Staus können auf vielerlei Arten entstehen. Baustellen und Unfälle sind dabei die nachvollziehbarsten Ursachen, doch wie oft ist es schon vorgekommen, dass man nach einem Stau weiterfahren kann und sich fragt, warum man denn eigentlich im Stau stand? Diese Staus, die scheinbar aus dem Nichts heraus entstehen und sich scheinbar genauso wieder auflösen, sind für viele Autofahrer ein Mysterium.

Viele Staus werden durch die Fahrweise der Verkehrsteilnehmer selbst verursacht. Warum fließender Verkehr plötzlich zum Stillstand kommt, ist eine Frage für die Wissenschaft. Diese hat sich ihr auch angenommen und eine mathematische Erklärung entwickelt, die auf der Infografik am Ende dieses Artikels und auf unserer Startseite dargestellt ist. Wer kein Englisch versteht oder einfach mehr darüber wissen möchte, ist hier genau richtig, denn die dargestellten Theorien werden im Folgenden ausführlich erläutert.

Das Hauptproblem: Sättigung

Sättigung ist das Hauptproblem, wenn es um Stauentstehung geht. Das Prinzip ist dabei äußerst einfach zu verstehen. Sättigung bedeutet hier nichts weiter, als dass ein Stau entsteht, wenn mehr Fahrzeuge auf der Straße sind, als Platz für sie vorhanden ist. Die Straße ist voll, gesättigt, es ist einfach kein Raum mehr für weitere Fahrzeuge. Andere Faktoren wie schlechtes Wetter oder Baustellen tragen außerdem noch dazu bei, dass die Sättigung schneller erreicht ist.

Die drei wichtigsten Theorien der Stauentstehung

In der Stauforschung gibt es drei Haupttheorien dazu, wie ein Stau entsteht. Es handelt sich dabei aber nicht um drei miteinander konkurrierende Theorien, von denen sich eine als eindeutige Erklärung herauskristallisieren wird. Vielmehr sind es drei Teiltheorien einer gesamtheitlichen Theorie über die Entstehung von Verkehrsstaus ohne greifbare Auslöser wie Unfälle. Diese sind:

Der Schmetterlingseffekt

Der Schmetterlingseffekt (engl. Butterfly effect) besagt, dass komplexe, nichtlineare dynamische Systeme sehr empfindlich auf Störungen, bzw. Veränderungen reagieren.

Der fließende Verkehr auf einer Autobahn ist ein solches System. Die Verkehrsteilnehmer fahren hinter- und nebeneinander mit einer bestimmten Geschwindigkeit und entsprechendem Sicherheitsabstand. Dieses System ist stabil, es wird kein Stau entstehen. Wird es jedoch gestört, beispielsweise durch einen Spurwechsel oder durch hinzukommende Fahrzeuge an einer Auffahrt, wird eine Art Kettenreaktion ausgelöst.

Die Verkehrsteilnehmer versuchen, die Ordnung wieder herzustellen, indem sie bremsen, um den Sicherheitsabstand zum jeweiligen Vordermann wieder herzustellen, was Fahrzeugführer weiter hinten oftmals zu irrationalen Reaktionen veranlasst. Der erste Spurwechsel führt demnach dazu, dass sich das gesamte Verkehrsgefüge verändert, denn es werden zahlreiche Bremsprozesse und meist viele weitere Spurwechsel ausgelöst, welche wiederum zu Bremsvorgängen führen und so weiter.

Unsichtbare Wellen

Die Prinzip der unsichtbaren Wellen (engl. Invisible waves) ist im Grunde eine schwächere Form des Schmetterlingseffekts. Die Theorie besagt, dass Staus durch unsichtbare Wellen ausgelöst werden. Eine solche Welle wird genau dann ausgelöst, wenn der Verkehr an einer Stelle kurz anhält oder sich durch extreme Verlangsamung verdichtet.

Hält ein Fahrzeug an, zwingt es die dahinter fahrenden Verkehrsteilnehmer, ebenfalls anzuhalten. So stauen sich erst zwei, dann drei, dann vier und weitere Fahrzeuge hintereinander. Fährt das vorderste Fahrzeug nun weiter, muss der Hintermann mit der Weiterfahrt warten, bis er genug Platz dafür hat. Währenddessen werden am Ende der Schlange weiterhin Fahrzeuge zum Anhalten gezwungen, wie ebenfalls warten müssen, bis sie wieder weiterfahren können. So entsteht eine Welle, die man vielleicht als eine Art umgekehrte Laola-Welle bezeichnen könnte. Da die Welle, in diesem Fall die stehenden Fahrzeuge, nicht sehr lang sein muss und sie im Gesamtverkehr nicht besonders auffällt, spricht man von einer unsichtbaren Welle.

Die Tragik des Allgemeinguts

Als Tragik des Allgemeinguts (Tragedy of commons) bezeichnet man eine ökonomische Theorie, laut der das, was frei zur Verfügung steht, auch ausgiebig genutzt wird. In diesem Fall sind die Straßen das Allgemeingut. Hierzulande sind alle Straßen, abgesehen von den Mautgebühren für LKW, frei befahrbar. Es gibt keine Faktoren, die die Menschen in der Benutzung der Straßen und Autobahnen einschränken.

Es gibt weder allgemeine Zeiten zur Nutzung der Autobahnen, noch weitere Nutzungsbeschränkungen, abseits der Tatsache, dass man einen Führerschein haben und das Fahrzeug mindestens 61 km/h schnell fahren können muss. Es ist eine typisch menschliche Eigenschaft, dass man das, was man benutzen kann, auch benutzt. Diese Art Urtrieb führt in Kombination mit der flächendeckenden Versorgung mit Kraftfahrzeugen dazu, dass das Verkehrsaufkommen theoretisch unendlich hoch sein kann und sich die Autobahnen entsprechend schnell sättigen.

Die Theorie zur Stauentstehung anschaulich erklärt

Dieser Abschnitt widmet sich dem Mittelteil der Infografik. Die Geschwindigkeitsangaben wurden der Einfachheit halber durch vergleichbare Angaben in Kilometer pro Stunde ersetzt.

A) Man stelle sich eine normale Autobahn mit viel Verkehr vor. Jeder hält sich an die Vorschriften bezüglich des Sicherheitsabstands, die Fahrzeuge auf der linken Spur fahren wie gewohnt schneller als die der jeweils rechten Spur. Nun entscheidet sich ein Verkehrsteilnehmer, der 100 km/h schnell unterwegs ist, spontan zu einem Wechsel auf die von ihm aus linke Spur. An dieser Stelle setzt eine Kettenreaktion ein.

B) Der Fahrer, vor dem der Spurwechselnde einschert, möchte keinen Auffahrunfall verursachen. Daher tritt er auf die Bremse, um den Sicherheitsabstand wieder herzustellen. Kurzzeitig ist er daher nur noch mit 90 km/h unterwegs.

C) Es ist die einzig logische Konsequenz, dass sich der Abstand zwischen dem bremsenden Fahrzeug und dem dahinter verringert, sodass der Fahrer hinter diesem ebenfalls bremsen muss, um eine Kollision zu vermeiden. Da sein Vordermann plötzlich nur noch 90 km/h schnell ist, verringert er seine Geschwindigkeit auf 80 km/h.

D) Die Fahrer der Fahrzeuge etwas weiter hinten sehen, wenn sie vorausschauend fahren, dass vor ihnen mehrere Bremslichter zu leuchten beginnen und verringern ebenfalls ihre Geschwindigkeit, wodurch sich der Verkehr weiter verlangsamt und verdichtet. Somit entsteht eine Welle von Bremslichtern, die sich rückwärts durch den Verkehr zieht. Hier haben wir die bereits erwähnte unsichtbare Welle, die oftmals den Schmetterlingseffekt auslöst.

E) Die unsichtbare Welle, die sich durch den Verkehr zieht, verleitet viele Autofahrer zum Wechsel auf eine schnellere Spur. Es ist nur logisch, dass sie dadurch neue unsichtbare Wellen auslösen, die wie in einer sich selbst erhaltenden Reaktion zu weiteren Spurwechseln und unsichtbaren Wellen führen, bis der Verkehr vollends zum Erliegen kommt.

Abschließende Worte zur Stauentstehung

Natürlich bedeutet nicht jeder Spurwechsel auf einer stark befahrenen Autobahn auch gleich automatisch, dass ein Stau entsteht. Im Normalfall verringert sich dabei zwar die Geschwindigkeit und führt zu einer unsichtbaren Welle, jedoch müssen sich weitere solcher Wellen bilden, bis es zum eigentlichen Stau kommt.

Verkehrsverdichtung und –verlangsamung ist jedoch das Grundprinzip. Wird das System Verkehrsfluss gestört, ist der Stau eine wahrscheinliche Konsequenz daraus. Stau vor einer Baustelle entsteht beispielsweise durch das gleiche Prinzip. Verengt sich die Fahrbahn um eine Spur, verdichtet sich der Verkehr. Das Reißverschlussprinzip wurde erfunden, um den Verkehr lediglich zu verlangsamen, den Fluss jedoch aufrechtzuerhalten. Würden sich alle Autofahrer auch an das Prinzip halten, gäbe es im Baustellenbereich deutlich weniger Staus.

Etwa die Hälfte aller Staus sind auf eine zu hohe Verkehrsdichte zurückzuführen (Tragik des Allgemeinguts). Die andere Hälfte entsteht durch Unfälle, Verkehrsverdichtungen durch Baustellen und durch erzwungene Verlangsamung durch Wettereinflüsse wie starkem Regen.

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Via: Car Insurance Guide