Ampelsteuerung

Schlossbergring von oben - links die Autos im Stau, rechts am fahren

Grundsätzlich läuft in jeder Ampelanlage eine im Steuergerät hinterlegte Software. Die Software bestimmt, wann welche Ampelfarbe leuchtet. Beim Durchlaufen der Software bekommt so jeder Verkehrsstrom nach einer festgelegten Zeit Grün.

Störung einer Ampel melden

Rund um die Uhr können unter der Rufnummer 0761 201-4669 Störungen auf den Anrufbeantworter der Ampel-Hotline gesprochen werden.

Umlaufzeiten

Die Dauer vom Grün-Beginn eines Verkehrsstroms bis zum folgenden Grün-Beginn des selben Stroms nennt man Umlaufzeit. Je nach Tageszeit und Verkehrsaufkommen schaltet die Software unterschiedliche Signalprogramme. Sie unterscheiden sich in der Verteilung der Grünphasen oder durch unterschiedliche Umlaufzeiten.

Je länger die Umlaufzeit ist, desto mehr Verkehrsteilnehmer*innen können innerhalb einer Grünphase die Kreuzung überqueren. Längere Umlaufzeiten kommen daher vorrangig in den Hauptverkehrszeiten zum Einsatz. Nachts, wenn wenig los ist, werden Signalprogramme mit kurzen Umlaufzeiten geschaltet, um die Wartezeiten zu verkürzen. In Freiburg gibt es Umlaufzeiten zwischen 45 bis 90 Sekunden.

Steuerungsverfahren

Die meisten Ampelanlagen werden heutzutage abhängig von der Verkehrslage geschaltet. Das bedeutet, dass die Schaltung der Anlage automatisch durch das Verkehrsgeschehen, wie zum Beispiel die Kfz-Belastung der verschiedenen Richtungen und durch Aktionen der Verkehrsteilnehmer*innen wie die Anforderungstaster von Fußgänger*innen beeinflusst wird.

Folgende Abläufe können bei einer verkehrsabhängigen Schaltung ausgelöst bzw. beeinflusst werden:

Anforderung einer Grünphase
Verlängerung der laufenden Grünphase
Frühzeitiger Abbruch der Grünphase des Querverkehrs
Verlängerung / Verkürzung der Umlaufzeit
Änderung der Reihenfolge von Grünphasen (Phasentausch)

Dabei unterscheidet man folgende Steuerungsverfahren:

Festzeitsteuerung
Bei der Festzeitsteuerung gibt es keine Möglichkeit der Programmbeeinflussung. Die Grünzeiten sind in jedem Programmumlauf unabhängig vom Verkehrsaufkommen identisch. Zur Steuerung werden keinerlei Detektorinformationen über das Verkehrsgeschehen benötigt. Diese Steuerung muss an älteren Anlagen eingesetzt werden, die keine Detektoren haben. Weiterhin kann der Einsatz zweckmäßig sein, wenn wegen sehr kurzer Kreuzungsabstände eine möglichst sekundengenaue Koordinierung erforderlich ist, wie z. B. im Bereich der Ochsenbrücke.
Teilverkehrsabhängige Steuerung
Die teilverkehrsabhängige Steuerung ist das im innerstädtischen Bereich übliche Steuerungsverfahren. Sie hat mit der Festzeitsteuerung ein wichtiges Detail gemeinsam: Die feste, nicht veränderliche Umlaufzeit des Signalprogramms. Nur wenn diese von Umlauf zu Umlauf gleichbleibend ist, können die Anlagen in einer Grünen Welle aufeinander abgestimmt werden.
Anders als bei der Festzeitsteuerung kann jedoch der Beginn und das Ende der einzelnen Grünphasen, je nach Verkehrsaufkommen, variieren. Es besteht auch die Möglichkeit, dass einzelne Verkehrsströme in einem Umlauf kein Grün bekommen, wenn durch die Detektoren kein Verkehr erkannt wurde. Die dadurch zusätzlich zur Verfügung stehende Zeit kann einem anderen Verkehrsstrom mit viel Verkehr zugeschlagen werden. Das kann in Zeiten mit sehr wenig Verkehr (nachts) dazu führen, dass die Grünphase für die Hauptrichtung bestehen bleibt, wenn es zeitweise keine Anforderungen aus den Querrichtungen gibt. Das hat auch Vorteile für die Grüne Welle.
Üblicherweise wird vor jeder folgenden Grünphase die Anwesenheit von Fahrzeugen abgeprüft. Wurde Verkehr erkannt, schalten die Signale auf Grün. Ab einer Mindestgrünzeit von etwa 5 bis 10 Sekunden wird ausgewertet, ob noch Verkehr vorhanden ist. Erkennen die Detektoren weiterhin Verkehr, bleibt das Grün bis zu einer festgelegten Maximalzeit bestehen. Wird von den Detektoren kein Verkehr mehr gemeldet, hat der nächste Verkehrsstrom die Möglichkeit, das laufenden Grün abzubrechen und selbst "frei" zu bekommen usw.
Vollverkehrsabhängige Steuerung
In einer vollverkehrsabhängigen Steuerung sind im Vergleich zur teilverkehrsabhängigen Steuerung weitere "Freiheiten" einprogrammiert. Insbesondere kann sich die Umlaufzeit an die verkehrlichen Erfordernisse anpassen. Kommt aus allen Richtungen viel Verkehr, stellt sich eine große Umlaufzeit ein, weil jeder Strom mehr Grünzeit anfordert. Herrscht insgesamt nur wenig Verkehr, bleibt die Umlaufzeit entsprechend kurz.
Dem Steuerprogramm werden neben den logischen Bedingungen für den Phasenwechsel noch weitere Rahmendaten wie die maximalen und minimalen Grünzeiten vorgegeben. Innerhalb dieser Grenzen erfolgt eine sehr flexible Anpassung an die jeweilige Verkehrssituation.
Diese Steuerungsart eignet sich besonders bei Signalanlagen im ländlichen Raum oder in Stadtrandlagen. Denn hier sind benachbarte Ampeln zu weit entfernt, um sie sinnvoll in Grüner Welle schalten zu können.

Zwischenzeiten

Einen sicheren Verkehrsablauf zu gewährleisten ist das wichtigste Ziel bei der Verkehrsegelung durch Ampeln. Die Zwischenzeiten spielen dabei eine grundlegende Rolle, denn die Zwischenzeit ist die Dauer zwischen dem Grün-Ende eines Verkehrsstroms und dem Grün-Beginn eines nachfolgenden, kreuzenden Verkehrsstroms.

Sie wird aus der Zeit berechnet, welche der endende Verkehrsstrom zum Räumen der Kreuzung benötigt und der Zeit, die vergeht, ehe der anfahrende Verkehrsstrom in die Kreuzung eingefahren ist. Diese Berechnung muss für jede mögliche Kombination von sich kreuzenden Verkehrsströmen durchgeführt werden.

Die so ermittelten Zwischenzeiten werden in einer Tabelle, der "Zwischenzeitenmatrix", zusammengestellt und im Steuergerät abgespeichert. Eine spezielle Sicherheitshardware im Steuergerät überwacht permanent, dass die gespeicherten Zwischenzeiten jederzeit eingehalten werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass Signale, die zueinander nicht "verträglich" sind (beispielsweise Geradeaus- und Querverkehr), gleichzeitig Grün erhalten.

Bevor dies durch einen Fehler doch passieren könnte, wird die Anlage sofort automatisch abgeschaltet und meldet dem Verkehrsrechner Störung mit Abschaltung durch die Signalsicherung. Durch die "Zwischenzeit" wird beispielsweise sichergestellt, dass Fußgänger*innen, die noch in der letzten Sekunde ihrer Grünzeit loslaufen, die gesamte Fahrbahn mit normaler Gehgeschwindigkeit räumen können, ehe der querende Kfz-Verkehr Grün erhält.

Vorfahrt für Busse und Bahnen

Gemäß den Leitlinien der Freiburger Verkehrspolitik soll der Öffentliche Nahverkehr (ÖPNV) ausgebaut werden. Die Attraktivität des ÖPNV steigt durch eine bevorrechtigte Abfertigung an Ampeln. Daher wurde für die Stadtbahnen an fast allen Ampeln die Möglichkeit zur Vorrangschaltung eingerichtet. Nur an wenigen hochbelasteten Kreuzungen im Straßennetz (wie Schwabentorbrücke oder Kaiserbrücke) ist die Bevorrechtigung eingeschränkt, sodass dem querenden Straßenverkehr eine ausreichende Grünzeit zur Verfügung steht.

Damit eine Stadtbahn ohne anzuhalten eine signalisierte Kreuzung durchfahren kann, muss sie sich dort frühzeitig "anmelden". Es muss noch genug Zeit bleiben, um die gerade laufende Grünphase der Querrichtung abzubrechen, ohne dass die Mindest-Grünzeit unterschritten wird. Zusätzlich muss noch die Zwischenzeit abgewartet werden, ehe die Signale für die Stadtbahn auf "Freie Fahrt" schalten können.

Beim Passieren der Kreuzung meldet sich die Stadtbahn durch spezielle Detektoren in den Gleisen oder über ein Funksignalwieder wieder ab. Danach wird entweder die für die Stadtbahnfahrt unterbrochene Grünzeit wieder freigegeben, oder aber, wenn das Zeitfenster hierfür bereits abgelaufen ist, die nachfolgende Richtung auf Grün geschaltet. Durch eine querende Stadtbahn können also die Grünphasen der übrigen Verkehrsteilnehmer*innen im Programmumlauf zeitlich verschoben, kurz unterbrochen oder verkürzt werden. In ungünstigen Fällen kann es passieren, dass für einzelne Verkehrsströme eine ganze Grünphase ausfällt.

Auch beim Busverkehr ist für einzelne Abschnitte der Linien 10, 14 und 27 eine Vorrangschaltung eingerichtet. Die konsequente Bevorrechtigung von Bussen und Bahnen, wie sie in Freiburg seit langem üblich ist, hat viele positiven Aspekte, und wird mittlerweile in zahlreichen Städten im In- und Ausland praktiziert.

Besonders hervorzuheben sind hierbei folgende Vorteile:

Die Reisezeiten verkürzen sich spürbar und machen den ÖPNV gegenüber dem PKW attraktiver
Durch die kürzeren Linienfahrzeiten kommen die Verkehrsbetriebe mit weniger Fahrpersonal aus oder können mit gleichem Personal einen dichteren Takt bedienen
Durch die vermehrte Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel fahren weniger Autos, die dafür aber besser vorankommen. Eine vollbesetzte Stadtbahn mit 260 Fahrgästen ersetzt rund 200 Pkw (bei durchschnittlich 1,3 Passagieren pro Auto). Lange Staus wären programmiert, wenn in der Hauptverkehrszeit mehrere Tausend Autos pro Stunde zusätzlich auf der Straße wären...
Nicht zuletzt führt mehr ÖPNV zu weniger Lärm und Abgasen im Stadtgebiet

Grüne Welle

Bei einer "Grünen Welle" werden benachbarte Ampeln aufeinander abgestimmt: Die Mehrzahl der Fahrzeuge kann dadurch bei einer bestimmten Geschwindigkeit mehrere Kreuzungen hintereinander ohne Halt passieren. So ist es beispielsweise möglich, die innerstädtische B31 trotz des Tempolimits von 30 km/h ohne Wartezeit zügig zu durchqueren.

In Freiburg ist die überwiegende Zahl benachbarter Ampelanlagen aufeinander abgestimmt. Es liegt jedoch auf der Hand, dass dies nicht von jeder Richtung kommend möglich ist. Üblicherweise wird die Koordinierung auf die größten Verkehrsströme abgestimmt, was sich im Tagesverlauf durchaus ändern kann. So sind manche Strecken beispielsweise vormittags stadteinwärts besser koordiniert, nachmittags jedoch stadtauswärts.

Dass die Grüne Welle in der Praxis nicht immer funktioniert, hat verschiedene Ursachen. Die Wichtigsten sind nachfolgend aufgeführt:

Für eine optimale Grüne Welle ist ein gleichmäßiger Abstand der Kreuzungen innerhalb der zu koordinierenden Strecke Voraussetzung. Für eine übliche Programmumlaufzeit von 90 Sekunden und eine Geschwindigkeit von 50 km/h ergibt sich beispielsweise rechnerisch ein erforderlicher Kreuzungsabstand von ca. 625 Meter. Für eine Geschwindigkeit von 60 km/h liegt der Abstand bei 750 Meter. Nur unter solch geometrischen Bedingungen wäre es möglich, für den Kfz-Verkehr in beiden Fahrtrichtungen gleichzeitig eine optimale Grüne Welle zu schalten.
Es wird sich nicht an die zulässige Geschwindigkeit gehalten.
Das Verkehrsaufkommen ist zu hoch. Grüne Wellen funktionieren nur bis 85 Prozent der maximalen Leistungsfähigkeit der einzelnen Kreuzungen.
Zwei Grüne Wellen kreuzen sich (man spricht dann von Zwangspunkten an der Schnittstelle von Hauptachsen).
Beeinträchtigungen durch Kleinstörungen (Parkvorgänge, Abbiegende, Halten in 2. Reihe, Rückstau ...).
Eine Stadtbahn hat die Grünphase des Kfz-Verkehrs unterbrochen.
Verkehrsteilnehmer*in biegt aus einer Nebenstraße "unterwegs" in die laufende Grüne Welle ein.
Verkehrsteilnehmer*in befindet sich auf der koordinierten Strecke, aber nicht im Hauptpulk, auf den die Grüne Welle abgestimmt ist usw.

Fragen und Antworten

Ist die Grünzeit zu kurz?

In Freiburg wird die Dauer der Grünphase grundsätzlich so lang bemessen, dass die gesamte Fahrbahn mit "normaler" Gehgeschwindigkeit (das sind 1,2 m/s bzw. 4,3 km/h) bei Grünlicht überquert werden kann. Nach den maßgeblichen Richtlinien würde es sogar ausreichen, wenn während der Grünphase nur die halbe Fahrbahn überquert werden kann. Eine Gefährdung würde auch hierbei nicht entstehen, da durch die sog. "Zwischenzeit" sichergestellt ist, dass Fußgänger*innen, die noch in der letzten Sekunde ihrer Grünzeit loslaufen, die gesamte Fahrbahn mit normaler Gehgeschwindigkeit räumen können, ehe der Kfz-Verkehr Grün erhält. Für das Überqueren der Straße zu Fuß steht somit immer deutlich mehr Zeit zur Verfügung, als durch die Grünphase angezeigt wird.

Müssen Ampeln immer laufen?

Von den 240 Ampelanlagen in Freiburg sind nur etwa 40 Anlagen rund um die Uhr ohne Unterbrechung in Betrieb. Die anderen Anlagen werden nach einem individuell festgelegten Zeitplan zu unterschiedlichen Zeiten abgeschaltet. Hierdurch muss der Autoverkehr seltener anhalten und wieder anfahren, wodurch weniger Lärm- und Abgasbelastungen entstehen.

Außerdem ergeben sich kürzere Wartezeiten, was natürlich auch allen zugute kommt, die zu Fuß oder mit dem Rad unterwegs sind. Wichtig bei der Festlegung der Abschaltzeiten sind unter anderem die nächtliche Verkehrsbelastung, die Übersichtlichkeit der Kreuzungen und auch der Stadtbahnbetrieb. So werden beispielsweise die Ampelanlagen an Strecken mit eigenem Gleiskörper für die Stadtbahn nur während der nächtlichen Betriebspause abgeschaltet.

Darüber hinaus gibt es einige Ampeln, die auch tagsüber abgeschaltet sein können, da sie nur zu bestimmten Zeiten gebraucht werden. So sind beispielsweise Fußgängerampeln, die hauptsächlich der Schulwegsicherung dienen, oder Ampeln in Industriegebieten sonntags außer Betrieb.

Mögliche Energieeinsparungen spielen übrigens bei der Nachtabschaltung nur eine untergeordnete Rolle. Dies liegt daran, dass ein Großteil der Anlagen auf die LED-Technik mit besonders niedrigem Stromverbrauch umgerüstet sind. Außerdem muss auch bei nachts abgeschalter Anlage das Steuergerät selbst in Betrieb bleiben, damit wichtige Funktionen wie das Gelbblinken, die Detektorauswertung zur Verkehrszählung oder das Einschalten der Anlage über den Verkehrsrechner möglich sind.

Ob und wann eine Ampel nachts abgeschaltet werden kann, wird immer durch die hierfür zuständigen Behörden (Polizei, Straßenverkehrs- und Straßenbaubehörde) gemeinsam entschieden. Grundsätzlich gilt dabei, dass auch bei abgeschalteter Ampel die Verkehrssicherheit für alle Verkehrsteilnehmer*innen gewährleistet sein muss. Die Sicherheit hat immer Vorrang!

Warum bleibt die Ampel noch auf Rot, obwohl die Stadtbahn bereits vorbei ist?

Das hängt mit der Berechnung der Zwischenzeiten zusammen. Es muss vom ungünstigsten Fall ausgegangen werden. Das ist das Anfahren einer Bahn aus dem Stand. Passiert eine Stadtbahn mit normaler Geschwindigkeit die Kreuzung, kommt es zur verzögerten Freischaltung für den Fußverkehr.

Trotzdem muss immer gewartet werden, bis das Rot-Signal erlischt! Denn sollte sich unmittelbar eine nachfolgende, oder aber eine Stadtbahn aus der Gegenrichtung annähern, bleiben die Signale trotz vorbeigefahrener Bahn auf Rot!

Warum schaltet die Ampel schon auf Rot, obwohl die Stadtbahn noch weit entfernt ist?

Das hängt mit der Berechnung der Zwischenzeiten zusammen. Fußgänger*innen, die in dem Moment die Gleise betreten, in dem die Ampel auf Rot springt, müssen die Gleise noch sicher überqueren können. Für die Berechnung der Annäherungszeit der Stadtbahn wird der ungünstigste Fall herangezogen. Dies ist eine Bahn mit maximal zulässiger Geschwindigkeit. Oft fahren Stadtbahnen aber langsamer als erlaubt, beispielsweise wenn sie gerade von der Haltestelle abfahren.