Ampeln – Licht-Signal-Anlagen (LSA)

Ampeln erhöhen die Verkehrssicherheit und verbessern die Verkehrsqualität.

Mit ihrer Hilfe können die Fußgänger*innen, Radfahrer*innen oder Autofahrer*innen an Querungen, Einmündungen und Kreuzungen sicher  nacheinander geführt werden.

Unfälle werden so vermieden, und der Verkehrsfluss ist besser planbar, weil die Zeitabschnitte für jede Richtung und Verkehrsart klar definiert sind.

Der Verkehr soll sicher und möglichst reibungslos fließen. Das Kieler Tiefbauamt hat in der Verkehrsplanung und Verkehrssteuerung die Belange aller Verkehrsteilnehmer*innen im Blick. Es gibt aber komplexe Knotenpunkte, an denen die einzelnen Anforderungen so sehr im Widerspruch stehen, dass das Problem nur mit Kompromissen lösbar ist.

Grundlagen für die Verkehrsplanung sind

• die strategischen Ziele und die Querschnittsziele der Landeshauptstadt Kiel
• der Verkehrsentwicklungsplan 2008 (VEP); er enthält ein entsprechendes Zielsystem
• Das Leitbild und die örtliche Teilhabeplanung für Menschen mit Behinderung: Allen Kieler*innen soll die selbstbestimmte Teilhabe am gesellschaftlichen Leben in einer barrierefreien Stadt möglich sein.

Der gesetzliche Rahmen für die Lichtsignalanlagen ist die Straßenverkehrsordnung (StVO). Was die StVO im Einzelnen bedeutet, ist für die Verkehrsverwaltungen zusätzlich in der Verwaltungsvorschrift zur StVO (VwV-StVO) geregelt.

Diese Regeln werden zusammen mit den technischen Zwängen in den Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA) ausführlich dokumentiert. Wir müssen daher bei unseren Planungen die Regelungen der RiLSA einhalten, da dies für die Verkehrssicherheit entscheidend ist.

Beispielsweise werden die „Zwischenzeiten“ (Schutzzeiten) in der RiLSA geregelt, die wir bei den Planungen streng einhalten. Die Zwischenzeit ist die Zeitdauer zwischen dem Ende der Freigabezeit eines Verkehrsstroms (Grün-Ende) und dem Beginn der Freigabezeit eines anschließend freigegebenen nicht oder bedingt verträglichen Verkehrsstroms (Grün-Beginn).

Im Bereich der Landeshauptstadt Kiel regeln derzeit 252 Lichtsignalanlagen den Verkehr. Alle Anlagen sind per Kabel oder per Funk an den Verkehrsrechner angeschlossen und werden stetig überwacht.

Vor allem im Innenstadtbereich ist wenig Platz für öffentlichen Straßenraum. An den Knotenpunkten, wo sich die Verkehrswege kreuzen, sind Konflikte vorprogrammiert. Die übliche Unterteilung der Verkehrsarten ist Fußverkehr, Radverkehr, ÖPNV und Kfz-Verkehr - und alle möchten mit ihrem Verkehrsmittel so rasch und direkt wie möglich an ihr Ziel, haben aber ganz unterschiedliche Geschwindigkeiten und ganz unterschiedliche Sicherheitsbedürfnisse.

Diese Konflikte durch eine Ampelregelung aufzulösen ist hochkomplex. Die Ingenieur*innen müssen eine ganze Reihe technische und physikalische Abhängigkeiten in ein gemeinsames System bringen.

Leistungsfähigkeiten

Die verkehrliche Leistungsfähigkeit an einem Knotenpunkt ist immer begrenzt. Es gibt dafür Berechnungsverfahren. Das einschlägige Regelwerk dafür ist das "Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS)".
 

Steuerung von Lichtsignalanlagen

Eine sichere Verkehrsabwicklung bedeutet, dass nicht alle Verkehrsströme zeitgleich über einen Knotenpunkt geführt werden können.

Unterschieden wird zwischen "verträglichen", "bedingt verträglichen" und "nicht verträglichen" Verkehrsströmen. Der Knotenpunkt wird dazu in Flächen (Fahrspuren) aufgeteilt, die aufgrund physikalischer Randbedingungen (Begrenzung von Fahrzeiten bzw. Zeitlücken) nur zeitlich begrenzt zur Verfügung stehen.

Bei der Steuerung von Lichtsignalanlagen können verträgliche und bedingt verträgliche Verkehrsströme zeitgleich eine Freigabe (Grün) erhalten. Nicht verträgliche Verkehrsströme sind zu sperren (Rot).
 

Ein (vergleichsweise) einfaches Beispiel

Eine Hauptstraße wird von einer Nebenstraße gekreuzt. Natürlich können nicht beide Richtungen gleichzeitig Grün bekommen. Sie sind "nicht verträglich". 

Jede Fahrtrichtung hat daher abwechselnd ihre Grünphase. Bei einer Umschaltung zwischen beiden Phasen (Hauptrichtung – Nebenrichtung) ist immer ein so genannter Phasenübergang erforderlich. Dieser Phasenübergang enthält die Zwischenzeiten / Schutzzeiten, wie sie in den Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA) vorgesehen sind. Für jeden Knoten, für jede einzelne Kreuzung müssen diese Zeiten und Phasen aber anhand der örtlichen Gegebenheiten neu berechnet werden.

In den Phasenübergängen sind auch die sogenannten Räumzeiten enthalten, sodass z.B. Fußgänger*innen die Kreuzung immer sicher verlassen können, auch wenn das zugehörige Signal bereits Rot zeigt.
 

Ein Umlauf einer verkehrstechnischen Steuerung bedeutet in unserem Beispiel die folgende Schaltungs-Reihenfolge: Phase Hauptrichtung – Phasenübergang 1 – Phase Nebenrichtung – Phasenübergang 2 – Phase Hauptrichtung.

Die Dauer der Phasenübergänge bleibt immer gleich, da sie die fest berechneten gelegten Zwischenzeiten und Schutzzeiten absichern. Ändern kann sich aber die Dauer der einzelnen Phasen, zum Beispiel wenn die Steuerung auf die jeweilige Verkehrsdichte reagiert. In Kiel sind überwiegend Umlaufzeiten von 80 oder 90 Sekunden eingestellt (Zeit bis dieselbe Phase wieder freigegeben wird). Würde diese Gesamtzeit verkürzt, bräuchten die festen Phasenübergänge immer noch dieselbe Zeit, die Rotzeiten stiegen im Verhältnis an und in den eigentlichen Grünphasen bliebe weniger Kapazität: Die Leistungsfähigkeit der Kreuzung nähme also ab. Das möchte man vermeiden.

Große und / oder komplexe Knotenpunkte haben diverse Phasen (z.B. Hauptrichtung, getrennte Abbiegephasen, Nebenrichtung, ÖPNV-Sonderphasen etc.) und eine Vielzahl von Phasenübergängen. Diese Planungen sind dann regelrechte Kunstwerke.

Der vorgesehene Querungs-Weg über eine Fahrbahn heißt in der Verkehrsplanung "Furt". Alle Fußgänger*innen, die bei Grün-Beginn die Fahrbahn betreten, haben auch bei Grün-Ende noch ausreichend Zeit, die Furt zu Ende zu gehen.

Die Richtlinie für Lichtsignalanlagen (RiLSA) sagt zur Mindestfreigabezeit (= Grünphase):

• Die Mindestfreigabezeit darf 5 Sekunden nicht unterschreiten.
• Bei Fußgänger*innen ist zusätzlich zu gewährleisten, dass (bei nur einer zu querenden Furt) während der Freigabezeit rechnerisch, mit einer Geschwindigkeit von 1,2 m/s, mindestens die halbe Furtlänge zurückgelegt werden kann.
  
• Dieser Wert erhöht sich bei Furten, die mit akustischen Zusatzeinrichtungen für Blinde und Sehbehinderte ausgerüstet sind, auf die gesamte Furtlänge.
• Sind in der gleichen Phase zwei hintereinanderliegende Furten zu queren, sollte die Freigabezeit ebenfalls mit einer Geschwindigkeit 1,2 m/s so lang sein, dass die längere der beiden Furten, die Mittelinsel / Fahrbahnteiler sowie die Hälfte der zweiten Furt gequert werden können, bis das Signal des Fußverkehrs auf Rot wechselt.

Mit Rotbeginn fängt die Räumzeit der Fußgänger*innen an. Sie stellt sicher, dass Menschen den gesamten gesicherten Bereich mit einer Geschwindigkeit von 1,2 m/s bis zum nächsten sicheren Bereich queren können. Erst danach wird der die Fußgängerfurt kreuzende Verkehr freigegeben.

Das heißt zum Beispiel für abbiegende Fahrzeuge: Auch wenn die Fußgängerampel rot zeigt, können und dürfen dort noch Menschen auf der Fahrbahn sein, die gerade ihre Überquerung beenden.

Manchmal fühlt sich eine Dauer länger an als sie ist. Trotz der komplexen Anforderungen und Randbedingungen versuchen wir, eine maximale Wartezeit für alle Verkehrsteilnehmer*innen von unter 60 Sekunden einzurichten.

Die Landeshauptstadt Kiel will den Alltag von blinden und sehbehinderten Menschen erleichtern. Deswegen werden bestehende und neue Ampeln gemäß gesetzlicher Vorgaben für das barrierefreie Bauen, der Richtlinie für Lichtsignalanlagen und den einschlägigen Normen (DIN) nach Möglichkeit mit speziellen Anforderungsgeräten ausgerüstet. Anforderungsgeräte oder Taster sind die kleinen gelben Kästen, auf die Fußgänger*innen drücken, um „Grün“ anzufordern.

Damit auch blinde und sehbehinderte Menschen erkennen, wann „Rot“ oder „Grün“ ist, und gefahrlos Straßen überqueren können, geben die neuen Geräte akustische (Piepsen) und taktile Signale (Vibrieren). Blinde und sehbehinderte Menschen können so

• durch das Piepsen den richtigen Weg zur Ampel finden und „Grün“ anfordern
• „Grün“ und „Rot“ für Fußgänger*innen durch unterscheidbare Piepstöne und zusätzlich ertastbare Signale erkennen
• sicher und gradlinig über die Straße gelangen.

Beispiel eines Anforderungsgerätes nur für Blinde und sehbehinderte Menschen, zu erkennen durch das Blindenabzeichen.

Für blinde und sehbehinderte Menschen befindet sich die Taste zum Anfordern von „Grün“ auf der Geräteunterseite. Diese Taste hat die Form eines Pfeils und zeigt die Richtung an, in der die Straße überquert wird.

 

Ein neuer Ampeltaster mit einem Handzeichen und dem Hinweis „BITTE DRÜCKEN“ für sehende Fußgänger*innen. Nach Drücken des Handzeichens leuchtet die Schrift „SIGNAL KOMMT“ auf und die Fußgängerampel schaltet baldmöglichst auf „Grün“.

An der Seite des Ampeltasters befinden sich Reliefsymbole zur Anzeige zum Aufbau des Fußgängerüberwegs, zur Reihenfolge der zu querenden Fahrspuren oder Verkehrsinseln.

 

Die Pfeiltaste auf der Geräteunterseite hat Auswirkungen auf die weitere Signalsteuerung. Damit wird es nicht schneller „Grün“ für Fußgänger*innen. Deren nächste Grünphase kann sogar etwas länger auf sich warten lassen. Dafür dauert sie dann lange genug, dass auch blinde Menschen genügend Zeit haben, die Straße vollständig zu überqueren.

Das Drücken der Taste auf der Unterseite der Geräte kann also auch Nachteile für andere Verkehrsteilnehmer*innen haben, da diese nun länger auf „Grün“ warten müssen und andere Abläufe (zum Beispiel der Vorrang für den ÖPNV) ausgebremst werden. Dieser Anforderungstaster auf der Geräteunterseite ist daher ausschließlich für blinde und sehbehinderte Menschen gedacht.

Sobald die Ampel für Fußgänger*innen auf „Grün“ springt, ertönt ein Piepsen als Freigabesignal. Zusätzlich vibriert die Pfeiltaste, damit auch Menschen mit einer Hörbehinderung wissen, dass sie nun über die Straße gehen können. Das Piepsen passt sich außerdem der Umgebungslautstärke gemäß den einschlägigen Normen(DIN) an, damit der Lärm des Verkehrs es nicht übertönt.

Übrigens: Einen geheimen „SOS-Code“ an den Tastern gibt es nicht. Es ist keine Tastenkombination mit besonderen Funktionen im System hinterlegt.

An breiten Hauptstraßen benötigen die Fußgänger*innen eine ausreichend lange Grünzeit, um die Straße überqueren zu können. Nach der Grünzeit muss die Räum- und Schutzzeit für sie eingehalten werden. Das ist eine Zeitspanne, die der parallel geführte Fahrzeugverkehr aus der Nebenrichtung zwar nicht benötigt, aber dennoch erhält.

Wesentliche Ziele sind:

• die Summe aller Reisezeiten im Netz verringern
• den Fahrkomfort verbessern
• den Kraftstoffverbrauch senken
• die Umwelt möglichst wenig durch Lärm und Schadstoffe beeinträchtigen.

Je mehr der Verkehr fließt und je weniger Autos an roten Ampeln stehen müssen, desto eher sind diese Ziele zu erreichen. Mit der Kieler Ampelsteuerung soll das vor allem auf den großen Verbindungen parallel zur Förde, aber auch auf den wichtigen Querverbindungen gelingen. Koordinierter Verkehrsfluss heißt auch, dass sich die Prioritäten über den Tag ändern. Morgens geht es darum, die Verkehrsteilnehmer*innen zügig in die Stadt zu bringen, abends liegt dann der Vorrang wieder in der Gegenrichtung. 

Leider können „Grüne Wellen“ nicht immer beliebig eingerichtet werden. Vor allem klappt das nicht so einfach gleichzeitig für alle Verkehrsteilnehmer*innen mit unterschiedlichen Verkehrsmitteln. Manchmal sind die Abstände der Kreuzungen ungünstig, manchmal sind es die unterschiedlichen Gelände-Verhältnisse oder die Verkehrsbelastungen an den einzelnen Knotenpunkten. Auch die gewünschten Verkehrsgeschwindigkeiten oder der Vorrang des ÖPNV an Ampeln spielen eine Rolle.