlichen Nahverkehrs

Müsste ein Bus an jeder Ampel stehen bleiben, käme er oft unpünktlich. Aus diesem Grund können Busse während der Fahrt über Funk bei Ampeln "GRÜN" anfordern. Das ist schön für die Fahrgäste - aber unter Umständen nachteilig für die Grüne Welle.

Alternative Lösungsmodelle

Es gibt auch andere Lösungsmodelle: Z. B. solche bei denen Radfahrer während der Fahrt grüne Ampeln anfordern können. Auch Busse können Ampeln anfunken, um freie Fahrt zu bekommen.

Die Notwendigkeit der Vernetzung

Bedenkt man all die Hindernisse, wird schnell klar, dass die Grüne Welle allein nicht durchsetzbar ist. Bis Autofahrer, Radfahrer, Busse, Straßenbahnen und Fußgänger in den Innenstädten sich reibungslos durch die Innenstädte bewegen können, braucht es ein Verkehrssystem, das lückenlos vernetzt ist und erfolgreich miteinander kommuniziert.

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