Physik

Mit der physikalischen Verkehrsforschung der 90er-Jahre wurde der Begriffs des „Staus aus dem Nichts“ populär (B.S. Kerner und P. Konhäuser, Phys. Rev. E 48, R2335 (1993)), seine Urspünge gehen aber noch weiter zurück (J. Treiterer und J. A. Myers, in: D. Buckley (Hrsg.), Proc. 6th Intl. Symp. on Transportation and Traffic Theory, Reed, London (1974), S. 13). Kleine Störungen ergeben rasch ausgewachsene Staus, die gegen die Fahrtrichtung propagieren.

Das zugrundeliegende physikalische Phänomen der linearen Instabilität führt zum Anwachsen fast beliebig kleiner Störungen, aber ganz so einfach war es dann doch nicht: erst durch Einführung verschiedener Verkehrszustände und eines Phasendiagrammes können bis heute die besten Voraussagen gemacht werden (M. Schönhof und D. Helbing, Transportation Science 41, 135 (2007)).

Es gibt aber durchaus auch Zweifler, die eine generelle Instabilität des Verkehrsflusses in Frage stellen und auf stets vorhandene explizite Ursachen verweisen.

Die sogenannte „Drei-Zutaten-Theorie“ nennt 3 Hauptursachen für die Entstehung von Verkehrsstaus:

Hohes Vekehrsaufkommen
Räumliche Inhomogenitäten des Streckenverlaufes wie Zufahrten, Spurverengung oder Steigung
Temporäre Störung im Verkehrsfluss wie etwa Spurwechsel oder Fahrzeuganhäufungen

Generell lassen sich aber theoretische Vorhersagen aus empirischen Daten oftmals schwer erkennen, da einfach zu viele Einflussfaktoren mitmischen. Yuki Sugiyama et al. (Y. Sugiyama et al., New Journal of Physics 10, 033001 (2008)) führte nun erstmals ein Experiment durch, um mögliche Einflussfaktoren unter Kontrolle zu halten. Auf einer Kreisstrecke mit einer Länge von 230 m fuhren eine variierende Zahl von Fahrzeugen, welche alle mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h und einem sicheren Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug unterwegs sein sollten.

Zunächst floss der Verkehr reibungslos, allerdings gelang es nicht allen Fahrern, die Nebenbedingungen zu erfüllen: Nach einiger Zeit tauchten Schwankungen auf, nachkommende Fahrzeuge mussten bremsen, um den Sicherheitsabstand einzuhalten. Die daraufhin folgende Beschleunigung sollte dazu gedacht sein, den sich ausgebildeten Auto-Clustern zu entkommen. Als Folge ergab sich eine Stop-And-Go-Welle, die sich mit 20 km/h gegen die Fahrrichtung […]