Das Projekt arbeitet auf kommunaler Ebene mit der software-gestützten Erfassung von Restriktionen und Vorrangrouten für den Lkw-Verkehr. Mit Hilfe eines Geoinformationssystems werden in Zusammenarbeit mit den Kommunen Daten digital gesammelt, die für eine intelligente Routenführung benötigt werden. Dadurch wird eine win-win-Situation geschaffen werden, in der Verkehrskonflikte verringert, Umweltbelastungen gesenkt, die Logistikbranche gestärkt und Anforderungen der Kommunen umgesetzt werden können.

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Wer kennt diese Szene nicht aus eigener Beobachtung? Ein großer Lkw fährt auf eine Brückenunterführung zu, bremst ab und tastet sich im Schneckentempo unter dem Bauwerk hindurch. Dieses Mal noch Glück gehabt, häufig geht es aber anders aus. Woran das liegt, und wie derartig gefährlichen Szenarien mit festgefahrenen oder fehlgeleiteten Lkw zukünf­tig vermieden werden können, soll der nachfolgende, anwendungsorientierte Beitrag zur intelligenten Verkehrssteuerung aus der Praxis aufzeigen.

1 Die Ausgangslage

Deutschland ist Europas Transitland Nummer 1 für Waren und Güter. Gleichzeitig zählt Nordrhein-Westfalen (NRW) als Wirtschaftsstandort zu den wich­tigsten und größten Logistikstandorten Europas. Tausende Lastkraftwagen (Lkw) durchqueren täg­lich das Land, ob nun mit NRW als Ziel oder auf der Durchfahrt auf den großen trans­europäischen Verkehrsverbindungen zwischen den Benelux-Ländern einerseits und Ost- beziehungsweise Südeuropa andererseits. In der Verkehrsverflechtungsprognose des Bundesverkehrswegeplans wird ein weiterer Anstieg des Transportaufkommens des Straßengüterverkehrs in Deutschland von aktuell 3.116 Mio. Tonnen (Stand 2010) auf 3.639 Mio. Tonnen im Jahr 2030 prognostiziert (Schubert et al. 2014, [1]). Diese wirtschaftspolitisch gewollte Entwicklung setzt höchste Ansprü­che sowohl an die bauliche Infrastruktur als auch an das Verkehrsmanagement. Aus verkehrs-, wirtschafts- und umweltpolitischer Sicht ist es daher dringend notwendig, die Rou­tenwahl der Logistikverkehre steuernd zu unterstützen.

Solange sich der Güterver­kehr auf den Bundesfernstraßen bewegt, sind die Probleme gering. Verlässt der Lkw die Autobahn und bewegt sich im nach­geordneten Netz, und hier vor allem im gemeindestraßlichen Netz, ändert sich die Informationslage für die Fahrerinnen und Fahrer meist dra­stisch. Die Folgen sind nicht nur für die Logistik­branche erheblich. Auch die öffentliche Hand leidet in mehrfacher Hinsicht unter dem Phä­nomen fehlgeleiteter Lkw aufgrund einer unzu­reichenden Informationslage.

Die zulässigen gesetzlichen Höchstwerte der Achslast laut Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO) wurden im Rahmen der europäischen Vereinheitlichung der Vorgaben in den letzten Jahrzehnten immer wieder angepasst und angehoben. Die Straßen werden jedoch immer nach den jeweiligen, zur Bauzeit gültigen, Vorgaben bemessen und sind dementsprechend vor allem im nachgeordneten Netz häufig nicht auf die aktuellen Lasten durch Lkw-Überfahrten ausgelegt. Die Auswirkung, die eine Lkw-Überfahrt entsprechend der Achslast auf den baulichen Zustand einer Straße nimmt, wurde in den 1950er und 1960er Jahren in den USA durch den AASHO-Straßentest untersucht. Anfang des Jahrtausends konnten die erhobenen Ergebnisse bei neueren Unter­suchungen weitestgehend nachvollzogen und bestätigt werden (siehe Wolf & Fielenbach 2010, [2]). Fährt ein Lkw mit einer einzelnen Achslast von 11,5 Tonnen über eine Stra­ße, so hat dies, aufgrund des Vierte-Potenz-Gesetzes, in etwa die gleiche Einwirkung wie die Überfahrt von ca. 50.000 Pkw der Mit­telklasse. In Anbetracht der nicht ausreichend vorhandenen Unterhaltungsmittel sind häufig unbe­friedigende Straßenzustände das Ergebnis. Das Infrastruk­turelement Straße, als Anlagevermögen der Kreise und Kommunen, ist nachhaltig betrof­fen. Besonders gravierend tritt das Problem bei Ingenieurbauwerken wie zum Beispiel den Straßenbrücken auf. Die Leverkusener Brücke der Bundesautobahn 1 ist das bekann­teste Beispiel, stellt damit aber nur die Spitze des Eisberges sanierungsbedürftiger Bau­werken dar (sieht Arndt et al. 2013, [3]; BASt 2018, [4]).

Neben der Logistikbranche und der öffentlichen Hand sind es vor allem die Anwohnerinnen und Anwohner, deren Lebensqualität und Sicherheit durch von Navigationssystemen fehlgeleiteten Lkw belastet beziehungsweise gefährdet werden.

2 Das Projekt

Aufgrund der künftig weiter steigenden Transportleistung auf den Straßen hat es sich das Land Nordrhein-Westfalen zur Aufgabe gemacht Städte, Gemeinden und Kreise sowie die Logi­stikbranche bei der effizienten und stadtverträglichen Routenführung zu unterstützen. Hierbei gilt es die speziel­len Bedürfnisse des Schwerlastverkehrs zu berücksichtigen.

Das Projekt SEVAS des Verkehrsverbundes Rhein-Sieg sammelt umfangreiche Daten der Kommunen aus ganz NRW, stellt sie für Navigationsdienste aller Art zur Verfü­gung und unterstützt somit gleichzeitig die Digitalisierungsoffensive des Landes. NRW setzt damit wichtige verkehrs-, wirtschafts- und umweltpoliti­sche Ziele für Städte und Gemeinden in einem Projekt nachhaltig um.

Die Idee der speziellen Routenführung für Lkw auf Basis von zusätzlichen Informationen der öffentlichen Hand ist nicht neu. Im Bereich des Regio­nalverbandes Ruhr haben Kreise, Städte und Gemeinden im Jahr 2010 damit begon­nen in ihren Zuständigkeitsbereichen diese Informationen zu sammeln, um sie unter anderem für Navigationskartenhersteller zur Verfügung zu stellen (BMR o.J., [5]).

Diesen Ansatz hat der Verkehrsverbund Rhein-Sieg 2015 aufgegriffen und auf den aktuellen technischen Standard bezüglich Datenbanktechnik, Schnittstellentechnolo­gie und Nutzungsfreundlichkeit weiterentwic­kelt.

2.1 Projektansatz 

Es muss zunächst ein ganz wesentlicher Punkt, vielleicht der entschei­dende Baustein des Projektes, erwähnt werden. Einzig die jeweilige Kommune (Stadt oder Gemeinde) beziehungsweise der Kreis ist in der Lage festzulegen, wo ein Lkw fahren kann und soll. Diese Festlegung muss in dortiger Hoheit liegen und kann von keinem Ser­vice-Provider erbracht werden. Trotz rasch fortschreitender technischer Entwicklung wird dies noch auf lange Sicht ein klares Alleinstellungsmerkmal der öffentlichen Hand bleiben. Hier stellen sich besonders die Fragen, welche kontextbezogenen Leistungen Kreise, Städte und Gemeinden erbringen und welche Informationen konkret benötigt werden.

Die Kreise, Städte und Gemeinden legen zunächst ein Vorrangroutennetz für ihren Zuständigkeitsbereich fest und tragen die Informationen unmittelbar in die web-basierte Software SEVAS ein (siehe Abbildung 1). Das zugrunde liegende Streckennetz basiert auf einer aktuellen OpenStreetMap-Karte, in der die entsprechenden Straßensegmente ausgewählt und attribuiert werden können.

Abbildung 1: Vorrangroutennetz in SEVAS

Als Vorrangroute wird eine Strecke bezeichnet, auf der ein Lkw (in Abhängig­keit von Größe und Gewicht) keine nicht beherrschbaren Hindernisse, wie zum Beispiel Lkw-Durchfahrtsverbote, eingeschränkte Brückenhöhen oder zu enge Schleppkurven zu erwarten hat. Die Pra­xis hat gezeigt, dass dies die Strecken sind, die ohnehin schon favorisiert von Lkw genutzt werden und für diese geeignet sind. Allerdings gab es diese Informationen bislang nicht in digitaler Form. Eine Vorrangroute nimmt den Lkw zum Beispiel an einer Bundesautobahn-Anschlussstelle auf und führt ihn sicher durch eine Stadt oder auch zu seinem Ziel. Bereits mit der Festlegung der Vorrangrouten hat die Gemeinde oder der Kreis eine wesentliche Information bereitgestellt.

Wichtig für die hohe Qualität der Routen­führung ist in einem weiteren Schritt die Erfassung von Restriktionen, also straßenverkehrsbehördlichen Anord­nungen, die den Lkw-Verkehr auf unter­schiedliche Weise reglementieren – Durchfahrtsverbote, maximales Gesamt­gewicht, Begrenzungen in Höhe, Breite oder Länge (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Restriktionen in SEVAS

Die Kenntnisse dieser Restrik­tionen beziehungsweise Restriktions­strecken sind genau wie die Vorrangrouten ein sehr wichtiger Bestandteil der Daten für ein Lkw Rou­ting: Wo ein Pkw problemlos noch wen­den kann, fährt sich ein Lkw schnell fest. Aktuell sind Restriktionen in den speziellen Lkw-Navigationsgeräten nur unvollständig vorhanden, da ihre flächenhafte und mög­lichst lückenlose Erfassung und die regelmäßige Aktualisierung des Bestandes aufwändi­ge Aufgaben darstellen.

Lkw-Navigation ergibt vor allem Sinn, wenn sie flächendeckend funktioniert, weshalb von Anfang an ein großes Augenmerk auf die Akzeptanz bei den Projektpartnerinnen und -partnern gelegt wurde. Eine der wichtigsten Anforderungen an die Software ist die einfache Bedie­nung durch jede Mitarbeiterin und jeden Mitarbeiter, unabhängig von der jeweiligen Ausbildung. Technische Vorkenntnisse sind grundsätzlich nicht erforderlich, es erfolgt keine Schulung und kein Handbuch wird verteilt. In kurzen Videos werden die Schritte zum Umgang mit SEVAS erläutert. Ob Vorrangrouten oder Restriktionen, innerhalb kurzer Zeit sind die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Lage das Programm zu bedie­nen.

Restriktionen können manuell oder elek­tronisch im System eingepflegt werden. Hier muss vorweg erwähnt werden, dass die Bestandsübersicht der Verkehrszei­chen in den Kommunen in der Regel nicht in Geoinformationssystemen (GIS), also digital, vorhanden ist. Ferner kommt es immer wieder vor, dass der Verkehrs­zeichenbestand auf der Straße nicht mit straßenverkehrsbehördlichen Anordnun­gen übereinstimmt. Oftmals gibt es ältere Verkehrszeichen, für die keine Anordnung mehr auffindbar ist oder ältere Anordnungen, für die das Schild vor Ort nicht mehr existiert. Daher entstand die Idee Städte und Gemeinden bei der Auf­nahme von Verkehrszeichen und Schilder­standorten grundlegend zu unterstützen.

2.2 Die App

Gemeinsam mit den kommunalen Partnerinnen und Partnern wurde eine App für mobile Endgeräte wie Smartphone oder Tablet entwickelt. Diese App, verfügbar für Android und iOS Gerä­te, ist in der Lage Verkehrszeichen vor Ort zu erfassen und mit einer Geokoordinate, also dem genauen Standort zu versehen – dies geschieht einfach durch das Foto­grafieren des Schildes. Die Software über­nimmt anschließend die Erkennung, um welches Verkehrszeichen es sich handelt. Das System befindet sich aktuell in der „Lernphase“. Je mehr Bilder aufgenommen werden, desto besser wird die Erkennung.

Bei Bedarf können weitere Attribute wie zum Beispiel der Zustand des Schildes, die Art der Befestigung oder Fotos beigefügt werden. Sobald sich das Endgerät in einem WLAN-Netz befin­det, lassen sich die Daten mit einem Klick automatisch auf den Server überspielen. Da SEVAS webbasiert arbeitet und über den Server des Verkehrsverbundes läuft, gibt es auf kommunaler Seite keinerlei Pro­bleme mit der IT Sicherheit.

Im SEVAS-System ist der vollständige StVO Verkehrs­zeichenkatalog 2017 hinterlegt. Die Kom­mune ist neben der Angabe zu Restrik­tionen somit auch in der Lage ein umfassendes elektronisches Schilderkataster anzulegen, dieses für eigene GIS Anwendun­gen zu nutzen, selbständig zu ändern und zu ergänzen. Aufgaben wie zum Beispiel Verkehrs­schauen werden unterstützt und deutlich vereinfacht. Grundsätzlich bleibt die Kom­mune Eigentümerin aller Daten, die sie im Rahmen des Projektes erhoben hat. Die App wird bereits von ersten Kommunen zur Verkehrszeichenerfassung genutzt.

2.3 Datenbereitstellung

Es bleibt die abschließende Frage, auf wel­chem Weg die Informationen im letzten Schritt in den Lkw gelangen. Jedes EU Land ist nach EU Richtlinie 2010/40/EU dazu verpflichtet einen sogenannten nationalen Zugangspunkt für Verkehrsdaten bereitzustellen. In Deutschland fungiert dazu der Mobilitätsdatenmarktplatz MDM, über den auch die kommunalen Daten aus SEVAS kostenfrei zur Verfügung gestellt werden. Hier treffen sich Anbieterinnen und Anbieter von Ver­kehrsdaten und die sogenannten Service Provider, also diejenigen, die aus den Daten Dienste entwickeln. Die Daten aus SEVAS werden vorrangig von Kartenhersteller für Navigationskarten abgenommen.

Sobald der Kartenhersteller die Daten über Vorrangrouten und Restriktionen bezogen hat, werden diese in die Karten übernommen und stehen beim nächsten Update des Endgerätes zur Verfügung. Seit Mai des Jah­res 2019 übernimmt beispielsweise der Kartenher­steller HERE Maps diese kommunalen Daten, integriert sie in die eigenen Navigationskarten und stellt sie für die Endgerätehersteller zur Verfügung.

Der Projektansatz wird durch das SEVAS-Systemmodell in Abbildung 3 visualisiert.

Abbildung 3: SEVAS-Systemmodell

2.4 Struktur und Kommunikation

Die größte Herausforderung im Projekt ist keine Frage der technischen Entwicklung. Während die­ses Thema einen vergleichsweise geringen Zeitaufwand in Anspruch nimmt, geht es vor allem um die Koordinierung aller Projektbeteiligten. Nach der erfolgreichen Pilotphase im Rheinland sind mit Stand Januar 2020 NRW-weit bereits 216 Kommunen und Kreise der Kooperation beigetreten. Abbildung 4 gibt einen Überblick über die teilnehmenden Kommunen in NRW.

Abbildung 4: Teilnehmende Kommunen in NRW (Stand Januar 2020)

Die Zusammenarbeit im Projekt ist klar gegliedert. Steuerndes Gremium ist der Lenkungskreis, besetzt mit Vertreterinnen und Vertretern des Verkehrsministeriums als Auftraggeber, der Logi­stikbranche, ausgewählter Kommunen, der Industrie- und Handelskammern und weiteren Teilneh­merinnen oder Teilnehmern bei Bedarf. Inhaltlich befassen sich Arbeitskreise auf der Anwendungsebene in regelmäßigen Treffen mit den verschie­densten Themen. Der Erfahrungsaustausch und die Mitarbeit an der Weiterentwick­lung des Systems stehen dabei im Vorder­grund.

Bei der Vielzahl der aktuell und künftig mitarbeitenden Kommunen wurde für die interne Projektkommunikation ein inter­netbasiertes Forum eingerichtet, das vielfältige Möglichkeiten zum Informationsaustausch und zur Kommunikation bietet. Tagesordnungen und Niederschriften der Arbeitskreise sind hier ebenso zu finden wie aktuelle Kar­ten, Neuigkeiten der Projektleitung oder auch ein Diskussionsbereich. Anwenderinnen und Anwender tauschen sich hier zu den verschiedensten Themen aus, können Fragen in die Com­munity stellen oder Tipps geben.

3 Fazit

In der heutigen vernetzten Welt haben Straßen eine herausragende Funktion für die Versorgung der Bevölkerung mit Gütern und den Transport von Personen. Der Erhalt und die optimale Nutzung dieser sensiblen Infrastruktur ist wichtiger Bestandteil eines funktionierenden Gemeinwesens. Eine aktive und gezielte Unterstützung des Routings der Lkw-Verkehre ist gleichzeitig wichtige Voraussetzung zur Erhaltung der Infrastruktur, also des Anlagevermögens der Baulastträger.

Ziel des Projektes ist es, die Kommunen in NRW technisch und vor allem organisatorisch zusammenzubringen und sie zu unterstützen. Durch die interkommunale Zusammenarbeit und Dank umfassender Unterstützung des Landes NRW besteht erstmals die Möglichkeit, dass diese Daten von Kartenherstellern und weiteren Anbietern von Diensten genutzt werden. Europaweit ist kein vergleichbares Projekt bekannt.

Ein aktives Lkw-Routing unterstützt umweltpolitische Zielsetzungen, wie zum Beispiel die Umsetzung der Luftreinhaltepläne, durch eine Verringerung der Umweltbelastung. Hier kann das Projekt einen Beitrag leisten, sowohl global mit Blick auf die Senkung des transportbedingten CO_2-Ausstoßes der Logistikbranche durch die Wahl optimaler Routen, als auch lokal, durch eine gleichmäßigere Verteilung verkehrsbedingter Lärm- und Schadstoffbelastungen, primär Feinstaub und Stickstoffoxide). Damit wird der Lkw-Verkehr umwelt- und umfeldverträglicher (MKULNV 2012, [6]).

Auch verkehrspolitische Ziele werden durch das Projekt nachhaltig verfolgt. Dies umfasst nicht nur die Umsetzung politischer Vorgaben wie zum Beispiel den Lkw-Führungskonzepten, sondern auch eine Verringerung von Stauereignissen und innerstädtischen Konflikten zwischen Lkw und dem Individualverkehr oder dem ÖPNV/ SPNV. Aus wirtschaftspolitischer Sicht führt die Vorgabe von optimalen Lkw-Routen zur Reduzierung von Nachteilen für Wirtschaftsstandorte und zu einer Optimierung des Anschlusses an transeuropäische Verkehrswege. Aus umwelt-, verkehrs- sowie wirtschaftspolitischer Sicht ist es daher dringend geboten die Routenplanung der Wirtschaftsverkehre mit hochwertigen Daten beziehungsweise Informationen effizient zu unterstützen.

Mit der Entwicklung von SEVAS ist es gelungen, Kommunen und Kreisen ein unterstützendes Tool zur Verfü­gung zu stellen, dessen Nutzung eine win-win-Situation zwischen der öffentlichen Hand, der Logistikbranche, den Bürgerinnen und Bürgern und der Umwelt schafft, in der alle profitieren. Das Projekt ist dabei so konzipiert, dass es als best practice auch auf Bundesebene übertragen werden kann.

Die Mitarbeit im Projekt bringt den Baulastträgern unter anderem den Vorteil, dass sie ihre exklusiven Kenntnisse über geeignete Routen gezielt für die Routenwahl des Schwerlastverkehrs zur Verfügung stellen können. Dies ist ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal. Durch die automatisierte Schildererfassung lässt sich in einer weiteren Qualitätsstufe auf effiziente Weise ein umfas­sendes, georeferenziertes und aussagekräftiges Schilderkataster erstellen.

Für den nachhaltigen Erfolg einer effizien­ten und stadtverträglichen Lkw-Navigation ist es eine unabdingbare Voraussetzung, dass die Daten seitens der kommunalen Partnerinnen und Partner zur Verfügung gestellt werden. Gleichzeitig ist die Logistikbranche gefragt, aktuelle Quellen zur Navigation zu nutzen. Dann sollten fehlgeleitete Lkw auf Grund nicht vorhandener Ortskenntnisse in unseren Städ­ten bald die Ausnahme sein.

4 Literaturverzeichnis

[1]       Schubert, Markus et al. (2014): Verkehrsverflechtungsprognose 2030. In: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Hrsg.): Forschungsbericht. FE - Nr.: 96.0981/2011.

[2]       Wolf, Andreas & Fielenbach, Regina (2010): Modell zur straßenbautechnischen Analyse der durch den Schwerverkehr induzierten Beanspruchung des BAB-Netzes. In: Bundesanstalt für Straßenwesen (Hrsg.): Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen. 61.

[3]       Arndt, Wulf-Holger et al. (2013): Kommunale Straßenbrücken – Zustand und Erneuerungsbedarf. In: Difu-Impulse 6/2013.

[4]       Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) (2018): Zustandsnoten der Brücken. Online unter: https://www.bast.de/BASt_2017/DE/Statistik/Bruecken/Zustandsnoten.pdf?__blob=publicationFile&v=8. Zuletzt aufgerufen am 13.06.2019.

[5]       Business Metropole Ruhr GmbH (BMR) (o.J.): Lkw-Navigation – Projektbeschreibung. Online unter: https://lkw-navigation.metropoleruhr.de/projekt.html. Zuletzt aufgerufen am 14.06.2019.

[6]       Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV) (2012) (Hrsg.): Gesundheitsschutz im Mittelpunkt - Die Luftreinhaltepläne in Nordrhein-Westfalen.