Extreme Wetterereignisse, Naturkatastrophen oder terroristische Anschläge können die Verkehrsinfrastrukturen schädigen oder sogar zerstören. Wie das Beispiel der Aschewolke im April des Jahres 2010 für den Luftverkehr zeigt, kann es sogar zu einem mehrtägigen Ausfall eines kompletten Verkehrsträgers kommen.

Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) hat in enger Abstimmung mit dem Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur (BMVI) ein Informationssystem für das Krisenmanagement auf Basis einer Business Intelligence Software entwickelt. Ziel des Informationssystems ist es, räumlich differenziert alle Transportströme zu identifizieren, die eine zentrale Bedeutung für Schlüsselbereiche der Wirtschaft, die Innere Sicherheit und die Aufrechterhaltung des Gemeinwesens haben.

TraViMo

Als Grundlage für die Arbeiten diente das im BBSR entwickelte Transportstrom-Visualisierungs-Modell (TraViMo 1.0), das die verfügbaren verkehrsstatistischen Grundlagen für die Bahn, das Binnenschiff, den Luft- und Seeverkehr sowie für die Straße aufbereitet und miteinander verknüpft. Abb. 1 zeigt beispielhaft für das Jahr 2010 alle Transporte von flüssigen Mineralölerzeugnissen zwischen den verschiedenen Quell- und Zielorten, die mindestens ein Jahresaufkommen von 50 000 t aufweisen. Ein Blick auf die in der Karte dargestellten Verkehrsströme lässt die räumlichen Schwerpunkte in Form von größeren Raffinerien oder Tanklagern erkennen.

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Abb. 1: Transportströme für flüssige Mineralölerzeugnisse ab 50 000 t pro Jahr nach Verkehrsträgern, 2010. (Bild: BBSR, TraViMo, 2014.)

Bei der Entwicklung des Informationssystems für das Krisenmanagement wurden sämtliche Daten zu den Verkehrsströmen aus TraViMo 1.0 in mehreren Access-Datenbanken erfasst und mit weiteren Attributen versehen. Da die komplexen Datenbankstrukturen vom Nutzer ohne eine genaue Dokumentation nur schwer zu verstehen wären, wurden die Ergebnisse vom BBSR im Hinblick auf den späteren Einsatz im Krisenmanagement wieder zurück in die Business Intelligence Software gespielt. Dabei wurden die Güterverkehrsströme in sicherheitsrelevante Cluster gruppiert. Mit Hilfe der Software wurden spezielle Auswertungsmöglichkeiten für das Krisenmanagement definiert, die nicht nur kartographische sondern auch tabellarische und andere Visualisierungsformen beinhalten. Aussagen darüber, wie intensiv Streckenrelationen genutzt werden und in einer Krisensituation betroffen sind, können problemlos abgeleitet werden. Durch die Betätigung einzelner Filterfunktionen liefert das Informationssystem sekundenschnell Ergebnisse zur Bedeutung und Verortung betroffener Verkehrsströme in einer Krisensituation. Durch die verschiedenen grafischen Darstellungsmöglichkeiten lassen sich einzelne Knotenpunkte in Deutschland erkennen sowie unterschiedliche Abhängigkeiten von einem bestimmten Verkehrsträger darstellen. Es ist darauf hinzuweisen, dass TraViMo keine Echtzeitdaten verwendet und entsprechend als strukturelle Basis für die Einschätzung von verkehrlichen Folgen unterschiedlichster Krisenereignisse dient.

Im Rahmen einer Studie hat das BBSR mit TraViMo 1.0 die Robustheit des Verkehrssystems am Beispiel der Verstromung von Steinkohle in Deutschland näher untersucht. Hier zeigen sich z. T. Abhängigkeiten einzelner Steinkohlekraftwerke bei ihrer Brennstoffversorgung von nur einem Verkehrsträger. Ohne ausreichende Lagerkapazitäten könnten im Falle einer Krise einzelne Kraftwerke Probleme mit der Rohstoffversorgung bekommen. Ähnliche branchenspezifische Analysen wie zum Beispiel für die Mineralölindustrie sind mit TraViMo 1.0 einfach durchzuführen. Durch die Erweiterung von TraViMo 1.0 mit Hintergrundkartenmaterial auf WMS-Servern können zudem dynamisch Satelliten- oder Luftbildaufnahmen in die Analysen integriert werden.

Luftbildanalysen

Am Beispiel des Steinkohlekraftwerks in Datteln zeigt sich, wie hilfreich Luftbildaufnahmen für die Abschätzung der Störanfälligkeit sein können. Steinkohlekraftwerke sichern nicht nur die regionale Energie- und Wärmeversorgung, sondern besitzen häufig auch systemrelevante Aufgaben für einzelne Wirtschaftsbereiche. Laut Kraftwerksbetreiber war das alte Kraftwerk Datteln mit den Blöcken 1-3 eine der größten Einheiten, die Strom in das Netz der Deutschen Bahn einspeisen. Das Steinkohlekraftwerk in Datteln erzeugte rund 20 % des deutschen Bahnstroms. Andere Kraftwerke konnten einen Produktionsausfall kurzfristig kaum auffangen. Mit Hilfe der Luftbildaufnahme ist erkennbar, dass das alte Kraftwerk Datteln mit den Blöcken 1-3 zwar am Dortmund-Ems-Kanal liegt, jedoch wasserseitig wegen fehlender Krananlagen oder Spundwänden nicht beliefert wurde. Die Brennstoffversorgung erfolgte ausschließlich per Bahn. Dies lässt sich auch durch TraViMo und die Verkehrsstatistiken belegen. In Abb. 2 sind für das Kraftwerk Datteln die relevanten Güterverkehrswege für die Bahn orange und für das Binnenschiff blau gekennzeichnet. Die vorhandene Lagerfläche wurde rot umrandet. Nordöstlich des Dortmund-Ems-Kanals steht das bis Anfang 2014 betriebene Kraftwerk Datteln mit den Blöcken 1-3. Südöstlich der Wasserstraße werden für den Kraftwerksneubau (Datteln 4) Spundwände und Krananlagen für die Belieferung per Schiff vorgesehen – diese Einrichtungen gab es für die alte Betriebsstätte noch nicht. Die Versorgung mit Steinkohle erfolgte ausschließlich durch die Bahn mit drei Ganzzügen täglich. Um eine regelmäßig ausreichende Versorgung mit Steinkohle sicherzustellen, wurde vom Kraftwerksbetreiber eine ca. zwei Hektar große Lagerfläche vorgehalten. Mit einer geschätzten Lagerkapazität von 50 000 t konnte diese bei einem Verbrauch von 120 t pro Stunde mindestens 17 Tage den Betreib bei einer Lieferstörung aufrechterhalten. Der Jahresverbrauch betrug im Jahr 2010 insgesamt 621 000 t. An diesem Beispiel zeigt sich, wie wichtig ein räumliches Informationssystem ist, da bei einem Ausfall des alten Kraftwerkes in Datteln ein Fünftel des elektrisch betriebenen Bahnverkehrs auszufallen drohte.

Abb. 3: Empfang von Steinkohle der Kraftwerke in Freising und München im Jahr 2010. (Bild: : BBSR, TraViMo, 2014.)

 

Personenverkehr

Neben dem Güterverkehr können in TraViMo 1.0 auch Analysen zum Personenverkehr durchgeführt werden. Auf Basis der Verflechtungsprognose der Bundesverkehrswegeplanung werden die Verkehrsdaten aus dem Basisjahr mit den jährlich im Auftrag des BMVI erarbeiteten verkehrsstatistischen Datengrundlagen „Verkehr in Zahlen“ fortgeschrieben.

Erwartungsgemäß zeigt sich hier eine hohe Dominanz des motorisierten Individualverkehrs (MIV). Auch nicht überraschend ist die Tatsache, dass bei den weit von Deutschland entfernten Zielen das Flugzeug zum Einsatz kommt. Zudem sind deutliche Schwerpunkte des Verkehrsmittels Bahn in den größeren Metropolen in Deutschland erkennbar.

Für das Krisenmanagement auf Bundesebene liefert TraViMo erste Hinweise, wie hoch die regionale Betroffenheit der Bevölkerung bei Eintritt eines Krisenereignisses sein kann. Zudem können die Bedeutung eines Ereignisses für eine Region abgeschätzt und mögliche Alternativen bzw. Ausweichrouten für bedeutende Transportströme diskutiert werden.

TraViMo 2.0
Integrierte Verkehrsumlegungen

Durch die Nutzung von Umlegungsdaten in der weiterentwickelten Version TraViMo 2.0 können die Transportströme nicht nur in Form von Luftlinienverbindungen dargestellt werden, sondern es können auch die konkreten Routen zwischen dem Quell- und Zielort visualisiert werden. Damit steht dem Krisenmanagement auf Bundesebene eine wertvolle Ressource zur Verfügung, um die für sicherheitsrelevante Transporte genutzte Verkehrsinfrastruktur identifizieren zu können.

Anhand der beiden Steinkohlekraftwerke in München und im Landkreis Freisingen zeigt die Auswertung mit Hilfe von TraViMo 2.0, auf welchen Wegen diese beiden Kraftwerke ihre Steinkohle beziehen. Da ein Zugang zu einer für Güterverkehr geeigneten Wasserstraße fehlt, werden beide Kraftwerke per Bahn beliefert. In Abb. 3 sind die Verkehrsströme zum Kraftwerk in Freising blau gekennzeichnet. Die orangefarbenen Linien zeigen die Kohletransporte nach München. Aus der Abbildung wird deutlich, dass die Belieferung in erster Linie aus den Niederlanden (Seehafen Rotterdam) erfolgt, aber beide Kraftwerke auch Steinkohlelieferungen aus Osteuropa zur Versorgung nutzen.

Ein datenbasiertes Informationssystem für das Krisenmanagement bedarf guter Datengrundlagen, außerdem müssen praktisches Erfahrungswissen aus der Region und gute Kenntnisse der institutionellen Abläufe sowie Expertenwissen schon vor einem möglichen Krisenfall sinnvoll kombiniert und kommuniziert werden. Hierzu führt das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe in regelmäßigen Abständen Risikoanalysen durch. TraViMo wird hierbei für regionale Verkehrsanalysen genutzt. Ganz gleich, ob es sich um externe Daten oder amtliche Statistiken handelt, es gilt, dem Krisenmanagement Zahlen, Fakten und Zusammenhänge verständlich und nachvollziehbar bereit zu stellen. Es reicht nicht mehr aus, nur über Zahlen zu verfügen; mehr und mehr kommt es auch darauf an, diese Zahlen problemadäquat aufzubereiten und zu vermitteln.

Fazit

Schon jetzt zeichnet sich ab, dass mit Open Data die für das Krisenmanagement nutzbaren Daten stark zunehmen. Durch die Kombination und Auswertung verschiedenster Datenquellen können expertengestützte Dateninterpretationen vorgenommen und für das Krisenmanagement verwendet werden. Da im Fall einer Katastrophe die Schadensminimierung im Vordergrund steht und diese meist von der Schnelligkeit des Handelns abhängig ist, müssen in Zukunft verstärkt neue Medien und Techniken zum Einsatz kommen. Um einem breiten Fachpublikum die Möglichkeit zu geben, eigenständig mit den Verkehrsverflechtungsdaten zu arbeiten, stellt das BBSR online eine Analyse der Steinkohletransportströme bereit, damit interaktiv die Funktionsweisen und Einsatzmöglichkeiten ausprobiert werden können. TraViMo unterliegt einer ständigen Fortentwicklung und kann bei Bedarf durch die weitere Integration von Fachwissen und Daten einen noch größeren Input als bisher für das Krisenmanagement leisten.

Literatur- und Quellangaben beim Verfasser.

Aufmacherbild: Luftbildaufnahme des Steinkohlekraftwerks in Datteln. (Bild: Eigene Darstellung auf Basis © GeoBasis-DE, WMS DOP40 / BKG, 2013.)

Bernd Buthe

04 ButheAnschrift des Verfassers:
Bernd Buthe
Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)
im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
I 5 – Verkehr und Umwelt
Deichmanns Aue 31-37
53179 Bonn

Regierungsrat Bernd Buthe
geb. am 17. November 1977 in Steinfurt
1998 – 2006: Studium der Volkswirtschaftslehre an der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster
2006 – 2008: Unternehmensberater bei der PLANCO Consulting GmbH in Essen
Seit 2009: Projektleiter/Regierungsrat im Forschungsmanagement beim Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung in Bonn

Schwerpunkte der Arbeit:

  • Mobilität und Verkehr
  • Bundesverkehrswegeplanung
  • Kooperationen von Verkehrsbetrieben
  • Raumverträglicher Güterverkehr
  • Stadt- und Regionalverkehr
  • Kritische Infrastrukturen