Bus auf Bestellung

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EcoBus direkt vor die Tür

Auf dem Land kommt man ohne das eigene Auto meist kaum vom Fleck. Denn entweder gibt es gar keinen Nahverkehr, oder Linienbusse fahren nur selten. Ein Team um den Physiker Stephan Herminghaus, Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPDS), hat deshalb mit dem EcoBus ein System entwickelt, bei dem Kunden einen Bus direkt vor ihre Tür bestellen können – so eine Medienmitteilung des MPDS. Das Besondere: Anders als viele Rufsysteme soll der EcoBus dem Nahverkehr keine Kunden abgraben, sondern das bestehende Liniennetz ergänzen.

Stephan Herminghaus und die Idee des Ridesharings: Menschen teilen sich nicht ein Auto wie beim Carsharing, sondern eine Fahrt – Foto © MPDS

Die EcoBusse sind seit Mitte August im Harz unterwegs. Derzeit sind es acht, jeder mit acht Sitzplätzen. Einige können sogar Rollstuhlfahrer mitnehmen. „Wir haben bereits Stammgäste, vor allem ältere Leute. Freitags und samstags steigen viele junge Leute zu“, sagt Torsten Keck. Dann sind die Busse bis zwei Uhr nachts unterwegs. Er hatte auch schon eine Gruppe junger Männer, die lauter Grillsachen eingeladen haben. Die hat er zu einer Grillhütte im Grünen gefahren. Der EcoBus hatte Ende 2018 rund 6500 registrierte Nutzer – mehr als zehn Prozent der Bevölkerung im Pilotgebiet. Die Kunden buchen die Fahrten per Smartphone-App, über die Website www.ecobus.jetzt oder per Telefon. Bislang ist der EcoBus noch ein Pilotprojekt, das ein Forscherteam des Göttinger Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation auf den Weg gebracht hat. Die Deutsche-Bahn-Tochter Regionalbus Braunschweig, der Zweckverband Verkehrsverbund Süd-Niedersachsen und der Regionalverband Großraum Braunschweig betreiben als Partner die Busse und stellen die Fahrer an.

Auf der Schiebetür der Busse steht der pfiffige Slogan: „Sie sind die Haltestelle!“ Der Spruch macht in wenigen Worten klar, worum es geht. Statt wie üblich zur Haltestelle zu laufen, um dort auf einen Linienbus zu warten, ruft man den Bus dorthin, wo man ihn braucht. Und da heute die meisten modernen Smartphones eine GPS-Funktion haben, kann man den Bus selbst an entlegene Orte bestellen: zu Wanderparkplätzen, zu Ausflugslokalen oder eben zu Grillhütten, die weitab der Hauptstraßen liegen.

„Letztlich wollen wir mit dem EcoBus dazu beitragen, den Verkehr mit privaten Autos zu verringern, indem sich mehrere Leute Fahrten teilen“, sagt Herminghaus. Er hatte die Idee zum EcoBus-Projekt. „Das Prinzip besteht darin, dass Fahrgäste auf einer Strecke zusteigen. Anders als beim Carsharing teilt man sich hier nicht ein Auto, sondern die Fahrt. Wir nennen das Ridesharing.“ Natürlich sei die Idee des Ridesharings nicht neu, räumt er  ein. So gebe es schon seit längerer Zeit Rufbusse, die nach einem ähnlichen Prinzip nacheinander Fahrgäste aufpicken. Und auch bei modernen Fahrdiensten wie Uber oder dem von Volkswagen betriebenen Moia könne man Fahrzeuge per Smartphone zu jeder Zeit an jeden Ort bestellen.

„Das Problem besteht darin, dass all diese Dienste weitere Fahrzeuge auf die Straße bringen. Letztlich wird der Straßenverkehr dadurch kaum entlastet“, sagt Herminghaus. Im Gegenteil: „Solche Angebote ziehen dem sehr umweltfreundlichen öffentlichen Personennahverkehr die Gäste ab und verlagern den Transport auf viele Autos.“ Welche Blüten dieser Trend treiben kann, weiß Herminghaus aus eigener Erfahrung, die er in der indischen Großstadt Bangalore gemacht hat. Einen großen Teil des Verkehrs machen dort seit einiger Zeit Leerfahrten von Autos aus, die für Uber oder das indische Pendant Ola unterwegs sind. „Das sind meist Fahrer, die auf dem Weg zu ihrem nächsten Kunden sind. Aber genau so sollte die Zukunft nicht aussehen.“

Der öffentliche Nahverkehr wird gestärkt

Der EcoBus will das Gegenteil erreichen. Er soll die Menschen aus den Autos holen und zum öffentlichen Nahverkehr bringen. Dessen Busse sind bislang oft unattraktiv, weil manche Dörfer gar nicht an den Nahverkehr angebunden sind oder Busse selten fahren. Viele setzen daher aufs Auto. Und so sitzen heute in vielen großen Überlandbussen oftmals nur wenige Fahrgäste. Geisterbusse nennt die Branche solche Touren, bei denen die Nahverkehrsunternehmen eher draufzahlen. „Der EcoBus, den ich zum Wunschtermin an einen bestimmten Ort bestelle, kann diese Lücke in Zukunft füllen“, sagt Stephan Herminghaus. „Er dient nicht zuletzt als Zubringer zum etablierten Nahverkehrsnetz – zum Bahnhof oder zur nächsten Buslinie. Der öffentliche Nahverkehr wird dadurch gestärkt und eben nicht geschwächt.“ Deshalb wird der EcoBus auch von den Nahverkehrsunternehmen in Südniedersachsen selbst getragen. Er ergänzt das bestehende Netz.

Auf den ersten Blick scheint das Thema EcoBus wenig mit der Forschung am Göttinger Institut zu tun zu haben. Dort beschäftigen sich die Wissenschaftler mit Strömungen, mit der Selbstorganisation von Netzwerken aus lebenden Zellen oder mit dynamischen Netzen wie dem Stromnetz der Zukunft.

„Doch letztlich ist auch der Autoverkehr eine Strömung“, sagt Stephan Herminghaus – „eine besondere Form der Strömung.“ In Flüssigkeiten strömen alle Teilchen für gewöhnlich in dieselbe Richtung. Beim Straßenverkehr sei das anders, erklärt er. Zwar gebe es auch hier einen gewissen Strom in eine bestimmte Richtung, dem die Fahrzeuge folgen, aber selbstverständlich könnten Fahrzeuge von dieser Hauptrichtung abweichen. „Wir sprechen hier von aktiven Fluiden, bei denen die Teilchen eine Eigenbewegung aufweisen“, erklärt Herminghaus. „Das ist wie bei Planktonorganismen. Die werden zwar von großen Wasserströmungen in eine bestimmte Richtung transportiert, können durch Ruderbewegungen aber die Richtung variieren.“ Das komplexe Phänomen Straßenverkehr ist dem Strömungsforscher Herminghaus also nicht fremd.

Auf die Idee zum EcoBus-Projekt kam er vor mehreren Jahren. Auf dem Weg ins Institut überquerte er mit dem Fahrrad damals täglich die mehrspurige Reinhäuser Landstraße, eine der großen Ausfallstraßen in Göttingen. „In fast jedem Auto sitzt hier zu Stoßzeiten nur eine Person. Ich habe mir die Frage gestellt, wie man das ändern kann, wie sich die Leute aus den Autos in Bus und Bahn bewegen lassen.“ Der EcoBus ist seine Antwort: die Menschen dort abholen, wo es bislang kaum eine Alternative zum Auto gibt.

Acht Busse mit dem Problem des Handlungsreisenden

Die Technik hinter diesem Service ist so komplex, dass Stephan Herminghaus eigens ein ganzes Forscherteam aus Ingenieuren und Physikern zusammenstellen musste. Denn um EcoBusse auf die Reise zu schicken, muss man gleich mehrere Herausforderungen meistern. So ist das EcoBus-Konzept mit einem klassischen mathematischen Problem verwandt: Bei diesem seit den 1930er Jahren bekannten „Problem des Handlungsreisenden“ besteht die Aufgabe darin, den kürzesten Weg zwischen mehreren Städten zu finden, die ein Handlungsreisender aufsuchen will. Doch je mehr Städte es sind, desto größer wird auch die Zahl der Alternativrouten. Die 15 größten deutschen Städte etwa lassen sich mit 43 Milliarden verschiedenen Streckenkombinationen verbinden. Heute gibt es zahlreiche Algorithmen, die Lösungen für diese Optimierungsaufgabe liefern. Sie werden unter anderem in Navigationssystemen eingesetzt.

„Unsere Arbeit geht aber noch ein ganzes Stück über dieses Routenproblem hinaus“, sagt Tariq Baig-Meininghaus (Foto s.u.), der im EcoBus-Projekt intensiv an einer Lösung für die Streckenfindung gearbeitet hat. „Wir haben es ja nicht nur mit einem einzigen Handlungsreisenden zu tun, sondern mit vielen Fahrgästen, die abgeholt und wieder abgesetzt werden wollen. Außerdem müssen wir die Routen von derzeit acht Bussen aufeinander abstimmen.“ So sollte zum Beispiel ein Bus, der gerade in Richtung Clausthal-Zellerfeld unterwegs ist, nicht die Kunden mit dem Fahrtziel Goslar in der Gegenrichtung aufpicken – und umgekehrt. Und noch etwas: Die Route ändert sich permanent, weil ständig neue Fahrgäste einen Fahrwunsch schicken.

Tariq Baig-Meininghaus und seine Kollegen haben gut zwei Jahre gebraucht, um alle diese Anforderungen unter einen Hut zu bringen. Und obwohl es auf dem Markt bereits verschiedene Softwarelösungen gibt, war viel Handarbeit nötig. So haben in den vergangenen Jahren zwar viele Forschergruppen Algorithmen fürs Routing veröffentlicht – die meisten dieser Lösungen sind für den EcoBus aber zu langsam. „Wenn ein Kunde einen Bus bestellt, dann möchte er innerhalb weniger Sekunden wissen, wann ein Bus frei ist und wann er vorbeikommt“, sagt Tariq Baig-Meininghaus. „Ein Angebot sollte innerhalb von zwölf bis 15 Sekunden vorliegen, sonst empfindet man das System als zu langsam.“

Zusammen mit seinen Kollegen hat er das Problem so gelöst, dass das Eco-Bus-System tatsächlich innerhalb weniger Sekunden eine erste Antwort auf eine Kundenanfrage gibt; im Hintergrund aber arbeiten die Algorithmen weiter. Sie optimieren die Route und stimmen die Anfragen der vielen Kunden miteinander ab, wofür sie etwas länger brauchen. Der Kunde bekommt davon nichts mit. Die Göttinger haben das System auch dadurch schneller gemacht, dass sie die ganze EcoBus-Region in Untereinheiten aufgeteilt haben, für die zunächst detaillierte Rechnungen durchgeführt werden. Anschließend konzertiert die Software alle Einzelgebiete und Zwischenergebnisse zu einem Ganzen.

Weiterentwicklung zur verlässlichen Ankunftszeit

Die Abstimmung aller Busse und Kunden oder das Timing – es gibt viele Schrauben, an denen die Forscher für ihr Eco-Bus-System drehen mussten. Dazu gehört vor allem auch, die Anfragen der Kunden in eine sinnvolle Reihenfolge zu bringen, damit sich die Fahrzeit des einzelnen Fahrgastes nicht übermäßig verlängert. Busfahrer Torsten Keck weiß, warum. „Ich hatte neulich einen Fahrgast, der fast eine Stunde im Bus saß, weil sich zwischendurch Fahrgäste angemeldet hatten, deren Haltestellen auf dem Weg lagen. Mit den kleinen Umwegen hat sich die Fahrt dann immer länger hingezogen – und irgendwann meinte der Passagier, dass er so langsam doch gern zu Hause ankommen würde.“

Die Göttinger Experten haben ihrem System durchaus eine maximale Reisezeit pro Fahrgast einprogrammiert. Weil im Pilotprojekt aktuell aber nur acht Busse unterwegs sind, dauert eine Reise eben manchmal bis zu einer Stunde. In anderen Fällen müssen die Kunden noch recht lange warten, bis der nächste freie Bus vorbeikommt. „Ich habe auch schon einmal anderthalb Stunden auf den Bus warten müssen“, erzählt der junge Kioskbesitzer aus Clausthal. Je mehr Busse künftig unterwegs sind, desto schneller aber dürfte es gehen.

Hundertprozentig planbar ist der EcoBus für die Kunden derzeit also noch nicht. Auch weil die Busse nicht immer auf die Minute genau am Ziel ankommen. Für Projektleiter Stephan Herminghaus ist das der nächste Schritt. Er will das System in den kommenden Monaten so weiterentwickeln, dass es den Kunden eine verlässliche Ankunftszeit zuweist – zum Beispiel, damit sie pünktlich am Bahnhof in Goslar ankommen und ihren Anschlusszug erreichen können.

Eine punktgenaue Abfahrt vor der Haustür aber wird auch dann noch nicht möglich sein. „Eine derart umfassende Flexibilität wird sich mit zehn Bussen nicht erreichen lassen – dafür ist das Gebiet zwischen den drei Orten und mit seinen 63 000 Einwohnern einfach zu groß“, sagt Herminghaus. „Es wird zunächst so aussehen, dass wir dem Fahrgast eine sichere Ankunftszeit geben sowie einen Zeitraum, in dem wir ihn abholen – das wird machbar sein.“ Alternativ wäre eine Kooperation mit Taxiunternehmen denkbar. Ganz eilige Kunden könnten mit einem Taxi abgeholt werden und dann auf der Strecke irgendwo in einen EcoBus umsteigen, der sie weiter zum Bahnhof bringt.

Mit Bürgerbeteiligung zu einem einfachen System

Zum EcoBus-Projekt gehört aber nicht allein die Software, die im Verborgenen alle Busbewegungen und Kundenanfragen synchronisiert, sondern auch das, was sichtbar ist. „Wir haben alles selbst entwickelt“, sagt der Elektroingenieur Christoph Brügge. „Die App und die Website, über die man die Fahrten buchen kann, und auch das Navigationssystem, das die Fahrer im Bus nutzen.“ Dafür haben Brügge und seine Kollegen auch öffentliche Veranstaltungen organisiert, bei denen sie die Menschen vor Ort gefragt haben, was sie von einem solchen System erwarten. „Wir wollten das System möglichst einfach gestalten, damit vor allem auch ältere Menschen es nutzen mögen.“

Weil die Busse von den Nahverkehrsunternehmen selbst betrieben werden, sind auch die Tarife leicht zu durchschauen – und die Fahrkarten übertragbar. Die Fahrten kosten so viel wie in den Linienbussen. Eine Fahrt durch Goslar die üblichen 2,70 Euro, die Strecke von Clausthal nach Goslar 4 Euro. Zudem kann man im Bus unter anderem das Niedersachsenticket der Deutschen Bahn kaufen, um landesweit den Nahverkehr zu nutzen. „Am Anfang empfanden wir es als zusätzlichen Aufwand, die Fahrkartendrucker des Nahverkehrs in unser System zu integrieren“, sagt Stephan Herminghaus. „Inzwischen ist uns klar, dass das für die Kunden ein Vorteil ist, weil der Bus damit direkt in das Tarifsystem der Verkehrsverbünde integriert ist.“

Stephan Herminghaus betont, dass er mit dem EcoBus das Rad nicht neu erfunden hat. „Ich bin mir ziemlich sicher, dass Unternehmen wie Uber ganz ähnliche Algorithmen nutzen – da greifen doch alle Entwickler auf ähnliche Werkzeuge zurück“, sagt der Forscher. „Aber leider lässt sich die Privatwirtschaft nicht in die Karten schauen, sodass wir letztlich doch ein ganz eigenes System aufsetzen mussten.“

Andere Städte fragen nach dem EcoBus

Ein System, das offensichtlich ankommt, denn die Nahverkehrsunternehmen sind sehr interessiert. Ein Mitarbeiter aus dem Göttinger Team entwickelt derzeit für die Leipziger Verkehrsbetriebe eine EcoBus-Lösung, mit der in Kürze die exakte Ankunft der Fahrgäste realisiert werden soll. In Leipzig sollen dafür zunächst zwei EcoBusse eingesetzt werden. Der Test soll zeigen, dass der Bus perfekt mit dem Fahrplan der Linienbusse und Bahnen zusammenspielen kann.

„Andere Städte haben angefragt, wann wir das EcoBus-System endlich als Produkt und Service auf den Markt bringen werden“, sagt Herminghaus. Inzwischen habe er mit den Kollegen von Max-Planck-Innovation, dem zentralen Technologietransfer der Max- Planck-Gesellschaft, bereits ein entsprechendes Businessmodell ausgearbeitet. „Das Konzept ist attraktiv, denn das Risiko würde bei uns liegen. Wir streben an, das Rufsystem als Service auf eigene Kosten zu betreiben, und würden uns über geringe Gebühren, die mit jeder Buchung fällig werden, finanzieren“, erläutert der Forscher. Wann der EcoBus-Service zu kaufen sein wird, könne er aber noch nicht sagen.

Ungeahnte Hürde: Funklöcher

Dass der Service funktioniert, wurde mit dem Pilotprojekt im Harz aber bereits gezeigt; ein Projekt, durch das die Forscher viel gelernt haben. „Vor allem auch, dass die Interaktion mit der realen Welt manchmal ganz anders aussieht, als es sich ein Physiker in der Theorie vorstellt“, sagt Tariq Baig-Meininghaus mit einem Lächeln. „Der Fahrgast kann zwar in der App mit einem kleinen Pfeil auf einer Karte genau angeben, wo er abgeholt werden will – trotzdem ist es für die Busfahrer manchmal schwer, die Leute zu finden. Dadurch kann sich die Abfahrt verzögern – so etwas muss man im System berücksichtigen.“ Und noch einer Hürde begegneten die Forscher bei dem Pilotprojekt im Harz: Funklöchern.

Auf den Punkt gebracht

  • In ländlichen Gegenden fahren Linienbusse nur selten, wenn überhaupt. Weil viele Menschen dann lieber gleich das Auto nehmen, sind die fahrenden Busse kaum besetzt.
  • Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation haben daher den EcoBus entwickelt, um den öffentlichen Nahverkehr flexibler zu gestalten. Sie mussten dabei unter anderem ein besonders komplexes Problem der Routenfindung lösen. Niedersächsische Nahverkehrsbetriebe testen das System derzeit zwischen Goslar, Clausthal-Zellerfeld und Osterode.
  • Der EcoBus holt Menschen dort ab, wo sie zusteigen möchten, und bringt sie genau zu ihrem Ziel. Für die Fahrten kann das System derzeit zwar noch keine exakten Abfahrts- und Ankunftszeiten angeben, weil die Route ständig an neue Anfragen angepasst wird. In Kürze soll es aber verlässliche Ankunftszeiten zusagen können – nicht zuletzt damit die Kunden Anschlussbusse und -züge erreichen.
  • Der EcoBus will – anders als andere Rufbus-Systeme – die Anzahl der Fahrzeuge auf den Straßen reduzieren, weil er als Teil des öffentlichen Personennahverkehrs Linienbusse und Züge ergänzt.

->Quelle: ds.mpg.de/news_publication_14322402