Stuttgart 21/ITF Detailkritik Heimerl 1997

Hier entsteht in Kürze eine Ausarbeitung der Kritik am ersten Teil des Gutachtens Heimerl/Dobeschinsky (VWI Stuttgart GmbH, 1997) zur Praktikabilität des ITF in Großknoten.

Anhand der Seitenangabe wird die Detailkritik unmittelbar in Bezug zum Inhalt des Gutachtens gesetzt. Es empfiehlt sich daher, das Gutachten beim Lesen dieser Anmerkungen griffbereit zu halten. Die betreffenden Kritikstellen werden darüber hinaus auszugsweise zitiert und durch kursive Schrift in Verbindung mit der Angabe der Seitenzahl kenntlich gemacht.

Kritikpunkte nach aufsteigender Seitenangabe

Aufgabenstellung

Zur Aufklärung der verschiedentlich in der Öffentlichkeit geäußerten Sorgen bezüglich der Zukunftsfähigkeit der Planungen für den Durchgangsbahnhof, bei denen das Schlagwort des "Integralen Taktfahrplans" vielfach im Vordergrund steht, werden zunächst die Möglichkeiten und sinnvollen Grenzen des integralen Taktfahrplans {ITF) generell dargestellt und kritisch analysiert. Sodann werden die Folgerungen auf die Stuttgarter Situation sowohl für den bestehenden Kopfbahnhof als auch den geplanten Durchgangsbahnhof übertragen und ein Vergleich des für Stuttgart 21 zugrundegelegten Betriebsprogramms mit dem "ITF nördliches BadenWürttemberg" vorgenommen.

Zielsetzung der Ausarbeitung ist es also nach Angaben der Ausfertigenden, die Möglichkeiten und sinnvollen Grenzen eines Systems mit Integralem Taktfahrplan darzustellen und kritisch zu analysieren. Die Schlußfolgerungen sollen sodann auf die Fragestellung Stuttgart21 und den geplanten Tiefbahnhof im Vergleich zur Bestands-Infrastruktur übertragen werden.

Kritik 1

Im weiteren Verlauf dieser Analyse liefert das Dokument keine Darsellung objektiver Kriterien, wie die Möglichkeiten und die sinvollen Grenzen eines Integrierten Zaktsystems (im weiteren als ITF abgekürzt) aussehen sollen und wie diese anzuwenden sind. Über die Rahmenbedingungen die hier zu gelten haben, findet keine weitere Betrachtung statt. Im Verlauf wird sich zeigen, daß die später angelegten Kriterien ad hoc angenommen werden und keine Hinterfragung erfolgt, ob diese den vorliegenden Fall und das allgemeine Problemfeld überhaupt vollständig beschreiben.

Kritik 2

Kritik am Vergleich mit einem Betriebskonzept "ITF nördliches Baden-Würrtemberg": Ein solches Programm legt zunächst nahe, daß es sich um einen ITF-Teilknoten handelt, in dem für den nördlichen Landesteil ein ITF-Vollknoten konstruiert wird, der den Süden unbeachtet läßt. Dabei handelt es sich um ein gänzlich anderes Betriebs-Grundkonzept als bei einem ITF-Vollknoten, dessen kritische Betrachtung doch angeblich die Aufgabenstellung des Gutachtens sein soll. Die Ergebnisse des Vergleichs mit einem Teilknoten sind daher in keiner Weise auf einen direkten Vergleich mit einem Vollknoten übertragbar.

Beispiel

Es existiere neben dem Vollknoten für den Norden ein analoger Vollknoten für den Süden, es handle sich also sozusagen um ein Grundkeonzept eines Betriebes mit zweigeteiltem ITF-Knoten. Dies hätte folgenden Auswirkungen:

• Alle Anschlüsse innerhalb des Teilknotens werden erreicht. Um alle anschlüsse zu sichern, müssen die am System beteiligten Züge Standzeiten in Kauf nehmen, die sich in ähnlicher Höhe darstellen wie in einem ITF-Vollknoten. Der Nachteil langer Standzeiten, der im weiteren Verlauf des Heimerl-Gutachtens artikuliert werden wird, besteht also für jeden der beiden Teilknoten trotzdem

• Alle Anschlüsse zwischen Zügen des Nordknotens zu Zügen des Südknotens werden verpaßt. In der Summe müssen Fahrgäste, die einmal von Zug A im Nordknoten auf Zug 1 im Südknnoten umsteigen wollen und bei ihrer Rückreise umgekehrt von Zug 1 in Zug A, immer eine volle Taktperiode zusätzlich warten.

Es wird offensichtlich, daß das zum Vergleich herangezogene System die Nachteile mehrerer grundlegender Betriebssysteme in sich vereinigt: Zum ersten müssen von den am jeweiligen ITF-Teilknoten beteiligten Zügen ähnlich lange Wartezeiten in Kauf genommen werden wie bei einem ITF-Vollknoten, zum zweiten entstehen die eigentlichen Vorteile des ITF-Vollknotens nicht, da es eine ganze Reihe verpaßter Anschlüsse gibt, die bei einem Vollknoten nicht vorhanden wären.

Zahlenbeispiel

Angenommen, ein Knotenbahnhof hätte acht Richtungen, aus denen Nahverkehrszüge eintreffen. Die Bedienfrequenz aller Linien betrage in diesem Zahlenbeispiel 60 Minuten. Im Knotenfall A (ITF Nord/Süd) bilden jeweils vier Richtungen (entspricht vier Züge) einen Teilknoten für Nord und vier Züge einen Teilknoten für Süd. Die durchschnittliche Standzeit aller Züge betrage fünf Minuten. Dies ist zu vergleichen mit einem ITF-Vollknoten, in dem alle acht Züge gleichzeitig im Bahnhof sind. Die durchschnittliche Wartezeit aller Züge hierzu betrage beispielsweise neun Minuten, um die Möglichkeit einer Wegeoptimierung bei einem kleineren Knoten in die Grobbetrachtungen einzubeziehen. Die Betrachtung ist nun wie folgt vorzunehmen:

• Bei 8 Zielrichtungen gibt es 7 Möglichkeiten der Weiterreise. Damit gibt es 8*7 = 56 Möglichkeiten des Umstieges. Gleichzeitig ist für jede betrachtete Hinfahrt sofort die denkbare Rückfahrt enthalten, so daß am Ende 8*7/2 = 28 Zugpaare für den Vergleich relevant sind. Die durchschnittliche Aufenthaltszeit aller Reisenden, die in einem ITF-Vollknoten ihre Fahrt weder beginnen noch beenden, ist genau gleich der durchschnittlichen Standzeit der am Knoten beteiligten Züge. Im Fall unseres ITF-Vollknotens wären dies also 9 Minuten.

• Bei einem Teilknoten von vier Zügen gibt es in Analogie 4*3/2 = 6 Zugpaare. Für den Nordknoten und für den Südknoten erhält man also 12 Zugpaare, bei denen ein unmittelbarer Anschluß gemäß den Bedingungen eines ITF-Knotens besteht. Auf der anderen Seite bedeutet dies, daß für 16 von 28 Zugpaaren ein Anschluß systematisch verpaßt wird und daß für jedes dieser Zugpaare bei Hin- und Rückfahrt in der Summe einmal die volle Taktfolgezeit als Wartezeit eines Reisenden zusätzlich zu veranschlagen ist.

• Zur Bestimmung der durchschnittlichen Aufenthaltszeit der Fahrgäste über alle möglichen Umsteigebeziehungen ist also ein Zusatzterm zu den durchschnittlichen Standzeiten aller Züge zu addieren: Es gibt 16 verpaßte Anschlüsse, hin und zurück wartet also ein Fahrgast 16*60 Minuten = 960 Minuten. Diese 960 Minuten verteilen sich bei der Durchschnittsbildung auf 56 mögliche Fahrten: 960 / 56 = 17,14 Minuten (auf 2 Stellen gerundet). Fazit: Der Anteil der Wartezeiten aufgrund verpaßter Anschlüsse in einem geteilten Nord-/Südknoten bringt mit über 17 Minuten einen um ein Vielfaches höheren Beitrag zum Durchschnitt der Aufenthaltsdauer durchreisender Fahrgäste als die mittlere Standzeit der Züge. Bei der Betrachtung der Schlußfolgerungen, die das Gutachten vornimmt, wird sich später zeigen, daß dieser Anteil von einer Gesamtbetrachtung unerfaßt bleibt, daß also die Schlußfolgerungen dieses Gutachtens auf einer unvollständigen Betrachtung der zugrundegelegten Szenarien beruhen.

• Ergebnis: Die durchschnittliche Wartezeit eines Umsteigers, der in einem wie oben konstruierten Vollknoten zufällig von einem Ort A nach einem Ort B fährt, beträgt in unserem Beispiel mit 8 Zielen und 5 Minuten durchschnittlicher Standzeit der Züge ist: 5 Minuten plus 17,14 Minuten gleich 22,14 Minuten.

• Vergleich mit dem ITF-Vollknoten: Im Vollknoten gibt es keinen Zuschlag auf den Durchschnitt der Wartezeiten, da keine Anschlüsse verpaßt werden. Dort entspricht die durchschnittliche Verweildauer der Durchreisenden genau der mittleren Standzeit aller Züge, die am Vollknoten teilnehmen. Diese beträgt in unserem Beispiel genau 9 Minuten.

• Gedankenspiel: Die durchschnittlichen Wartezeiten der Durchreisenden durch diesen Beispielknoten wären selbst dann noch um ein Drittel kürzer, wenn die durchschnittliche Standzeit aller beteiligten Züge um 14,5 Minuten läge.

Fazit Kritik 2

Der von Heimerl et al vorgeoommene Vergleich mit einem Nord-/Südknoten verfälscht den eigentlich zu betrachtenden Sachverhalt von vornherein bereits ganz wesentlich. Es wird keine vergleichende Betrachtung des für Stuttgart21 geplanten Betriebskonzeptes mit dem im Rahmen der Aufgabenstellung eigentlich genannten ITF-Vollknoten gezogen, der von Kritikern des Projektes Stuttgart21 als das bessere Konzept genannt wird, sondern man vergleicht das später geplante Konzept von Stuttgart21 statt dessen mit einem gegenüber dem ITF viel schlechteren betrieblichen Grundkonzept. Hingegen suggeriert die Begriffsbildung "ITF-Teilknoten", daß die grundlegenden ITF-Vorteile in den Vergleich und die weiter hinten im Gutachten vorgenommenen Schlußfolgerungen mit eingehen.

Aus diesem Grund sind die von Heimerl et al am Ende gezogenen Folgerungen, die auf dem Vergleich mit dem Teilsystem "ITF Nord" beruhen, von vornherein unbrauchbar.

Der Integrale Taktfahrplan (ITF)

Auf den Seiten 5 bis 7 findet sich eine allgemeine Darstellung zum Zweck und zu den Zielen des ITF. Diese enthält im wesentlichen die wichtigen Punkte, die für ein schnelles Grundverständnis und einen groben Überblick nützlich sind. Auf der anderen Seite enthält die Darstellung jedoch kleinere Auslassungen und über die Grundzüge des ITF hinaus Anforderungen, die für das Funktionieren eines ITF gar nicht unbedingt erforderlich sind, auf der anderen Seite jedoch die Konstruktion eines ITF erschweren, ohne daß dem ein zusätzlicher Nutzen gegenübersteht. Im einzelnen:

• Ausgelassen ist die Information, daß Grundüberlegungen zur Konstruktion eines ITF bereits aus dem 19.Jh stammen und daß dieses Konzept bereits in der Vergangenheit bis hinein in die Gegenwart von einzelnen Bahnen mit Erfolg angewendet wird.

• Es wird eine Begriffsbildung vorgenommen, die sich als wichtiges Unterscheidungsmerkmal herausstellen soll, dies wird jedoch für Außenstehende nicht in der erforderlichen Deutlichkeit herausgehobe: Der sogenannte Taktfahrplan ist ein Betriebskonzept, das an die Abfahrtszeiten gleichartiger Züge die Forderung stellt, während der gesamten Verkehrszeit in genau festgelegten, festen Zeitabständen von einem Bahnhof oder Haltepunkt abzufahren (beispielsweise jede Stunde zur gleichen Minuten). Ein sogenannter Taktfahrplan liegt also auch dann vor, wenn drei Züge mit verschiedenem Ziel in einem festen Abstand von 20 Minuten von einem Bahnhof abfahren. Dann fährt jeder dieser drei Züge jede Stunde zur gleichen Minute. Ein Integraler Taktfahrplan liegt allerdings nicht vor. Dieser wird erst erreicht, wenn die Züge dieser dei Linien sich alle zu einer gemeinsamen Knotenzeit im Gahnhof befinden und ein wahlfreier Umstieg von jedem Zug in jeden Zug möglich ist. Erst dann entfallen alle Zusatzwartezeiten aufgrund gerade verpaßter Anschlüsse systematisch. Auf diesen feinen Unterschied in der Begriffsbildung ist genau zu achten.

• Je mehr Züge miteinander zu verknüpfen sind und je mehr Züge unterschiedlicher Zugkategorien auf denselben Zu- und Ablaufstrecken fahren müssen, desto aufwendiger wird die Realisierung diese Ziels und desto länger werden zwangsläufig auch die Aufenthaltszeiten eines Teils der Züge in den Knoten. Anmerkung: Diese Feststellung ist im Prinzip richtig, es hängt allerdings vom Einzelfall der zu betrachteten Infrastruktur ab, wie sicht dieser Effekt auswirkt. Hierzu muß man im Auge behalten, daß die durchschnittliche Verweildauer aller Durchreisemöglichkeiten genau gleich ist wie die durchschnittliche Standzeit der Züge, die an dem Knoten teilnehmen. Es dürfen also nicht einfach die Wartezeiten der Züge betrachtet werden, sondern beim Vergleich kommt es darauf an, ob die durchschnittlichen Standzeiten der Züge noch in einem vernünftigen Verhältnis zum Mittelwert der Zeiten stehen, die aufgrund verpaßter Anschlußbeziehungen entstehen, wenn kein ITF vorgesehen wird.

• Damit tritt ein Zielkonflikt auf: Die in den Zügen sitzenden Fahrgäste, die an dem betreffenden Knoten nicht umsteigen sondern im gleichen Zug weiterlahren wollen, sind an kürzestmöglichen Stationshaltezeiten interessiert; dieser Wunsch der Nicht-Umsteiger kollidiert mit den Anschlußwünschen der Umsteiger. Anmerkung: Diese Aussage impliziert ohne weitere Diskussion, daß ein Linienkonzept für einen ITF nach den gleichen Kriterien zu finden sei wie ein Linienkonzept ohne Integration der Anschlüsse bei einem herkömmlichen Taktzugkonzept. Bei einem ITF hängt aber die durchschnittliche Verweildauer Durchreisender nicht vom Linienkonzept ab. Vielmehr ist es egal, ob eingefahrene Züge wieder zum Ausgangspunkt zurückfahren oder nicht, es kommt immer genau dieselbe Verweildauer als Mittelwert über alle möglichen Richtungsbeziehungen heraus. Dieser in diesem Abschnitt deutlich hervorgehobene Zielkonflickt zwischen Reisenden, die umsteigen wollen und reisenden, die weiterfahren wollen, läßt sich also in der Praxis dadurch vermeiden, daß in Großknotenbahnhöfen die Linien des Nahverkehrs beginnen und enden. Eine Durchbindung von Linien bringt rein mathematisch keinen Vorteil und ist deshalb nur für überregionale Anschlüsse erforderlich. Für diese kann eine geplante Aufenthaltszeit entsprechend optimiert werden. Dies wird in der heutigen Betriebspraxis bereits so gemacht (vgl. z.B. Knoten Mannheim oder Nahverkehrsknoten Bamberg). Eine darüber hinausgehende Optimierung kann durch das Kriterium der durchschnittlichen Standzeit der Züge erfolgen und ist dadurch gleichzeitig quantitativ meßbar.

• Es ist evident, daß die Abstimmung des Anschlusses umso mehr Bedeutung erhält, je größer die Taktfolge der Züge ist. Seine besondere Stärke entwickelt der ITF in polyzentrischen, ländlichen Gebieten, da es dort besonders wichtig ist, bei einem bezüglich der Bedienungshäufigkeit eher beschränkten Angebot des ÖPNV die Anschlußbindungen in den Knoten herzustellen. Anmerkung: Ein Teil der Aussage ist völlig richtig: Je länger die Taktintervalle werden, umso wichtiger wird es, zu diesen selteneren Zeiten verkehrende Züge optimal zu verknüpfen, um nicht die Attraktivität des Angebotes durch unverhältnismäßig lange Warte- und Aufenthaltszeiten an den Umsteigepunkten zunichte zu machen. Die Schlußfolgerung, dadurch entwickle der ITF besonders in polyzentrischen ländlichen Regionen seine Stärken, ist jedoch (obwohl im Grundsatz richtig) nur die halbe Wahrheit. Sie läßt vollkommen außer acht, daß die Stärke eines ITF gerade darin liegt, daß im gesamten Knoten kein einziger Anschluß verpaßt wird. Mit wachsender Zahl beteiligter Züge in einem Knoten entfaltet ein ITF damit eine zweite Stärke: Während die Beiträge von Wartezeiten auf verpaßter Anschlüsse bei einem einfachen Taktfahrplan proportional zu den Binomialkoeffizienten zunimmt, bleibt es beim ITF im Durchschnitt immer bei der Standzeit der beteiligten Züge und hängt nur davon ab, ob die Infrastruktur ein Ein- und Ausfahren der Züge in einem angepaßten Zeitrahmen zuläßt. Ist dieses Kriterium erfüllbar, entwickelt der ITF besonders bei Großknoten eine weitere Stärke, die im vorliegenden Gutachten nicht aufgegriffen wird.

Essentielle Randbedingungen

Ab Seite 6 werden als essentiell bezeichnete Randbedingungen angeführt, die im folgenden zu hinterfragen sind.

• Im ersten Punkt (erstes Bullet) wird eine Symmetrieforderung aufgestellt, der gemäß Ankunft eines Zuges und Abfahrt der Gegenrichtung symmetrisch zur Knotenzeit zu erfolgen haben: Das heißt, kommt ein Zug aus der einen Richtung zur Minute 56 an, so muß der Zug der Gegenrichtung zur folgenden Minute 04 abfahren. Anmerkung: Es ist evident, daß eine solche Symmetrie für das Funktionieren eines ITF grundsätzlich nicht erforderlich ist. Heimerl et al. zeigen einen solchen Fall selbst in Abb. 3-3 auf Seite 31. In der Praxis erschwert eine solche Symmetrieforderung ggf. lediglich die Konstruktion des ITF-Knotens, ohne daß dieser ein merklicher Nutzen gegenübersteht.

• Zweites Bullet: Hieer wird problematisiert, daß in Zeiten geringer Nachfrage Überkapazitäten durch einen ITF erzeugt würden. Zwar könne man Züge schwächen und mit wenigeer Wagen fahren, allerdings müßten alle Zugfahrten stattfinden. Wolle man den Takt ausdünnen, so müsse man dies für den gesamten Knoten tun,, sonst gingen die guten Anschlüsse im Knoten verloren, und es entstünden Wartezeiten von über einer Stunde. Anmerkung: In einem ITF ist es nicht zwingend erforderlich, wirklich auch jede Linie immer im Knoten mitzunehmen. Falls wirklich eine besonders nachfrageschwache Linie existiert, kann diese sehr wohl bei Stundentakt nur alle zwei Stunden angeboten werden. Fahrgäste werden dies bei der Verbindungssuche mit ihrer Fahrplan-App mühelos feststellen, in welchen Knoten sie hineinfahren müssen, um diesen gewünschten Anschluß zu erreichen. Insofern sind die von Heimerl et al. dargestellten Wartezeiten von über einer Stunde in der Praxis leicht vermeidbar. Im übrigen ergibt sich bei anderen Betriebskonzepten dieselbe Problematik, es ist also kein spezielles Merkmal des ITF, sondern aller festen Taktsysteme.

• Das dritte Bullet beschäftigt sich mit der Frage von Zeitverlusten, falls Züge ggf. künstlich verlangsamt werden, um in das Taktgefüge zu passen. Dieser Fall ist allerdings aequivalent zu einem bereits zuvor diskutierten früheren Ankommen, was die Standzeit der Züge im Knotenbahnhof betrifft. In einem sauber konstruierten ITF wird man also keine Züge künstlich verlangsamen, damit sie in den Knoten passen, man wird es vielmehr ausnutzen, daß diese ggf. früh genug ankommen, um so die Einfahrsituation in den Knoten eher zu entflechten. Dadurch, daß diese Standzeit damit in den Durchschnitt eingeht, ist gleichzeitig eine quantitative Bewertung sichergestellt. Das von Heimerl et al. hier aufgeworfene Problem stellt also eine künstliche Doppelnennung dar, die an anderer Stelle bereits bewertet wird.

• Viertes Bullet: Die gegenseitige Abstimmung verschiedener Produkte ist natürlich zum Gelingen eines ITF erforderlich. In der Regel sollte daher bei der Optimierung ebenfalls hierarchisch vorgegangen werden. Zunächst optimiert man die überregionalen Angebote, dann die regionalen von den langen Distanzen zu den kurzen Distanzen. Andere Bahnen haben einen solchen Findungsprozeß mit Erfolg durchlaufen und hierzu Investitionen in das Netz gezielt eingesetzt, um Probleme bei der Konstruktion weiterer ITF-Knoten zu lösen.