Die revolutionäre Idee des Professors: Der Verkehr steuert die Ampeln

Dirk Helbing hat ein neues Verkehrsleitsystem entwickelt. Es verkürzt die Wartezeiten an Ampeln und vermeidet Staus. Die Neuheit schont die Umwelt – und die Nerven.

«Im richtigen Moment zu warten, bringt uns am Ende schneller voran»: ETH-Forscher Dirk Helbing.

«Im richtigen Moment zu warten, bringt uns am Ende schneller voran»: ETH-Forscher Dirk Helbing. Bild: Dominique Meienberg

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Er könnte in die Geschichte eingehen – als Mann, der Zürichs Verkehr revolutioniert hat. Dirk Helbing, 47-jähriger ETH-Professor aus Deutschland, ist einer der bekanntesten Verkehrs- und Komplexitätsforscher weltweit. Er wirkt zurückhaltend, will um seine Person kein Aufheben machen. Die Sache stehe im Vordergrund, sagt er. «Zürich kann Pioniergeist beweisen.»

Helbing hat ein System entwickelt, das die Stadt Zürich gleich mehrfach entlasten soll: von Lärm und Dreckluft, von Blechkolonnen sowie entnervten Autofahrern, Tramchauffeuren, Velofahrern, Fussgängern. Die Idee: Nicht mehr die Ampeln steuern den Verkehr, sondern der Verkehr die Ampeln. Ein Paradigmenwechsel. Das Ziel: ein «selbstheilendes Verkehrsleitsystem».

Heutiges System fehleranfällig

Was utopisch klingt, ist knallharte Wissenschaft. Worum gehts? Im Verkehrsleitsystem von Helbing misst jede einzelne Ampel mittels Detektoren die Zahl und Geschwindigkeit der sich nähernden Fahrzeuge. Dank Kommunikation mit den benachbarten Ampeln kann jede Ampel berechnen, wann und wie lange sie auf Grün schalten müsste, um die Fahrzeuge ohne anzuhalten vorbeizulassen. Dies führt automatisch zur Koordination der Verkehrsströme und zu einer neuen Art von grünen Wellen.

Heute ist dies anders. In der Regel werden die Ampeln für typische Verkehrslasten programmiert, etwa für einen klassischen Montagmorgen oder die Zeit nach einem Fussballspiel. «Im Verkehr gibt es aber keine typische Situation», sagt Helbing, «die Warteschlangen variieren extrem.» Städtischer Verkehr sei ein komplexes System, beeinflusst durch viele Faktoren, nicht zuletzt durch den Zufall. Schwillt der Verkehr an oder stockt er, etwa durch einen Unfall oder einen stehenden Lieferwagen, führt das schnell zu Rückstaus.

Versagen im falschen Moment

Das Problem: Bis heutige Ampelschaltungen reagieren können oder Umleitungen eingerichtet sind, fliesst der Verkehr unvermindert auf die Störstelle zu, sodass der Rückstau stetig grösser wird. Irgendwann läuft der Strassenabschnitt voll, und es werden benachbarte Verkehrsströme behindert. So könne sich eine zunächst lokale Verkehrsstörung schnell grossflächig ausdehnen, sagt Helbing. Verhängnisvoll ist laut dem Professor, dass das Strassennetz just dann an Kapazität verliert, wenn es am besten funktionieren sollte: während der Rushhour morgens und abends.

Ein Kollaps lässt sich verhindern, wenn es gelingt, die Störstelle schnell zu entlasten, indem der Verkehr auf noch nicht überlastete Strassen gelenkt wird. «Möglich ist dies nur mit einer flexiblen Lichtsignalsteuerung, welche in Sekundenschnelle reagiert», sagt Helbing. Und zieht den Vergleich mit dem Polizisten am Central heran, der den Verkehr intelligent steuert. Sein System funktioniere deshalb so gut, weil sich benachbarte Kreuzungen aufeinander abstimmten, sagt Helbing. Minimiere jede Kreuzung die Wartezeiten dagegen ohne Rücksicht auf die anderen, führe das anderswo zu Störungen. «Es braucht den Blick fürs Umfeld, um die Grünzeiten zu harmonisieren», sagt Helbing. «Im richtigen Moment zu warten, bringt uns am Ende schneller voran.»

Die Herausforderung: Die Stadt Zürich überzeugen

Technisch ist das neue System mit der Sensor- und Computerinfrastruktur in Zürich laut Helbing leicht umsetzbar. Die grosse Herausforderung liegt woanders: zu verstehen, wie komplexe Systeme funktionieren, und in der Kunst, mathematische Formeln dafür zu finden. Helbing musste an die Grenzen seiner Denkkraft gehen: «Es war meine bisher schwierigste Studie.»

Eine Herausforderung bleibt: die Stadt Zürich von der Idee zu überzeugen. Helbing steht in Kontakt mit der zuständigen Verkehrsbehörde. Die Fachleute hätten das neue Steuerungsprinzip auf Herz und Nieren geprüft. Sein System habe auch finanzielle Vorteile für die Stadt: Steuere sie den Verkehr richtige, spare sie Teer. Und damit Geld. Helbing lobt das Bemühen des Stadtrats, Zürich zu einem kleinen Silicon Valley zu machen – ein Hort für helle Köpfe in der Wissenschaft und Kreativwirtschaft. Dieses Projekt – es heisst «eZürich» – ist dem Stadtrat so wichtig, dass er es zu einem seiner Legislaturziele erklärt hat. «Worauf warten wir also noch?», fragt Helbing.

Dresden startet bereits Testlauf

Ebenso «fantastisch» findet Helbing die fortschrittliche Verkehrspolitik der Stadt. Aber die ehrgeizigen Ziele Zürichs seien nur durch Innovation zu erreichen. Ums Geld geht es Helbing nicht, wie er versichert. «Es wäre nur schade, wenn eine Chance verpasst würde.» Zürich könnte seiner Ansicht nach Vorreiter sein und das System weltweit exportieren.

Doch Zürich, so lässt er durchblicken, muss sich sputen. Denn dort, wo er die zündende Idee vor sieben Jahren hatte, ist man schon einen Schritt weiter: In Dresdens Innenstadt startet demnächst ein Testlauf – mit Helbings System. Ein involvierter Fachmann sagt, die Ergebnisse der Simulationsstudie am Bahnhof Dresden Mitte seien vielversprechend. Das System funktioniere auch unter schwierigen Verkehrsbedingungen und könne Busse und Bahnen schneller sowie pünktlicher machen. (Tages-Anzeiger)

(Erstellt: 14.05.2012, 06:46 Uhr)

Selbstheilendes Strassennetz
(Bild: TA-Grafik mt)

Dirk Helbing

Milliardenauftrag in Aussicht
Dirk Helbing ist seit 2007 Professor für Soziologie an der ETH Zürich. Er beschäftigt sich hauptsächlich mit Modellbildung und Simulation. Zuvor war er während sieben Jahren in Dresden als Professor für Verkehrsökonomie und -modellierung tätig, ebenso als geschäftsführender Direktor des Instituts für Wirtschaft und Verkehr.

Der 47-Jährige studierte im deutschen Göttingen Physik und Mathematik, in Stuttgart promovierte und habilitierte er in Theoretischer Physik. Anschliessend arbeitete er als Wissenschaftler in Israel, den USA und in Ungarn. Helbing gehört zu den am meisten zitierten Verkehrsexperten.

Zu seinen grossen Leistungen gehört, dass er die Pilgerschaft in Mekka sicherer gemacht hat. Er hat zudem aufgeklärt, wie es 2010 an der Love-Parade in Duisburg zur fatalen Massenpanik kommen konnte. Helbing ist wissenschaftlicher Koordinator des Grossforschungsprojekts Futur ICT, wobei ICT für Information and Communication Technologies steht. Futur ICT ist eines von nur noch sechs Pilotprojekten, die um EU-Flagship-Förderung buhlen. Auf Ende Jahr hin will die EU-Kommission zwei für die Menschheit besonders wertvolle Projekte zu Forschungs-Flaggschiffen erklären. Diese sollen über zehn Jahre mit je einer Milliarde Euro gefördert werden.

Die Reaktion der Stadt

Zürich hat Angst vor Mehrverkehr – wenn Helbings Plan zu gut funktioniert
Die Stadt hat sich Dirk Helbings Verkehrsleitsystem bereits präsentieren lassen. Offen ist, ob sie einen Testlauf wagt. «Wir wollen wissen, ob das System der Stadt wirklich etwas bringt», sagt Heiko Ciceri, Sprecher der zuständigen Dienstabteilung Verkehr (DAV) im Polizeidepartement von Daniel Leupi (Grüne). Noch seien zu viele Fragen offen, etwa zur benötigten Infrastruktur, zu den Kosten und zum Zeitpunkt einer möglichen Einführung. Klären muss die DAV auch, ob das System mehr Kapazitäten für den Fuss- und Veloverkehr sowie ÖV bringt. Oder ob es am Ende nicht gar zu unerwünschtem motorisiertem Mehrverkehr führt. Letzteres wäre laut Ciceri theoretisch möglich, wenn das System tatsächlich funktioniere und es folglich attraktiver werde, im Auto in die Stadt und innerorts zu fahren.

Helbing sagt, es gehe nicht vorwärts mit dem Projekt. Dass der DAV der Mut zur Innovation fehlt, bestreitet Ciceri, man sei erst seit April 2011 «in vertieftem Kontakt». Er betont, das heutige System der Stadt Zürich funktioniere sehr gut.

Das jetzige Zürcher Modell wird aus der DAV-Zentrale an der Mühlegasse in der Altstadt gesteuert. Die 2500 Signale auf Stadtgebiet werden dort laut Ciceri programmiert. Die DAV könne «innerhalb von fünf Minuten» Umprogrammierungen vornehmen, wie Ciceri sagt.

Im System Helbing hingegen reagieren die Signale autonom und «in Sekundenschnelle» – ein gewichtiger Unterschied. Dass sich während der Rushhour an vielen Orten gleichwohl Blechkolonnen bilden, will Ciceri nicht als Versagen des Zürcher Modells gewertet haben. Vielmehr seien zu viele Fahrzeuge gleichzeitig unterwegs – und die Strassenkapazitäten ausgeschöpft.

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