"Mobilität in einer globalisierten Welt"

Tagung des Karlsruher Forums 'Ethik in Recht und Technik' am 14. Februar 2003

Telematik-Innovationen – Chancen für Mobilität und Umwelt

Günter Halbritter, Torsten Fleischer, Christel Kupsch

Forschungszentrum KarlsruheInstitut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)

Postfach 3640; D-76021 Karlsruhe

Schwierigkeiten des verkehrspolitischen Dialogs in Deutschland:

• Konkrete Vorstellungen auf der Zielebene

• Vorliegen pauschaler Voreinschätzungen zur Durchführbarkeit und Wirksamkeit von Maßnahmen

• Hemmnisse auf der Maßnahmenebene

Untersuchungen von ITAS/TAB zur Verkehrsproblematik:

• "Entwicklung und Analyse von Optionen zur Entlastung des Verkehrsnetzes und zur Verlagerung von Straßenverkehr auf umweltfreundlichere Verkehrsträger"(im Auftrag des Deutschen Bundestages)

• "Verkehr in Ballungsräumen: Optionen für eine effizientere und umweltverträglichere Gestaltung" (im Auftrag des BMBF)

• Innovationsstrategien für neue Techniken und Dienste zur Erreichung einer "nachhaltigen Entwicklung" im Verkehr –Vergleichende Analyse internationaler Erfahrungen und Interpretation für deutsche Umsetzungsbedingungen(im Auftrag des BMBF)

Verkehrspolitische Grundsatzerklärungen:

• Strategiepapier 'Telematik im Verkehr' des Bundesministeriums für Verkehr 1993, 1995 und 1998

• Forschungsrahmen der Bundesregierung 'Mobilität – Eckwerte einer zukunftsorientierten Mobilitätsforschungspolitik' von 1996

• Forschungsprogramm der Bundesregierung 'Mobilität und Verkehr' vom März 2000

• Klimaschutzprogramm der Bundesregierung vom Oktober 2000

• Verkehrsbericht der Bundesregierung vom Dezember 2000

Definition der Verkehrstelematik:

Das Kunstwort „Telematik“ verbindet Begriffe

Telekommunikation und Informatik.

Verkehrstelematik umfasst also Anwendungen von Datenverarbeitungs- und Telekommunikationstechniken für die Betreiber und Nutzer von Verkehrsmitteln.

Erfassung, Übermittlung, Verarbeitung und Nutzung verkehrsbezogener Informationen mit dem Ziel der Organisation, Information und Lenkung des Verkehrs sowie der Optimierung verkehrlicher Prozesse (Keller, Kämpf 2001)

Internationale Bezeichnung:

"Intelligent Transportation Systems" (ITS)

Systeme zur Information vor Fahrtantritt (pre-trip-info)

kollektive Verkehrsinformationssysteme für den Straßenverkehr (on-trip-info)

individuelle Informations- und Leitsysteme für den Straßenverkehr (on-trip-info)

Telematiksysteme für den öffentlichen Verkehr (on-trip-info)

Systematik von Telematik-Diensten (Verkehrsinformation):

Steuerungsphilosophie Inhalt Beispiel

reine Information Zustandsinformation Stauwarnung

informative Lenkung Zustandsinformation undEmpfehlung

Additive Wechselwegweisung

preisliche Lenkung Veränderung der Attraktivitäteiner Strecke oder einesNetzes

Road Pricing

restriktive Lenkung (Zustandsinformation)ordnungsrechtlich bindendeAnordnung und Anweisung

Sperrung einer Straße undUmleitungsempfehlungen

Inform ationen

Em pfehlungen

Preise

G e- und Verbote

Neue M obilitätsdienste

StrukturelleM aßnahm en

Verkehrs-inform ations-m anagem ent

Verkehrs-(system )-

m anagem ent

M obilitäts-m anagem ent

Koordinationsbedarf

"Entscheidungsspie-raum " derVerkehrsteilnehm er

M anagem ent-G egenstand

Inform ationen(interm odal)

Verkehrsablaufinterm odal

Angebot und Nachfrage

Intermodales Verkehrs- und Mobilitätsmanagement - Vorschlag für eine Strukturierung

• Systematisches und strategisches Engagement staatlicher Institutionen bei der Entwicklung und Einführung (deployment) der Verkehrstelematik in den USA

• Strategieentwicklung und Forschungsförderung zur Verkehrstelematik in der EU

• Erhebliches Engagement der Industrie im Bereich der Verkehrstelematik in Deutschland

Unterschiedliche Umsetzungskonzepte von Verkehrstelematiktechniken und -diensten

• Future transportation systems will be managed and operated to provide seamless, end-to-end intermodal travel for passengers regardless to age, dissability, or location

• Future transportation systems will be safe, customer oriented, performance driven and institutionally innovative, enabled by information from a fully integrated spectrum of computing, communications, and sensor technologies

The ITS Vision from the “National ITS Program Plan“

Bedingungen der Entwicklung und Einführung der Verkehrstelematik in den USA

• Systematische Planung und Durchführung der Projekte unter Koordinierung durch staatliche Institutionen

• Staatliche Förderung nicht nur für die Entwicklung sondern auch die praktische Einführung der Techniken

• Gesetzliche Verankerung der Förderung im TEA 21 (Transportation Equity Act)

• Staatliches Rahmenkonzept der nationalen Architektur

• Schwerpunkt staatlicher Förderung sind kollektive und nicht individuelle Systeme

• Infrastrukturelle Vorraussetzungen für aktive Verkehrslenkung wie Verkehrsdatenerfassung, ramp-metering, HOV-lanes

Untersysteme der nationalen ITS-Architektur

Untersuchungsschwerpunkte STORM KVM FRUIT verkehrsträgerübergreifende

Verkehrsdatenzentrale

zentrale Datenbasis, mitSchwerpunkt auf Daten desIndividualverkehrs

zentrale Datenbasis, mitSchwerpunkt auf Daten desöffentlichen Verkehrs

Systementscheidung für einezentrale Datenbasis

Leit- und Navigationssysteme dynamische Zielführung mitEURO-SCOUT

Integration von Informationenzum ÖV in EURO-SCOUT

Behandlung von EURO-SCOUTund SOCRATES

Verkehrslageinformation(RDS/TMC)

'manuelle' Meldekette fürRDS/TMC

automatische Meldekette fürRDS/TMC

Behandlung von RDS/TMC

dynamische P+R-Information Untersuchungen an drei P+R-Anlagen

Untersuchung an einer großenP+R-Anlage

keine Untersuchungen

Wechselwegweisung keine Untersuchungen Entwicklung und Test eines Pro-gramms zur Wechselweg-weisung auf Zufahrtsstraßen zurInnenstadt

keine Untersuchungen

ÖPNV statische Fahrplanauskunftfür ÖV und Kombination ausIV und ÖV

dynamischeHaltestelleninformation

dynamischeAnschlußsicherung

dynamische Fahrplanauskunft dynam. Haltestelleninformation dynamische Anschlußsicherung Test eines Verfahrens zur ver-

kehrsabhängigen LSA-Steue-rung bei Anforderungen durchmehrere ÖV-Fahrzeuge

Fahrgastinformationssysteme Leit- und Kontrollsysteme fürden ÖPNV

System zur Fahrgelderhebung Kapazitäten des ÖPNV undderen Grenzen

Güterverkehr Flottenmanagement-Systemzur Durchführung vonMineralöltransporten

effizientere und umweltverträg-lichere Abwicklung des Luft-frachtsammel- und -verteilverkehrs

Behandlung von verschiedenenMaßnahmen zum Fracht- undFlottenmanagement

Untersuchungsschwerpunkte der Pilotprojekte STORM, KVM und FRUIT

Ergebnisse der Auswertungen der Pilotprojekte zum Einsatz von IuK-Techniken zur Verbesserung der

Verkehrsinformation

Systeme sind ausgereift und technisch einsatzbereit

nur geringe Verlagerungen des motorisierten Individualverkehrs zu öffentlichen Verkehrsträgern

Verflüssigung des Verkehrs und damit Entlastung des Straßennetzes

Konflikte zwischen kommunaler Verkehrsplanung und den erwarteten Auswirkungen einer verstärkten Nutzung individueller dynamischer Zielführungssysteme

Modellrechnungen für Telematikdienste im Ballungsraum München

Errechnete Belastung des Verkehrsnetzes der Region München an einem mittleren Werktag (Referenzfall) in 1000 Kfz/24h

00:00:00

00:09:00

00:18:00

00:27:00

00:36:00

00:45:00

Referenz 100% Berufspendlermit Telematik

optimale Auslastung Spreizung desZeitfensters auf vier

Stunden

Besetzungszahl 2

Berufspendler (alle)

alle Verkehrsteilnehmer

hh:mm:ss

Mittlere Reisezeit für verschiedene Fälle des Berufspendlerverkehrs im Ballungsraum München

Rückgang der Emissionen: Systemoptimum gegenüber dem Referenzfall

0,0%

0,5%

1,0%

1,5%

2,0%

2,5%

3,0%

3,5%

4,0%

NOx Benzol Dieselruß Kraftstoff / CO2 Fahrleistung

Pkw LNfz SNfz

Rückgang der Emissionen und Fahrleistung im Bezug auf den Referenzfall

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Nox Benzol Dieselruß CO2 Fahrleistung

%

alle Fahrzeuge im Berufspendlerverkehr mit TelematikBesetzungszahl 2

Urlauberverkehr - Referenzfall

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Referenzfall 20% Telematik 40% Telematik 100% Telematik optimale Auslastung

An

zah

l de

r F

ah

rze

ug

e

auf der Autobahn

außerhalb der Autobahn

alle Verkehrs-teilnehmerohne Telematik

Verteilung des Urlauberverkehrs im Ballungsraum München auf Autobahnen und sonstige Straßen

Ausgewählte Ergebnisse von Simulationsrechnungen für Telematikdienste im Modellballungsraum München

• Häufig sind einfache organisatorische Maßnahmen effektiver als ausgefeilte technische Lösungen.

• Individuelle Routenführungssysteme können bei besonderen verkehrlichen Situationen, wie z.B. dem Urlauberverkehr, mit lokalen Verkehrskonzepten konfligieren.

• Abgestimmte Regelungen für Deutschland und die EU sind notwendig, um negative Auswirkungen individueller dynamischer Leitsysteme zu vermeiden.

Anforderung an zukünftige Projekte:Berücksichtigung sozialer, ökonomischer und ökologischer

Auswirkungen des Einsatzes von IuK-Techniken

Veränderungen im großräumigen Verkehrsgeschehen als Reaktion auf Maßnahmen in Stadtzentren

Veränderungen im Einkaufs- und Freizeitverhalten und daraus resultierende ökonomische Auswirkungen auf die Unternehmen (Handel)

Soziale Differenzierung als Konsequenz der unterschiedlichen Ausstattung mit Informationssystemen

Grundsätzliche Schlussfolgerungen zum Einsatz der Verkehrstelematik

• Entwicklungen der Industrie konzentrieren sich auf individuelle Routenführungssysteme für den motorisierten Individualverkehr

• ausschließliche Nutzung von Telematikdiensten im motorisierten Individualverkehr führt zu steigender Attraktivität dieses Verkehrsträgers

• Notwendigkeit staatlicher Koordination um Systemvorteile der Verkehrstelematik zu nutzen

• Integration unterschiedlicher Verkehrsträger erfordert den Einsatz der Verkehrstelematik als Instrument der Verkehrspolitik

Vorschlag für eine institutionelle Strukturierung des Verkehrs- und Mobilitätsmanagements

M obilitätsm anagem ent

Verkehrs-(system )m anagem ent

Inform ationsm anagem ent

Datenweitergabe

Datenaufbereitung

Rohdatenerfassung

Mobilitätszentrale Verkehr undNachfrage

Verkehrs-leit-

zentraleIV

Verkehrs-infor-

m ations-zentrale

Betriebs-leit-

zentraleBus

Betriebs-leit-

zentraleBahn

Verkehrsinformationszentrale

Verkehrsmanagementzentrale Verkehrintermodal

Informationintermodal

IV IV IV ÖV ÖV

Verkehrs-daten-zentrale

Grundsätzliche Schlussfolgerungen zum Einsatz der Verkehrstelematik in den unterschiedlichen Ländern

• Vorgehen der USA bei der Einführung der Verkehrstelematik ist beispielgebend bezüglich des staatlichen Engagements bei der Entwicklung des Marktpotenzials für die neuen Dienste

• Die ganz anderen Bedingungen in den USA, wie die dominante Bedeutung des Straßen- und Luftverkehrs, lassen eine Übertragung der US-Erfahrungen jedoch nur bedingt zu

• In Europa mit seinem vergleichsweise gut ausgebautem öffentlichem Verkehrssystemen besteht die Notwendigkeit der verstärkten Integration unterschiedlicher Verkehrsträger

Voraussetzungen für Innovationen im Verkehrsbereich:

• Zielorientierte Innovationen verlangen organisatorische und rechtliche Absicherungen (Rahmenbedingungen mit Lenkungscharakter)

• Viele Innovationen werden überhaupt nur aufgrund von staatlichen, gesetzgeberischen Aktivitäten realisiert: Benzin-Blei-Gesetz geregelter Dreiwegekatalysator "zero emission vehicle" (ZEV) entsprechend den Regelungen des CARB

• Zielorientierte Innovationen erfordern eine staatliche Initiativfunktion im Rahmen von Kooperationen zwischen öffentlichen und privaten Partnern (PPP)

Strukturschema zur Technikgestaltung

Wirtschaft /Dienstleistung

GesellschaftlicheGruppen

Staatliche Institutionen

PolitischeWillensbildung

GesetzeVerordnungen

MarketingÖffentliche

Meinungsbildung

Innovationen

Fertigungs- undAnwendungstechnik

FuE-Kapazität

WissenAusbildung

Interessen-vertretung /

Informations-austausch

Primäre Bedingungen Sekundäre Bedingungen

• Systemvorteile der neuen IuK-Techniken werden nicht realisiert

Vernetzung verschiedener Verkehrsträger (Individualverkehr und öffentliche Verkehre

Neue Mobilitätsdienste

• Beispiele für inadäquate Techniken zur Lösung von Transportproblemen

Sportive Utility Vehicles (SUV) im normalen Straßenverkehr

Transrapid als Ballungsraumstraßenbahn

Gefahr von Fehlentwicklungen

Kennzeichen des neuen Dienstes 'Mobility Carsharing Swiss'

• infrastrukturelle Vernetzung von Carsharing mit dem öffentlichen Verkehr (Bahnhöfe als Ausleihstation)

• organisatorische Vernetzung von Carsharing mit dem System des öffentlichen Verkehrs

• einfache Zugangsbedingungen durch den Einsatz von IuK-Techniken

• landesweite Verbreitung• überzeugendes Marketing• sozialwissenschaftliche Begleitung des Dienstes

'Kundenverhalten'

Reziprokes Mobilitätsverhalten der Car Sharer

63%75%

25%

37%25%

75%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

vor Beitritt nach Beitrittpotenzielle Kunden

Ve

rke

hrs

leis

tun

gs

an

teil

e

Umweltverbund MIV

Mobilty - Kunden

Reziprokes Verhalten der CarSharer

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Personen mit voller Autoverfügbarkeit

Autoaufgeber(vor CS-Beitritt)

Autoaufgeber(nach CS-Beitritt)

Personen ohne Autoverfügbarkeit

Per

son

enki

lom

eter

pro

Jah

r

zu Fuss / Velo ÖV Motorrad / Mofa übrige Autos CarSharing - Autos

StarkeVerhaltensänderungen

infolge CarSharingBeitritt

Autoaufgebende CarSharer gleichen ihr Verhalten stark Autolosen an

• Verkehrspolitische Grundsatzerklärungen

Grünbuch„Faire und effiziente Preise“

Weißbuch„Die europäische Verkehrspolitik bis 2010: Weichenstellungen für die Zukunft“

• Europäische Rahmenarchitektur KAREN

• Vielzahl von Forschungsprojekten im 4., 5. und 6. RP

DG TREN verfolgt überwiegend kurzfristige und unmittelbar anwendungsorientierte Vorhaben

DG Research verfolgt längerfristige Vorhaben mit starkem Technikbezug

DG Information Society verfolgt ganzheitliche IuK-Konzepte

Aktivitäten der EU im Bereich Verkehrstelematik

• Verkehrspolitische Grundsatzerklärungen ohne direkten Maßnahmenbezug

Strategiepapiere „Telematik im Verkehr“

Verkehrsbericht 2000

• Projekte (Auswahl)

Mobilität in Ballungsräumen

Forschungsinitiative Invent

• Umsetzungen (Auswahl)

Tollcollect

Parkinfo Köln

Aktivitäten im Bereich Verkehrstelematik in Deutschland