Ein wichtiger Bestandteil in Luftreinhalteplänen ist die Abschätzung der Wirkungen von verkehrlichen Maßnahmen, die zu reduzierten Immissionsbelastungen beitragen können. Die Maßnahmen zielen dabei auf die Vermeidung, Verlagerung oder verträgliche Abwicklung von Kfz-Verkehrsströmen ab. Die Berechnung dieser Wirkungen als Grundlage für weiterführende Emissions- und Immissionsberechnungen kann nur sinnvoll mit Hilfe von Verkehrsmodellrechnungen erfolgen.

Als Eingangsdaten für die Berechnung verkehrsinduzierter Emissionen und Immissionen sind verkehrliche Grundlagendaten zu Verkehrsmengen, Geschwindigkeiten oder Verkehrsfluss (Level of Service, LOS) erforderlich. Diese können für die Ist-Situation für ausgewählte Straßen vergleichsweise einfach mittels Verkehrserhebungen oder technischen Einrichtungen wie Detektoren in der Straßenoberfläche erfasst werden. Für zukünftige Szenarien/Planfälle mit veränderten Randbedingungen ist dies hingegen nicht möglich. Verkehrsmodelle liefern hier quantitative Grundlagen. Neben Änderungen in der Siedlungs- und Nachfragestruktur können auch angebotsseitige Veränderungen im Zuge von Maßnahmen der Luftreinhaltung abgebildet werden. Vorteil des Verkehrsmodells ist zudem, dass die verkehrliche Situation netzweit für alle Streckenabschnitte darstellbar ist und sich nicht nur auf lokale Zähldaten beschränkt. Daraus ist letztendlich die netzweite Ableitung der verkehrsbedingten Emissionen möglich. Die Verkehrsmodellierung stellt hiernach ein wichtiges Glied innerhalb der Modellkette Verkehr – Emission – Immission dar.

Neben den fachlich technischen Aspekten spielt die Verkehrsmodellierung auch hinsichtlich der Diskussion und Glaubwürdigkeit der Ergebnisse in der Öffentlichkeit, in der Politik und vor Gericht eine wichtige Rolle. Verkehrliche Maßnahmen waren und sind häufig Gegenstand der öffentlichen Diskussion. Sie beeinflussen das tägliche Leben vieler Menschen direkt und nachhaltig. Aus diesem Grund verlassen Debatten mitunter die Sachebene und werden auch auf emotionaler Ebene geführt. Fundierte, quantitative Ergebnisse beispielsweise aus Verkehrsmodellrechnungen leisten einen Beitrag zur Versachlichung der Diskussion.

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1. Warum brauchen wir Verkehrsmodellierung in der Luftreinhalteplanung?

Ein wichtiger Bestandteil in Luftreinhalteplänen ist die Abschätzung der Wirkungen von verkehrlichen Maßnahmen, die zu reduzierten Immissionsbelastungen beitragen können. Die Maßnahmen zielen dabei auf die Vermeidung, Verlagerung oder verträgliche Abwicklung von Kfz-Verkehrsströmen ab. Die Berechnung dieser Wirkungen als Grundlage für weiterführende Emissions- und Immissionsberechnungen kann nur sinnvoll mit Hilfe von Verkehrsmodellrechnungen erfolgen.

Als Eingangsdaten für die Berechnung verkehrsinduzierter Emissionen und Immissionen sind verkehrliche Grundlagendaten zu Verkehrsmengen, Geschwindigkeiten oder Verkehrsfluss (Level of Service, LOS) erforderlich. Diese können für die Ist-Situation für ausgewählte Straßen vergleichsweise einfach mittels Verkehrserhebungen oder technischen Einrichtungen wie Detektoren in der Straßenoberfläche erfasst werden. Für zukünftige Szenarien/Planfälle mit veränderten Randbedingungen ist dies hingegen nicht möglich. Verkehrsmodelle liefern hier quantitative Grundlagen. Neben Änderungen in der Siedlungs- und Nachfragestruktur können auch angebotsseitige Veränderungen im Zuge von Maßnahmen der Luftreinhaltung abgebildet werden. Vorteil des Verkehrsmodells ist zudem, dass die verkehrliche Situation netzweit für alle Streckenabschnitte darstellbar ist und sich nicht nur auf lokale Zähldaten beschränkt. Daraus ist letztendlich die netzweite Ableitung der verkehrsbedingten Emissionen möglich. Die Verkehrsmodellierung stellt hiernach ein wichtiges Glied innerhalb der Modellkette Verkehr – Emission – Immission dar.

Neben den fachlich technischen Aspekten spielt die Verkehrsmodellierung auch hinsichtlich der Diskussion und Glaubwürdigkeit der Ergebnisse in der Öffentlichkeit, in der Politik und vor Gericht eine wichtige Rolle. Verkehrliche Maßnahmen waren und sind häufig Gegenstand der öffentlichen Diskussion. Sie beeinflussen das tägliche Leben vieler Menschen direkt und nachhaltig. Aus diesem Grund verlassen Debatten mitunter die Sachebene und werden auch auf emotionaler Ebene geführt. Fundierte, quantitative Ergebnisse beispielsweise aus Verkehrsmodellrechnungen leisten einen Beitrag zur Versachlichung der Diskussion.

Auch für politische Entscheidungsträger können Ergebnisse aus Verkehrsmodellen eine objektive Entscheidungsgrundlage liefern. Nicht zuletzt hat die modellgestützte Ermittlung von Wirkungen juristische Relevanz. Gemäß §47 Abs. 1 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG) sind die Behörden bei Überschreitung der festgesetzten Immissionsgrenzwerte verpflichtet, einen Luftreinhalteplan aufzustellen, welcher die erforderlichen Maßnahmen zur dauerhaften Verminderung von Luftverunreinigungen festlegt. Mittels sach- und fachgerecht durchgeführter Modellrechnungen kann die verkehrliche Wirksamkeit der Maßnahmen transparent und plausibel dargelegt werden.

2. Verkehrsmodelle als Grundlage zur Wirkungsermittlung

Kurzer Einblick in die Welt der Verkehrsmodellierung – welche Modelle gibt es?

Im Bereich der Verkehrsmodelle wird grundsätzlich zwischen großräumigen, makroskopischen Modellen und mikroskopischen Simulationen (Verkehrsflusssimulationen) unterschieden (Abbildung 1).

Abbildung 1: Granularität von Verkehrsmodellen: Makroskopisches Verkehrsmodell (links) vs. Mikrosimulation (rechts)

Makroskopische Modelle sind in der Regel als multimodale Modelle zur Abbildung des werktäglichen Verkehrs konzipiert. Die Grundlage bilden Verkehrszellen, zwischen den Fahrten im Modell auf den Straßen- und Schienenwegen abgewickelt werden. Zunächst erfolgen in der Nachfragemodellierung die Schritte der Verkehrserzeugung, der Zielwahl und der Moduswahl (Pkw, ÖV, Rad, Fuß). Anschließend werden mittels Umlegung netzweite Verkehrsmengen und im Fall von Maßnahmenbetrachtungen Verkehrsverlagerungen berechnet. Der Umgriff von makroskopischen Modellen kann sich auf Städte, Gemeinden, Regionen oder ganze Länder erstrecken.

Mikroskopische Verkehrsflusssimulationen haben hingegen einen deutlich enger gefassten Fokusbereich. Sie umfassen in der Regel einzelne Knotenpunkte bis hin zu mehreren Streckenzügen. Diese Modelle haben einen Spitzenstundenbezug. Es werden anders als in der makroskopischen Modellierung Einzelfahrzeuge und deren Interaktion untereinander detailliert betrachtet. Ergebnisse aus Mikrosimulationen sind z. B. Aussagen zu Staulängen oder Wartezeiten an Lichtsignalanlagen in den Spitzenstunden.

Hybride, mesoskalige Modelle verbinden Elemente aus der makroskopischen und mikroskopischen Welt. Sie werden bislang allerdings nur sehr vereinzelt für die Analyse von Emissionswirkungen eingesetzt. Die weiteren Ausführungen beziehen sich primär auf die makroskopische Modellebene als Grundlage vieler Luftreinhaltepläne.

Verkehrsmodelle als Schnittstelle zur Emissions- und Immissionsbetrachtung

Die systematische Ermittlung der Wirkungen von Maßnahmen zur Luftreinhaltung kann entsprechend dem in Abbildung 2 dargestellten Schema erfolgen.

Abbildung 2: Modellkette zur Wirkungsermittlung von Maßnahmen (AVISO/ Rau/ PTV 2017)

Eingangsdaten für die Emissions- und darauf aufbauenden Immissionsrechnungen bilden zunächst die Verkehrs(prognose)daten aus Verkehrsmodellen. Als relevant für nachfolgende Berechnungsschritte herausgestellt haben sich in den bisherigen Untersuchungen insbesondere die folgenden Daten:

• Verkehrsmengen/Belastungen 
• Geschwindigkeiten 
• Auslastungen von Straßen und daraus abgeleitete Aussagen zum Verkehrszustand bzw. Level of Service 
• Im Bereich der mikroskopischen Simulation zusätzlich Anzahl der Halte, Belegung von Fahrstreifen, Beschleunigungsverhalten etc. 

Vor dem Hintergrund fahrzeugartspezifischer Emissionsfaktoren sind die Belastungen differenziert nach Fahrzeugarten auszugeben. In der Regel erfolgt mindestens die Differenzierung nach Pkw- und Schwerverkehr, vorteilhaft ist eine weitere Unterscheidung innerhalb der Güterverkehre z. B. nach Größenklassen (z. B. Lieferwagen, Lkw < 12 t zGG und Lkw > 12 t zGG).

Die Kennzahlen aus dem Verkehrsmodell werden exportiert und können dann über geeignete Schnittstellen in Emissions- bzw. Immissionsmodelle eingelesen werden. Bewährt hat sich hier der Austausch über Shape-Dateien. Dieser setzt eine einheitliche Georeferenzierung der Strecken in den unterschiedlichen Modellen voraus.

Die Kennzahlen aus dem Verkehrsmodell beziehen sich meistens auf einen durchschnittlichen Werktag außerhalb der Ferienzeiten. Über Umrechnungsfaktoren und Jahresganglinien können Aussagen für andere Zeiträume abgeleitet werden.

Neben den Daten aus einem Verkehrsmodell können auch empirische Verkehrsdaten bei Bedarf differenziert für verschiedene Verkehrssituationen bzw. Verkehrstage direkt an die Emissionsmodellierung übergeben werden. Im Rahmen der Wirkungsberechnungen für den Luftreinhalteplan Stuttgart wurden beispielsweise die Verkehrsmengen vor der Übergabe für verschiedene Zeitbereiche in Clustern aggregiert. Die Cluster charakterisieren hierbei Kalenderwochen mit ähnlichen Verkehrsstärken (Abbildung 3). Für jedes Cluster kann damit eine detaillierte Berechnung der Emissionen erfolgen. Hintergrund für die Vorgehensweise waren die im Zusammenhang mit der Corona-Pandemie stehenden drastischen Auswirkungen auf das Verkehrsgeschehen im Wochen- bzw. Jahresverlauf.

Abbildung 3: Einteilung der Verkehrsmengen in Cluster

Anforderungen an die Verkehrsmodelle

Die Anforderungen an die Struktur des Verkehrsmodells ergeben sich zum einen aus den für die Emissionsberechnungen bereitzustellenden Datengrundlagen. Zum anderen resultieren sie aus den grundsätzlichen Randbedingungen, die im Zusammenhang mit Verkehrsmodellrechnungen zu beachten sind. Im Wesentlichen zählen dazu:

• Aktualität der Datenbasis: Die im Verkehrsmodell enthaltenen Daten sollten möglichst aktuell sein. Dies betrifft sämtliche berechnungsrelevanten Daten, die die Raumstruktur, das Verkehrsverhalten und das Verkehrsangebot widerspiegeln.
  
  Das Modell für den Istzustand ist anhand aktueller Zähldaten zu kalibrieren und zu validieren. Der Nachweis der Modellgüte kann beispielsweise über den im Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS; FGSV 2015) definierten GEH-Indikator erbracht werden.
   
• Das Verkehrsangebot sollte möglichst vollumfänglich im Verkehrsmodell hinterlegt und attributiert sein. Dazu gehört im Bereich des Kfz-Verkehrs insbesondere die Vollständigkeit des Straßennetzes und eine entsprechende Differenzierung zwischen verschiedenen Straßenkategorien. Neben übergeordneten Straßen sollte das Modell auch nachgeordnete Straßen wie Erschließungsstraßen in Wohngebieten beinhalten. Damit kann gewährleistet werden, dass im Zusammenhang mit Maßnahmen stehende Ausweichverkehre nachgebildet werden können.
   
• Der räumliche Umgriff des Verkehrsmodells ist ausreichend groß zu wählen, um auch großräumige Wirkungen von Maßnahmen realistisch abbilden zu können. Die Größe des Modells ist hierbei in Abhängigkeit der zu untersuchenden Maßnahmen festzulegen. 
  
  
• Es sollte eine für die Fragestellung ausreichende Differenzierung der Fahrzeugarten vorliegen (z. B. Pkw, Lieferwagen, leichte und schwere Nutzfahrzeuge). 
  
  
• Wenn möglich sollten integrierte Verkehrsnachfragemodelle zum Einsatz kommen. Diese können den Wechsel zwischen verschiedenen Verkehrsmitteln und Änderungen in der Wahl von Zielen nachbilden. So können maßnahmenbedingte Umstiege zum Beispiel vom Kfz-Verkehr auf Verkehrsmittel des Umweltverbunds (Fuß-, Rad- und Öffentlicher Verkehr) berücksichtigt werden. 

Abbildung von Maßnahmen im Verkehrsmodell

In Abhängigkeit davon, wie die skizzierten Anforderungen an die Modellgrundlage erfüllt sind, lassen sich Maßnahmen der Luftreinhaltung damit abbilden. Generell gilt, dass mit zunehmenden Detaillierungsgrad des Modells die Möglichkeiten zur Maßnahmenabbildung steigen. Dennoch lassen sich selbst in sehr detaillierten Modellen nicht alle Maßnahmen direkt abbilden. In der Regel sind Modellanpassungen und -verfeinerungen erforderlich. In einigen Fällen bedarf es zudem Annahmen zur Maßnahmenberechnung.

Eine grobe Übersicht der mit makroskopischen Modellen berechenbaren Maßnahmen gibt nachfolgende Abbildung 4. Die unter ,,klassische Anwendungsfälle‘‘ zusammengefassten Maßnahmen lassen sich meistens gut und direkt im Verkehrsnachfragemodell abbilden. Sie zielen häufig auf Fragestellungen ab, für die die Modelle originär aufgebaut werden. Gleichwohl sind wie bei allen Modellierungen die sachgerechte Implementierung und Plausibilisierung wichtig. Bei Berechnungen zu Tempolimits an Steigungsstrecken ist beispielsweise zu prüfen, ob modellierte Verlagerungswirkungen auf Parallelstrecken realistisch und in der Praxis möglich sind. Die Parametrisierung (Geschwindigkeiten etc.) ist in solchen Fällen sorgsam vorzunehmen.

Abbildung 4: Übersicht zur Abbildung von Maßnahmen im Verkehrsmodell

Die im unteren Bereich angeführten Maßnahmen aus dem ersten Block der klassischen Anwendungsfälle (hellgrau dargestellt) können in Abhängigkeit der Modellgrundlage bereits mehr Untersuchungsaufwand erfordern. So ist eine Abbildung mitunter nur mit Annahmen möglich. Aus diesem Grund sind sie teilweise auch dem zweiten Block in Abbildung 4 zuzurechnen. Maßnahmen aus diesem Block können häufig nur mit Annahmen gut modelliert werden. Dies lässt sich gut am Beispiel des Radverkehrs erläutern: Erst in den letzten Jahren hat die detailliertere Abbildung des Radverkehrs in Verkehrsmodellen an Bedeutung gewonnen. Viele, vor allem ältere, Modelle sind stark Kfz-fokussiert und im Bereich des Rad- und Fußverkehrs vergleichsweise rudimentär aufgebaut. Sie erfordern daher zusätzliche Eingangsgrößen in Form von Annahmen zur adäquaten Wirkungsberechnung. Neuere Modelle enthalten bereits zusätzliche Stellschrauben im Bereich des Radverkehrs. Folglich können mit ihnen Radverkehrsmaßnahmen besser und präziser abgebildet werden. Festzuhalten bleibt allerdings, dass dies momentan nur auf wenige Modelle zutrifft und auch diese Modelle weiteres Verbesserungspotenzial beinhalten. Für bessere Modelle bedarf es zusätzlicher Empirie zur besseren Abbildung der Wirkungszusammenhänge im Fahrradverkehr.

Die verstärkt diskutierten Maßnahmen der Verkehrsverbote für Dieselfahrzeuge erfordern ebenfalls höheren Modellierungsaufwand. In Verkehrsmodellen ist normalerweise keine Segmentierung der Flotte nach Antriebsarten enthalten. Um Dieselverbote abbilden zu können, ist hier folglich eine Erweiterung der Modelle erforderlich. Grenzen können dabei Rechenzeiten darstellen, die sich durch die beschriebenen Erweiterungen deutlich erhöhen.

Weiterhin sind bei zonalen Verboten teilweise Annahmen zum Umstieg vom betroffenen Dieselfahrzeug auf ein nicht-betroffenes Fahrzeug notwendig (Zweitwagen, Ersatzbeschaffung, Neukauf etc.). Verkehrsmodelle können diese Effekte nicht direkt nachbilden. Diese Aspekte kommen gleichermaßen bei weiteren Maßnahmen wie Umweltzonenregelungen, die nur für bestimmte Fahrzeuggruppen gelten, zum Tragen. Im Zusammenhang mit Kennzeichenregelungen sind Annahmen zur Verteilung und Zuordnung der Kennzeichen zu den Fahrzeugen im Untersuchungsraum zu treffen.

Auch Ausnahmeregelungen oder verbotswidriges Verhalten lassen sich meist nur über pauschale Annahmen im Verkehrsmodell berücksichtigen. Verkehrsnachfragemodelle bieten in diesen Fällen die Möglichkeit einer detaillierteren Betrachtung, z. B. über wegezweckbezogene Fahrten.

Bei ausgewählten Maßnahmen wie z. B. der Verflüssigung oder Zuflussdosierung werden die Grenzen der makroskopischen Modellierung erreicht – in diesen Fällen sind alternative Verfahren wie die mikroskopische Verkehrsflusssimulation für eine quantitative Bewertung notwendig. Es handelt sich dabei vorwiegend um verkehrstechnische Maßnahmen. Diese haben in der Regel Einfluss auf den Verkehrsablauf und -fluss. Sie entfalten manchmal nur eine lokale Wirkung im Bereich von Knotenpunkten oder Streckenzügen. Weiterhin haben die Maßnahmen oftmals einen Bezug zu den Spitzenstunden oder zu tageszeitlich unterschiedlichen Verkehrsverhältnissen.

3. Wirkungen von Maßnahmen der Luftreinhaltung

Das grundsätzliche Ziel aller Maßnahmen liegt in der Reduzierung der Emissions- und Immissionsbelastung und letztendlich in der Einhaltung der vorgegebenen Luftschadstoffgrenzwerte. Einen Beitrag hierzu liefern aus verkehrlicher Sicht Maßnahmen zur Förderung der Verkehrsmittel des Umweltverbunds (ÖV, Rad, Fuß), Maßnahmen zur Optimierung der Verkehrsabläufe und nicht zuletzt restriktive Maßnahmen zur Reduzierung des Verkehrsaufkommens im Kfz-Verkehr. Diese Maßnahmen lassen sich vereinfacht in vier übergeordnete Gruppen einteilen:

• Verkehrsplanerische Maßnahmen (z. B. Aus- oder Neubau Radwege)
• Verkehrstechnische Maßnahmen (z. B. „Grüne Welle“)
• Preispolitische Maßnahmen (z. B. Parkraummanagement)
• Regulatorische Maßnahmen (z. B. Ein- oder Durchfahrtsverbote)

Eine Vielzahl an Maßnahmen aus diesen Gruppen wurde im Zuge der Mitarbeit an den Luftreinhalteplänen Stuttgart, Freiburg und Frankfurt untersucht. Weitere thematisch ähnliche Untersuchungen wurden unter anderem in den Städten Hannover, Heilbronn, Kiel und Ludwigsburg durchgeführt. Auszugsweise werden im Folgenden die in den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse aufgezeigt. Dies erfolgt anhand von ausgewählten Kenngrößen, welche die verkehrlichen Wirkungen charakterisieren.

Wirkungen auf die Verkehrsmittelwahl – Modal Split

Vorteilhaft unter Gesichtspunkten der Luftreinhaltung ist eine Verlagerung von Fahrten des Pkw-Verkehrs auf Verkehrsmittel des Umweltverbundes (Fuß, Rad, ÖV). Auswertungen zum Modal Split, der die Aufteilung der Verkehrsnachfrage auf die Verkehrsmittel beschreibt, können diese maßnahmenbedingte Verlagerung aufzeigen.

Die Verschiebung im Modal Split kann zum einen durch eine reine Förderung des Umweltverbunds bewirkt werden und zum anderen durch Restriktionen im Pkw-Verkehr. Restriktive Maßnahmen haben in den durchgeführten Untersuchungen für Stuttgart und Frankfurt in der Gesamtsicht der Ergebnisse einen etwas stärkeren Einfluss auf die Verkehrsmittelwahl gezeigt. Dies gilt insbesondere für preispolitische Maßnahmen wie die Erhöhung von Parkgebühren oder eine Citymaut. Auch regulatorische Maßnahmen wie beispielsweise Einfahrtverbote für bestimmte Fahrzeuge zeigen hier eine deutliche Wirkung. Bei diesen Maßnahmen wird für einen Teil der Fahrten anstelle des Pkw ein Verkehrsmittel des Umweltverbunds von den Verkehrsteilnehmenden gewählt. Die sich ergebenden Reduktionen des Pkw-Verkehrs schlagen sich dabei nahezu vollständig in zusätzlichen Fahrten im Umweltverbund nieder. In Abbildung 5 ist der beschriebene Sachverhalt dargestellt. Die erwähnten Maßnahmen sind mit den Bezeichnungen 2.1 Var.1 bzw. 2 (Erhöhung der Parkgebühren (Verdopplung)), 2.2 (Citymaut) und 8.1 bzw. 8.3 in den jeweiligen Varianten (Einfahrtverbote für bestimmte Fahrzeuge) abgekürzt. Die Szenarien 2 und 3 beinhalten Maßnahmenkombinationen.

Abbildung 5: Veränderungen im Modal Split für unterschiedliche Maßnahmen(gruppen)

Anders gelagert ist der Fall bei ausgewählten Maßnahmenbündeln, die eine Förderung des Umweltverbunds beinhalten: Wird beispielsweise neben dem ÖPNV der Fuß- und Radverkehr stark ausgebaut, kann dies auch Verlagerungen zwischen den Verkehrsmitteln des Umweltverbunds bewirken (neben den Reduktionen im Kfz-Verkehr). Deutlich attraktivere Radverbindungen können beispielsweise dazu führen, dass Verkehrsteilnehmende in entsprechenden Relationen das Rad der längeren oder teureren Fahrt mit dem ÖPNV vorziehen. Damit korrespondierend können sich Rückgänge beim Anteil der mit dem ÖPNV bewältigten Wege ergeben. Solche Effekte können sich generell zwischen allen Verkehrsmitteln des Umweltverbunds reiseweitenabhängig einstellen. In Abbildung 5 zeigen die mit 2.4 bezeichneten Balken den beschriebenen Effekt für die Maßnahme zur Förderung des Umweltverbunds. Eine gegenläufige Entwicklung mit Verlagerungen von fußläufig oder mit dem Rad zurückgelegten Wegen auf den ÖV zeigen die Balkenpaare 2.3 (Nahverkehrsabgabe).

Die Beispiele zeigen, dass die Wirkungsmechanismen komplex sind. Pauschale Aussagen, dass die Förderung eines Verkehrsmittels mit der Reduktion von Wegen oder der Verkehrsleistung eines anderen Verkehrsmittels unmittelbar einhergeht, sind daher schwierig.

Modal Split und die Verknüpfung zur Fahrleistung

Neben der zuvor beschriebenen Zahl der Wege pro Verkehrsmittel haben im Hinblick auf die Luftreinhaltung die damit verknüpften Wegelängen einen wichtigen Einfluss. Aus der Kombination resultieren die Fahrleistungen bzw. Verkehrsleistungen. Diese wirken sich letztendlich auf das Emissions- und Immissionsgeschehen aus. Wichtig ist dabei festzuhalten, dass ein starker Anstieg der mit einem Verkehrsmittel zurückgelegten Wege nicht zwangsläufig mit ähnlichen fahrleistungsbezogenen Wirkungen korreliert. Im Vergleich zum wegebezogenen Modal Split fallen die Veränderungen der fahrleistungsbezogenen Modal Split-Anteile insbesondere im Fuß- und Radverkehr deutlich geringer aus. Dies ist auf die im Vergleich zu MIV und ÖV kürzere Wegelänge dieser beiden Verkehrsmittel zurückzuführen. Derselbe Effekt kommt beim P+R zum Tragen. Dort sind die Wege im Vergleich zu den mit anderen Verkehrsmitteln zurückgelegten Wegen lang – der Modal Split Anteil des P+R ist daher bei Einbeziehung der Fahrleistung deutlich stärker ausgeprägt als bei einer rein wegebezogenen Betrachtung.

Der Einfluss der Wegelänge auf den Modal Split ist in nachfolgender Abbildung ersichtlich.

Abbildung 6: Vergleich des wegebezogenen und fahrleistungsbezogenen Modal Splits am Beispiel für die Region Stuttgart

Abbildung 7 und Abbildung 8 zeigen den beschriebenen Sachverhalt nochmals exemplarisch für untersuchte Maßnahmen. Gut zu erkennen ist der Einfluss der Wegelänge, wenn man die Balken für den wege- bzw. fahrleistungsbezogenen Modal Split der Maßnahme Parkraumkonzept vergleicht (vierter Balken von links).

Abbildung 7: Veränderung im Modal Split, wegebezogen

Abbildung 8: Veränderung im Modal Split, fahrleistungsbezogen

Maßnahmenbedingte Veränderungen der Belastungen und Verkehrsverlagerungen

Die Reduzierung der Verkehrsbelastungen kann zur Verbesserung der Emissions- und Immissionslage beitragen. Sie ist daher ein wichtiger Baustein zur Einhaltung der Luftschadstoffgrenzwerte. Punktuell bzw. lokal bewirken kapazitätseinschränkende Maßnahmen sowie restriktive Maßnahmen wie Einbahnstraßenregelungen, Durchfahrtsverbote oder streckenbezogene Verkehrsverbote deutliche Entlastungen im Kfz-Verkehr. Damit einher gehen allerdings in vielen Fällen Mehrbelastungen an anderen Stellen im Netz. Diese resultieren aus verlagerten Verkehren (Ausweichverkehre). In Abhängigkeit der Anzahl der zur Verfügung stehenden Alternativrouten konzentrieren sich diese Verkehre nur auf einzelne oder wenige Strecken oder verteilen sich großräumig auf eine Vielzahl an Straßen. Neben der Anzahl der verfügbaren Alternativen spielt auch die Attraktivität derselben eine Rolle. Zur Vermeidung von Ausweichverkehren kann diese gezielt über flankierende Maßnahmen etc. verringert werden.

Als ein Beispiel für unerwünschte Verlagerungsverkehre dient eine Untersuchung zur Aufnahme des Streckenzugs der B31 in die Umweltzone Freiburg. Die B31 verläuft durch Freiburg und war zum Zeitpunkt der Untersuchung noch nicht in die Umweltzone integriert. In dieser dürfen nur Fahrzeuge mit grüner Plakette verkehren.

Wird die Plakettenregelung auf die B31 ausgedehnt, verlagern sich Durchgangsverkehre durch Freiburg auf Routen im Umland. Sie konzentrieren sich dabei stark auf eine Alternativroute, die durch das Glottertal (touristisch geprägtes Gebiet) führt. Dies ist der geographischen Lage Freiburgs und der Netzkonzeption im Umland geschuldet, das Glottertal stellt die einzige Verbindung im näheren Umkreis zur Umfahrung Freiburgs dar. Abbildung 9 zeigt die Verlagerung beispielhaft. Grün markiert sind die Verkehrsabnahmen, rot die Zunahmen. Die Entlastung auf der B31 und die Mehrbelastung auf der Parallelroute sind gut erkennbar.

Abbildung 9: Maßnahmenbedingte Veränderung der Verkehrsbelastung am Beispiel Freiburg.

Die Thematik der unerwünschten Ausweichverkehre kommt häufig auch bei den Maßnahmen zu streckenbezogenen Dieselfahrverboten, Geschwindigkeitsreduzierungen etc. zum Tragen. Berechnungen mit Verkehrsmodellen bieten hier den großen Vorteil, die Verlagerungen räumlich aufzuzeigen und zu quantifizieren. So können dann bei Bedarf flankierende Maßnahmen zur Vermeidung der Ausweichverkehre entwickelt werden.

Zusammenhängend mit verkehrlichen Verlagerungen stellen sich manchmal auch Rückverlagerungen ein. Ein Lkw-Durchfahrtsverbot kann z. B. bewirken, dass für ausgesuchte Relationen im Lkw-Verkehr Routen auf Grund der Durchfahrtsrestriktionen im Planfall verlängert werden. Auf Strecken mit Lkw-Durchfahrtsverbot ergeben sich in Folge der aus dem Lkw-Durchfahrtsverbot resultierenden geringeren Lkw-Belastung Fahrzeitvorteile für den Pkw-Verkehr, was zur Verlagerung von Pkw-Verkehren auf jene Strecken führt. Anhand dieses Beispiels zeigt sich, dass eine Reduktion der Verkehrsbelastung einer Fahrzeugart nicht zwingend eine Reduktion der Gesamtbelastung um dieselbe Größenordnung bewirken muss.

Wirkungsdiskussion in der Politik und vor Gericht

Die bisherigen Ausführungen zeigen, dass Maßnahmen der Luftreinhaltung komplexe Wirkungsmechanismen mit sich bringen. Sie wirken oftmals mehrdimensional und beeinflussen das gesamte Verkehrsgeschehen an verschiedenen Stellen. Im direkten Zusammenhang stehen damit auch die Auswirkungen auf die nachgeschalteten Emissions- oder Immissionsbetrachtungen.

Als Entscheidungsgrundlage für die Politik ist deshalb eine objektiv-neutrale und nachvollziehbare Darstellung der Ergebnisse unumgänglich. Positive wie auch negative Wirkungen der Maßnahmen müssen umfänglich dargelegt werden.

Vorgegebene Randbedingungen für Untersuchungen sollten kritisch geprüft und deren Umsetzung im Modell sorgsam erfolgen. Sie sind in der Dokumentation vollständig aufzugreifen, ebenso sämtliche Annahmen, die getroffen wurden. Hierbei ist auch auf die Grenzen der Modellierung sowie auf Aspekte wie Modellungenauigkeiten einzugehen.

Die Punkte haben gleichermaßen eine hohe Relevanz für die Gerichtsfestigkeit von Gutachten. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die skizzierten Punkte zur Eignung der Modellgrundlage, im Wesentlichen Aktualität und die Konformität mit den gültigen Regelwerken, zu beachten.

Bei den Diskussionen im Rahmen der Projekte zur Luftreinhaltung zeigt sich des Öfteren, dass sich für einige wirksame Maßnahmen keine politischen Mehrheiten finden. Mitunter werden Maßnahmen nicht näher beleuchtet, weil sie schlichtweg nicht gewollt sind. Umgekehrt gibt es Maßnahmen mit breiter Akzeptanz, die jedoch wenig wirksam sind. Umsetzungshürden können sich darüberhinausgehend in der Gesetzeslage finden. Dies trifft z. B. auf Maßnahmen zu, bei denen ausgewählte Fahrzeuge gegenüber anderen privilegiert behandelt werden (priority lanes, bei denen z. B. der linke Fahrstreifen nur mit bestimmten Fahrzeugen befahren werden darf). Der Beschilderung kommt in diesem Kontext eine zentrale Rolle zu. Manches Mal scheitert eine Maßnahme am Verkehrszeichen, das in der StVO noch nicht existiert.

Evaluation

Im Gegensatz zu sonstigen verkehrsplanerischen Prognoserechnungen haben Wirkungsgutachten im Rahmen der Luftreinhalteplanung einen deutlich kürzeren Prognosehorizont von wenigen Jahren. Dies ergibt die Möglichkeit, die Modellprognosen in kürzeren Abständen zu evaluieren. Die PTV hat gemeinsam mit der Forschungseinrichtung TNO aus den Niederlanden im Jahr 2018 das Projekt „Taskforce Luftreinhaltung“ zur Quantifizierung der Stickstoffdioxid-Emissionen und -Immissionen in 4 Städten in Deutschland (Hannover, Heilbronn, Kiel und Ludwigsburg) durchgeführt. Basierend auf dem Analysejahr 2017 wurden mit Hilfe umfangreicher Modellsysteme die Wirkungen von geplanten Maßnahmen auf die Jahresmittelwerte der Schadstoffbelastung für die Jahre 2019 und 2021 berechnet.

Mit den Messwerten des Umweltbundesamtes konnten die Modellrechnungen im Frühjahr 2020 evaluiert werden. Die folgende Abbildung zeigt einen Vergleich aus Messwert 2017, Modellprognose 2019 und Messwert 2019 für die Städte Hannover, Heilbronn und Kiel (für Ludwigsburg wurde kein Messwert 2019 veröffentlicht).

Abbildung 10: Evaluation der Modellprognose

Zu erkennen ist, dass die Prognose 2019 in den Städten Hannover und Heilbronn durch die Messung bestätigt werden konnten. Das ist insbesondere erstaunlich, weil die Prognose von recht deutlichen Rückgängen ausgegangen war. In Kiel wurden die prognostizierten Rückgänge sogar übertroffen, was insbesondere durch die über die Prognoseannahmen hinausgehende Maßnahmenrealisierung zu erklären ist.

4. Fazit

Verkehrliche Maßnahmen als Bestandteil von Luftreinhalteplänen können zu reduzierten Immissionsbelastungen beitragen. Die Wirkungen dieser Maßnahmen sind oftmals komplex und umfangreich. Verkehrsmodellrechnungen sind daher ein geeignetes Mittel zur Abschätzung und liefern quantitative Datengrundlagen für Emissions- und Immissionsrechnungen. Die verwendeten Verkehrsmodelle müssen dazu die erforderlichen Anforderungen an Aufbau, Struktur und Aktualität erfüllen. Neben inhaltlichen Gründen hat dieser Aspekt auch rechtliche Relevanz (Gerichtsfestigkeit).

Von der Vielzahl an Maßnahmen zur Luftreinhaltung ist der Großteil mit Modellen untersuchbar. Für einen Teil der Maßnahmen sind Erweiterungen der Modelle und/oder ergänzende Annahmen für Berechnungen notwendig. Manche Maßnahmen sind nicht sinnvoll mit makroskopischen Verkehrsmodellen abbildbar; für diese sind alternative Verfahren zur Wirkungsermittlung wie beispielsweise Mikrosimulationen erforderlich. Verbesserungen in der Modellierung können darüber hinaus durch eine bessere Wirkungskontrolle empirischer Art erfolgen.

Unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus diversen Luftreinhalteplänen lässt sich festhalten, dass allein Angebotsverbesserungen und geschaffene Anreize in der Regel nicht ausreichen, um Schadstoffgrenzwerte zu erfüllen. Es bedarf hierzu zusätzlich restriktiver Maßnahmen, für die sich politische Mehrheiten finden müssen. In Kombination kann das Verkehrsverhalten verändert und die Bedeutung der Verkehrsmittel des Umweltverbunds erhöht werden.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Einsatz von Verkehrsmodellen die Auswahl geeigneter und wirksamer Maßnahmen in der Luftreinhaltung unterstützen kann. Vergessen werden sollte jedoch nicht, dass Modelle immer nur eine Nachbildung und Abstrahierung der Wirklichkeit sind. Sie helfen uns, diese zu verstehen und Zusammenhänge aufzuzeigen, können die Realität aber nie vollumfänglich widerspiegeln.

Literatur

• AVISO/ Rau/ PTV 2017: Gesamtwirkungsgutachten zur immissionsseitigen Wirkungsermittlung der Maßnahmen der 3. Fortschreibung des Luftreinhalteplans Stuttgart. Stuttgart: veröffentlicht durch das Regierungspräsidium Stuttgart.
• Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz sowie Bundesamt für Justiz: Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umweltwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz – BImSchG).
• FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen 2015: Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen. Köln: FGSV Verlag.