Marktpotential von Verkehrsinformation


Masterarbeit, 2005

97 Seiten, Note: Gut (2)


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Überblick
1.2 Problemstellung
1.3 Zielsetzung
1.4 Vorgangsweise

2 Grundlagen
2.1 Interne und externe Kosten der Kfz-Nutzung
2.2 Definition von Stau
2.3 Straßenverkehrsinformationen
2.4 Verkehrsdatenerfassung
2.5 Begriffsbestimmungen
2.5.1 Verkehrstelematik
2.5.2 Logistik
2.5.3 Spediteur
2.5.4 Transporteure

3 Staukosten
3.1 Allgemeines
3.2 Methodische Grundüberlegungen
3.3 Bewertung von Zeitverlusten
3.3.1 Empirische Erhebungsmethoden zur Zeitbewertung
3.3.2 Zeitwert-Studien in Holland
3.3.3 Zeitwert-Studien in Großbritannien
3.3.4 Zeitwert-Studien in Österreich
3.3.5 Fazit
3.4 Bewertung des Treibstoffmehrverbrauchs
3.4.1 Fazit
3.5 Bewertung der staubedingt verringerten Unfallfolgekosten
3.5.1 Unfallrate auf Grund der Geschwindigkeit
3.5.2 Unfallrate als Funktion der Verkehrsbelastung
3.5.3 Fazit
3.6 Bewertung der staubedingten Umweltkosten
3.6.1 Fazit

4 Fallstudie

5 Schlussfolgerungen und Ausblick
5.1 Schlussfolgerungen
5.2 Ausblick

6 Literaturverzeichnis

7 Glossar

8 Abbildungsverzeichnis

9 Tabellenverzeichnis

10 Anhang
10.1 Level of Service Konzept für Autobahnen
10.2 Level of Service Konzept für Hauptverkehrsstraßen
10.3 Fahrplanabfrage

1 Einleitung

1.1 Überblick

Durch die fortschreitende Arbeitsteilung unserer Gesellschaft und durch die ständig wachsende Produktionsaufteilung in der Industrie sowie durch vermehrten Besorgungs- und Freizeitverkehr wächst das Güterverkehrs- als auch Personenverkehrsaufkommen immer stärker an. Betrachtet man die Verkehrsentwicklung im Personenverkehr seit 1980 in Österreich, so zeigt sich ein deutlicher Anstieg der Fahrleistungen von knapp unter 80 Milliarden Pkw-km im Jahr 1980 auf beinahe 120 Milliarden Pkw-km im Jahr 1999 [UMWELTBUNDESAMT (2001), S. 443]. Unterstützt durch die zunehmende Motori­sierung der Bevölkerung mit Zuwächsen um bis zu 35% [SAMMER (2004), S. 5] führt dies in Verbindung mit der dezentralen Siedlungsentwicklung und dem Ausbau der Hochleistungs­straßeninfrastruktur (z.B. S1, S2, A5 usw.) zu einer Art „Speckgürtel“ um Ballungszentren. Die Anzahl der Wege mit dem Pkw nimmt deutlich zu.

Mobilitätsszenarien für den Großraum Wien [SAMMER (2004), S. 25 ff] prognostizieren im Trendszenario[1] bis zum Jahr 2035 ein Ansteigen des Anteils des motorisierten Individualverkehrs (Pkw und Motorrad) von 34% auf bis zu 45 % in Wien und von 65% auf 69% im Umland. Der Anteil des öffentlichen Verkehrs sinkt hingegen von 35% auf 29%. Die Summe der zurückgelegten Pkw-Kilometer eines Werktages im Großraum Wien wird im Trendszenario um ca. 90% von heute 45 Millionen Pkw-km pro Werktag auf 86 Millionen Pkw-km pro Werktag anwachsen. Das wird vor allem in der Stadt Wien zu deutlich mehr überlasteten Straßen führen. Im Trendszenario ist nahezu mit einer Verdreifachung der Straßenkilometer in Wien mit Verkehrsüberlastung (mehr als 5 Stunden pro Tag) zu rechnen. So zeigt zum Beispiel der Gürtel bei der Volksoper einen Anstieg der überlasteten Tageszeiten von derzeit einer Stunde auf das Fünffache. Auf der Südosttangente beim Knoten St. Marx steigt die Anzahl der überlasteten Tagesstunden von derzeit 3 Stunden auf weit mehr als 5 Stunden pro Tag. Im Maßnahmenszenario, das die Verkehrsentwicklung bis 2035 unter dem Aspekt einer flächendeckenden Pkw Straßenmaut sowie der intensiven Attraktivierung des öffentlichen Verkehrs betrachtet, wird immerhin noch ein Wachstum der zurückgelegten Pkw-Kilometer eines Werktages von 35% auf 61 Millionen Pkw-km gegenüber dem Bestand prognostiziert.

Die daraus resultierenden lokalen Umweltauswirkungen durch Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC), Stickoxiden (NOx), Schwefeldioxid (SO2), Partikel- sowie Lärmemissionen werden sich bis 2035 auf Grund der technologischen Entwicklungen gegenüber dem Bestand deutlich verbessern (z.B. Partikel-Emissionen minus 77%, NOx-Emissionen minus 60%). Die Entwicklung der Kohlendioxid (CO2) Treibhaus­gas­emissionen im Verkehrssektor in der Ostregion ist hingegen Besorgnis erregend. So ist im Trendszenario im Großraum Wien mit einer Zunahme der CO2-Emission bis 2035 um bis zu 67% zu rechnen. Das Kyoto Ziel von minus 13% CO2-Emissionen (Basis 1990) wird also weit verfehlt [SAMMER (2004), S. 39].

Ähnliche Szenarien ergeben sich auch für andere Ballungsräume wie Graz, Linz, Salzburg oder Innsbruck.

1.2 Problemstellung

Auf Grund begrenzter Ressourcen und Umweltbelastungen ist es nicht sinnvoll allein den Neu- und Ausbau des Straßennetzes voranzutreiben. Vor allem in den sensiblen Ballungsräumen müssen durch entsprechende Konzepte sowohl die ökonomischen (viele Leerfahrten, hoher Infrastrukturbedarf, Zeitverlust durch Verkehrsstauungen, erhöhter Treibstoffverbrauch) als auch die ökologischen (Lärm- und Schadstoffbelastungen) Auswirkungen des motorisierten Individualverkehrs reduziert werden. So kann durch eine effiziente Verkehrssteuerung sowie durch umfangreiche Verkehrs­information vor und während einer Fahrt, die bestehende Verkehrsinfrastruktur effizienter nutzbar gemacht werden. Dies kann beispielsweise durch ein Verkehrs­management­system erreicht werden, das Informationen des Verkehrs­zustandes aufnimmt, verarbeitet und die Ergebnisse in Form von Empfehlungen oder Vorschriften an die Verkehrs­teilnehmer weitergibt. Die Steigerung der Leistungsfähigkeit des Verkehrs­flusses durch Verkehrs­management­systeme wird von Experten mit einer Bandbreite von 5-15% angegeben [vgl. ÖAMTC AKADEMIE (2000), S. 1; BMVBW (2002), S. 1 ff; ASFINAG (2004), S. 2].

Parallel zu den kollektiven Verkehrsbeeinflussungsanlagen bekommt die individuelle Verkehrsbeeinflussung und Verkehrsinformation durch private Diensteanbieter einen immer höheren Stellenwert. Der einzelne Verkehrsteilnehmer hat mit Hilfe von Verkehrstelematiksystemen die Möglichkeit, sich Bestwegempfehlungen geben zu lassen. Die beste Größe zur Beurteilung der Verkehrslage aus Sicht des Fahrzeuglenkers ist die Angabe der Reisezeit. Durch Verkehrs- und Reisezeitprognosen in Kombination mit Flottenmangementsystemen sowie dynamischen Navigationslösungen im Fahrzeug kann eine Minimierung von Zeitverlusten für das Individuum erreicht werden (individuelle Nutzen­maximierung). Aus dem Individualnutzen der Reisezeitersparnis des einzelnen Kfz-Lenkers gegenüber den restlichen Verkehrsteilnehmern wird von der Privatwirtschaft ein Kaufmotiv für Verkehrsinformation abgeleitet (vgl. LEIHS (2002), S. 33 ff]. Besonders in Deutschland, Frankreich und Italien wurden Anfang 2000 zahlreiche private Telematik-Unternehmen gegründet, deren Ziel es war, gegen Entgelt individuelle Verkehrs­infor­mationsdienste bereit zu stellen. Die meisten dieser Unternehmen sind inzwischen wieder vom Markt verschwunden (z.B. Vodafon Passo (D), TEGARON Info (D), etc.). Grund dafür sind einerseits die hohen Investitionen in die flächendeckende Verkehrs­daten­erfassung zur Bereitstellung von flächendeckender Verkehrsinformation und anderseits eine Überschätzung des angebotenen Nutzen für den Verkehrsteilnehmer (und somit auch der erzielbaren Preise).

1.3 Zielsetzung

Ziel der Arbeit ist, die Einsparungen von Staukosten durch Verkehrsinformation zu verifizieren um in weiterer Folge das Marktpotential von Verkehrsinformation abschätzen zu können. Als Basis wird ein konservativer Ansatz zur Bewertung der Staukosten im Straßenverkehr entwickelt. Anhand von Szenarien werden die Staukosten sowohl aus individueller als auch aus volkswirtschaftlicher Perspektive abgeschätzt und monetär quantifiziert.

Ausgehend von den erzielten Ergebnissen können in weiterer Folge verschiedene Telematikdienste basierend auf Verkehrsinformationen als Produkt kommerziell entwickelt und umgesetzt werden.

Prinzipiell wird durch (individuelle) Verkehrsinformation meist nur das Symptom „Stau“ behandelt, nicht aber der grundlegende Anstieg der Verkehrsleistungen des motorisierten Individualverkehrs. Einer nachhaltigen Entwicklung des motorisierten Individualverkehrs sollte daher oberste Priorität gegeben werden. Neben der effizienten Nutzung der bestehenden Verkehrsinfrastruktur für den motorisierten Individualverkehr müssen gleichzeitige der Ausbau und die Beschleunigung der öffentlichen Verkehrsmittel vorangetrieben werden.

1.4 Vorgangsweise

Generell baut die vorliegende Arbeit auf einer umfassenden Literaturstudie zum Thema monetäre Staukostenbewertung auf. Die vorhandenen Ansätze und Ergebnisse wurden teilweise in die Arbeit eingebracht und weiterentwickelt. Im Zuge eines Fallbeispieles werden sowohl die individualisierten als auch die externen (sozialen) Staukosten eines Kfz-Nutzers abgeschätzt. Es wird die Annahme getroffen, dass ein bestimmter Anteil der Staukosten durch Echtzeit-Verkehrsinformation eingespart werden kann. Die Ergebnisse dienen zur Ermittlung des Marktpotentials sowie zur Preisbildung von Verkehrs­information.

Nachfolgend ist eine kurze Beschreibung zum Aufbau der vorliegenden Arbeit angeführt:

Zu Beginn werden in Kapitel 2 die theoretischen Grundlagen behandelt. Im Besonderen wird auf die internen und externen Kosten der Kfz-Nutzung, auf die Definition von Stau und dessen Zustandsbestimmung, der Definition von Straßenverkehrsinformation sowie auf die Möglichkeiten der modernen Verkehrsdaten­erfassung eingegangen. Abschließend werden Begriffsbestimmungen die zum besseren allgemeinen Verständnis beitragen angeführt.

Kapitel 3 widmet sich der Ermittlung von Staukosten. Neben allgemeinen Angaben zu den Staukosten in Österreich werden die methodischen Grundüberlegungen der Staukosten­ermittlung behandelt. Als interne Staukostenanteile werden die monetäre Bewertung von Zeitverlusten sowie die Bewertung der staubedingten Treibstoffmehrverbräuche angesetzt. Bei den externen Staukostenanteilen wird auf die Bewertung der staubedingt verringerten Unfallfolgekosten sowie auf die Umweltkosten eingegangen.

In Kapitel 4 wird eine Fallstudie zur Einsparung von Staukosten durch Echtzeit-Verkehrsinformation basierend auf verschiedenen Szenarien durchgeführt. Die ermittelten Staukosteneinsparungen werden als Basis für die Mehrwertvergütung von Verkehrs­informations­diensten herangezogen.

In Kapitel 5 dieser Arbeit sind die Schlussfolgerungen zusammengefasst. Im Abschnitt Ausblick werden Empfehlungen für den weiteren Forschungsbedarf gegeben.

2 Grundlagen

2.1 Interne und externe Kosten der Kfz-Nutzung

Durch die Nutzung des Pkws und der Verkehrswege mit dem Kfz entstehen einerseits Kosten, die die Kfz-Nutzer als interne (private) Kosten wahrnehmen und für die sie als Kostenträger aufkommen müssen (Fahrzeugbetriebskosten, Zeitkosten). Dem gegenüber stehen externe Kosten, wie Unfallkosten, Lärmkosten, Klimakosten, Schadstoffkosten an Gebäuden und sonstige Schadstoffkosten, für die die Allgemeinheit (sowohl Pkw-Nutzer als auch Nicht-Pkw-Nutzer gleichermaßen) entweder direkt oder indirekt über allgemeine Steuern aufkommen muss. Kosten die sowohl intern als auch extern sein können sind Staukosten und Kosten der Bereitstellung der Straßeninfrastruktur. Staukosten erhöhen einerseits die eigenen Zeit- und Fahrzeugsbetriebskosten der Kfz-Nutzer, andererseits werden durch das Befahren der Straße die Zeit- und Fahrzeugsbetriebkosten aller anderen Kfz-Nutzer erhöht. Werden die Kosten der Bereitstellung der Straßeninfrastruktur nicht zur Gänze über verkehrsspezifische Steuern von den Pkw-Nutzer bezahlt, sondern aus allgemeinen Steuereinnahmen finanziert, sind diese ebenfalls als extern für die Kfz-Nutzer zu sehen.

Das ökonomische Problem beim Auftreten externer Kosten besteht darin, dass die Pkw-Nutzer bei Antritt der Fahrt nur die mit der Fahrt verbundenen internen (privaten) Kosten berücksichtigen (meist nur die Treibstoffkosten) und nicht auch die externen Kosten. Ein Teil der Mobilität verursacht somit aus volkswirtschaftlicher Sichtweise höhere gesellschaftliche Schäden, als er gesellschaftlichen Nutzen bringt und führt somit zu Wohlfahrtsverlusten [vgl. STEININGER (2004), S. 22 ff].

Derzeit ist davon auszugehen, dass ein großer Teil des Autoverkehrs in Städten höhere Kosten verursacht, als er an Nutzen bringt. Das ist nicht nur deshalb der Fall, weil die Lebensqualität in der Stadt und die Gesundheit der Menschen durch Lärm und Abgase des Verkehrs beeinträchtigt wird. Mit steigender Verkehrsstärke kommt es zu zunehmenden gegenseitigen Behinderungen der Benützer des Straßennetzes. In Städten werden diese Behinderungen hauptsächlich durch steigende Wartezeiten an Kreuzungen verursacht. Nur ein Teil der Behinderungen entfällt auf das Erreichen der Kapazitäts­grenzen im Längsverkehr, also auf das, was in erster Linie mit „Stau“ assoziiert wird. Diese „klassischen“ Staus durch Überschreiten der optimalen Verkehrsstärke außerhalb von Kreuzungsbereichen ergeben sich nur zu Spitzenzeiten des werktäglichen Verkehrs auf bestimmten Stadtautobahnen und Hauptverkehrsstraßen. Die Kosten der gegenseitigen Behinderungen im Längsverkehr als auch jene auf Kreuzungen werden im Folgenden „Staukosten“ genannt. Die Staukosten bestehen im Wesentlichen in zusätzlichen Zeitkosten von Fahrzeuginsassen und zeitabhängigen Fahrzeugkosten der zurückgelegten Wege.

Bei hohen Verkehrsstärken können wie schon erwähnt alleine die Kosten durch zusätzliche Behinderungen und Wartezeiten, die ein zusätzliches Fahrzeug verursacht, weit höher sein, als der gesamte Nutzen dieser zusätzlichen Kfz-Fahrt. Ähnliches gilt auch bei Parkplätzen. Sind genügend Parkplätze frei, ist die Suchzeit minimal. Erst knapp vor der vollen Auslastung steigt die Suchzeit drastisch an. Jedes zusätzliche geparkte Fahrzeug verursacht dann Kosten, die wesentlich höher sind als der Nutzen des Parkvorganges [RAUH (2004), S. 12].

Wie in Abbildung 3-1 dargestellt, sind die privaten Grenzkosten (zeit- und fahrzeug­abhängige Kosten) bei niedriger bis mittlerer Verkehrsstärke nahezu unabhängig von der Verkehrsstärke (horizontaler Grenzkostenverlauf). Erst ab einer bestimmten Verkehrs­stärke gibt es einen raschen Anstieg dieser privaten Grenzkosten durch die gegenseitige Behinderung der Fahrzeuge. Durch die Wechselwirkung zwischen den Fahrzeugen steigen nicht nur die Kosten des marginalen Straßenbenützers selbst sondern der jeweilige Kostenanstieg trifft auch alle anderen Benützer des Straßenabschnittes in gleicher Weise. Die steigenden privaten Grenzkosten werden so zu steigenden kurzfristigen Durchschnittskosten für alle Straßenbenützer. Jeder Anstieg der privaten Grenzkosten ist also mit der Zahl der betroffenen Straßenbenützer zu multiplizieren um zum jeweiligen Anstieg der sozialen Grenzkosten zu kommen. Durch diesen großen Multiplikationsfaktor kommt es, sobald ein merkbarer Anstieg der privaten Grenzkosten einsetzt zu einem vielfach steileren Anstieg der sozialen Grenzkosten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-1: Soziale und private Grenzkosten des Staus [RAUH (2004), S. 13, vom Autor korrigiert]

Als vereinfachtes Beispiel kann eine Stadtautobahn betrachtet werden, die nur von Pkw mit zeitabhängigen privaten Kosten von 7,- Euro pro Stunde befahren wird. Der Anstieg der Verkehrsstärke dieser Stadtautobahn von 1.900 auf 2.000 Fahrzeuge pro Stunde pro Fahrstreifen bewirkt ein Absinken der Durchschnittsgeschwindigkeit von beispielsweise 70 km/h auf 40 km/h.

Die privaten Staukosten der Benützer des marginalen Fahrzeuges ergeben sich dann mit 0,075[2] Euro pro Personenkilometer. Für alle Straßenbenützer zusammen werden jedoch durch die 100 zusätzlichen Fahrzeuge zusätzliche Kosten (soziale Staukosten) von etwa 150 Euro verursacht. Dies entspricht etwa 1,50 Euro je zusätzlichen Fahrzeug auf der Stadtautobahn. Die zusätzlichen Straßenbenützer haben keine Veranlassung, auf diese von ihnen verursachten Staukosten zu reagieren, und könnten das auch nicht, weil sie deren jeweilige Höhe nicht wahrnehmen können. Sie richten ihr Verhalten nur nach den – im Beispielfall 20-fach niedrigeren – privaten Kosten. Die Staukosten, die anderen Straßenbenützern auferlegt werden, sind daher externe Kosten. Externe Staukosten verhindern die ökonomisch optimale Nutzung der vorhandenen Straßenkapazität. Die ökonomisch optimale Verkehrsstärke ist erreicht, wenn die sozialen Grenzkosten gleich dem Grenznutzen sind. Bis die von den Verkehrsteilnehmern wahrnehmbaren Durchschnittskosten das weitere Anwachsen des Verkehrs begrenzen, hat die Verkehrs­stärke das ökonomische Optimum längst überschritten.

Zeitverluste durch gegenseitige Behinderungen entstehen im städtischen Straßennetz in erster Linie dort, wo die Kapazität der Straßen am geringsten ist, das sind die Kreuzungsbereiche. In Kreuzungsbereichen ist nicht von einem sprunghaften sondern in erster Näherung von einem etwa linearen Anstieg der Zeitverluste durch gegenseitige Behinderung auszugehen. Auch in diesem Fall steigen die sozialen Grenzkosten schneller als die privaten [RAUH (2004], S. 13 ff].

Ein mögliches Modell zur Annäherung an das ökonomische Optimum ist Road Pricing (siehe Abbildung 2-2). Road Pricing soll aus wohlfahrtsökonomischen Überlegungen dazu dienen, die Straße den Nutzern so zur Verfügung zu stellen, dass die gesamtwirtschaftliche Wohlfahrt optimiert ist. Eine Maut in Höhe der Differenz zwischen privaten und sozialen Grenzkosten bei optimaler Verkehrsstärke (soziale Grenzkosten = Grenznutzen) bringt einen Wohlfahrtsgewinn in Größe der punktierten Fläche. Damit würden sich die privaten Kosten den sozialen Kosten angleichen und zu einer Reduktion der Verkehrsnachfrage auf jenes Niveau führen, bei dem die sozialen Grenzkosten genau dem Grenznutzen einer zusätzlichen Fahrt entsprechen. gesamten Kosten bzw. Nutzen bei der jeweiligen Verkehrsstärke dar. Ohne Maut steigt der Verkehr bis die privaten Grenzkosten den Grenznutzen erreicht haben. Zusätzlich zu den privaten entstehen externe Grenzkosten, die für Kfz-Nutzende nicht wahrnehmbar sind. Eine Stadtmaut erhöht die privaten Grenzkosten. Bei ökonomisch optimaler Mauthöhe unterbleiben genau jene Fahrten, bei denen die sozialen Grenzkosten (Summe aus privaten und externen Grenzkosten) den Nutzen übersteigen würden.

Die Einführung einer City Maut ist politisch nur schwer umsetzbar bzw. gibt es berechtigte Argumente gegen die Einführung eines solchen Systems [vgl. ÖAMTC (2003), S. 1].

Im Gegensatz zu „Road Pricing“ stellt die Bereitstellung von Verkehrsinformation für Kfz-Nutzer eine weitere Möglichkeit dar, um das ökonomische Optimum der Straßen­verkehrs­nutzung zu erreichen. Durch die Bereitstellung von Echtzeit-Verkehrsinformationen und Reisezeiten als auch durch Verkehrsprognosen kann der jeweilige Kfz-Nutzer bereits im Voraus den Nutzen seiner Fahrt mit den zu erwarteten Reisekosten abschätzen. Durch so genanntes „Ramp Meetering“, bei dem eine Zuflusskontrolle in Abhängigkeit vom jeweiligen Verkehrszustand z.B. auf die Stadtautobahn erfolgt, kann dies noch unterstützt werden. Das Auftreten von externen Staukosten durch zusätzliche Kfz bei Überschreitung der optimalen Straßenkapazität kann somit vermieden werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-2: Prinzip Road Pricing [RAUH (2004), S. 6]

Wie in Abbildung 2-3 ersichtlich, konnte durch Einsatz einer „Ramp Meetering“ Anlage am Westbound SR-94 Highway in San Diego, Höhe Lemon Grove Ave, die Geschwindigkeit am Highway konstant gehalten werden. Beim Ausfall der Anlage am 2.2.1999 brach die Geschwindigkeit aufgrund von Verkehrsüberlastung auf 10-20 Miles/Hour ein (siehe Abbildung 2-4).

Durch Verkehrsinformation kann somit im optimalen Fall eine Verteilung der Verkehrsbelastung sowohl in zeitlicher als auch in räumlicher Sicht erreicht werden, ohne „Road Pricing“ Systeme installieren zu müssen. Bei gleichzeitigem Ausbau der Infrastruktur für öffentliche Verkehrsmittel als auch der Radwege könnte durch die Möglichkeit des Reisezeitvergleiches mit dem motorisierten Individualverkehr auch ein Modal Shift zugunsten der öffentlichen Verkehrsmittel erreicht werden. Vorraussetzung ist jedoch ein Reisezeitvorteil der öffentlichen Verkehrsmittel gegenüber dem motorisierten Individualverkehr. In der Praxis ist dies jedoch selten der Fall. Ein direkter Reise­zeit­vergleich zwischen öffentlichen Verkehrsmitteln und dem Kfz kann deshalb auch einen entgegengesetzte Wirkung – d.h. eine Verschiebung zu Gunsten des motorisierten Individualverkehrs – aufweisen und somit verkehrspolitisch unerwünscht sein.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-3: Verlauf der Geschwindigkeit (rot) und der Verkehrs­stärke (blau) mit Ramp Meetering [DOT (1999)]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-4: Verlauf der Geschwindigkeit (rot) und der Verkehrs­stärke (blau) ohne Ramp Meetering [DOT (1999)]

2.2 Definition von Stau

Bei Betrachtung der ökonomischen Zusammenhänge in Abschnitt 2.1 ergibt sich eine Antwort auf die häufig gestellte Frage, ab welcher Verkehrsstärke von „Stau“ gesprochen werden kann. Eine ökonomische Definition für das Bestehen von Stau lautet:

Stau ist jene Verkehrsstärke, bei der das ökonomische Optimum der Infrastruktur-Auslastung überschritten ist. Dieses ökonomische Optimum ist überschritten, wenn private Grenzkosten plus soziale Stau-Grenzkosten der marginalen Fahrt deren Grenznutzen übersteigen [RAUH (2004), S.14].

SCHIRHACKL (1995, S. 6 ff) geht für seine Abschätzung der Staukosten zusammen­fassend von folgendem Staubegriff aus: Unter Stauung wird nicht nur das „zum Stillstand kommen“ von Fahrzeugen verstanden; auch der Verkehrsfluss bei merklich verkehrsbedingter Geschwindigkeitsreduktion unter die „gesamtwirtschaftlich orientierte Optimalgeschwindigkeiten“ führt zu Zeitverlusten und erhöhtem Ressourcenverbrauch und wird dem Begriff Stau zugeordnet. Der angewendete Wortsinn kann mit dem Begriffspaar „behinderter Verkehr“ gleichgesetzt werden.

WALTERS (1987, S. 570 ff) definiert Stau relativ weitreichend als einen Zustand, bei dem sich die auf der Fahrbahn befindlichen Fahrzeuge dermaßen beeinflussen, dass ihre Geschwindigkeit unter die Geschwindigkeit bei verkehrsfreier Fahrbahn sinkt.

Aus verkehrstechnischer Sicht besteht Stau wenn die maximale Leistungsfähigkeit einer Straße [Kfz/h] überschritten wird. Gemäß Highway Capacity Manual 85 [TRB (1985)] beträgt die maximale Verkehrsstärke auf Autobahnen ca. 2000 Kfz/h/Fahrstreifen. Die maximale Verkehrsstärke ist aber auch von Einflussfaktoren wie Lkw-Anteil, Lichtsignalregelung, Topographie, etc. abhängig. Prinzipiell besteht zwischen der Verkehrsstärke Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten, der Verkehrsdichte Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten und der mittleren Geschwindig­keit Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten eines stationären und homogenen Verkehrsstromes in einem freien Strecken­abschnitt einer Straße besteht ein statistisch beobachtbarer Zusammenhang. Er lässt sich durch folgende Kontinuitätsgleichung beschreiben:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Gleichgung 2-1

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Verkehrsstärke in Fahrzeugen pro Zeiteinheit [Kfz/h]

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Verkehrsdichte in Fahrzeugen pro Längeneinheit [Kfz/km]

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Mittelwert der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten aller Fahrzeuge auf der betrachteten Strecke [km/h]

Durch die Kontinuitätsgleichung werden die möglichen Zustandsformen des Verkehrs auf der freien Strecke beschrieben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-5: Zusammenhang zwischen Verkehrsmenge M und mittlerer Ge­schwin­dig­keit V [SAMMER (2003), S. 7]

Der Kurvenverlauf in Abbildung 2-5 zeigt, dass jede Verkehrsstärke mit Ausnahme der maximalen, mit zwei Verkehrsdichten abgewickelt werden kann. Nach Überschreiten des Maximums der Verkehrsmenge wächst die Verkehrsdichte bei weiter abnehmender mittlerer Geschwindigkeit. Der bis dahin stationäre Verkehrsstrom wird instationär, d.h. der Verkehrsfluss bricht zusammen, es tritt Stau auf. Im Bereich kleiner Verkehrsmengen herrscht freier Verkehrsfluss, der Verkehrsstrom ist ungestört. Der Lenker kann seine Geschwindigkeit frei wählen. Die Geschwindigkeit wird nicht durch vom Verkehr abhängige Faktoren (Verkehrsbedingungen) bestimmt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-6: Zusammenhang zwischen Verkehrsdichte D und Verkehrsmenge M [SAMMER (2003), S. 8]

Mit zunehmender Verkehrsdichte bis zum Erreichen der maximalen Verkehrsstärke Mmax wird der Verkehrsstrom durch Bildung von Teilkolonnen mehr und mehr gestört. Die mittlere Geschwindigkeit sinkt mit zunehmender Verkehrsmenge ab, ebenso wird die Streuung der Verteilung der Geschwindigkeit (der einzelnen Fahrzeuge) kleiner. In Abbildung 2-6 wird die maximale Verkehrsmenge auf freier Strecke mit Mmax = 2000 Kfz/h und einer optimalen Verkehrsdichte Dopt = 35 Kfz/km bewältigt. Die kritische Geschwindig­keit Vkrit dazu beträgt etwa 55 km/h. Der Verkehrsstrom wird bei weiter anwachsender Verkehrsdichte durch eine geschlossene Kolonne gebildet, der Verkehrsfluss wird instabil.

Aufgrund der weitgehend Definitionen von Stau wird in der Verkehrstechnik die Verkehrsflussqualität (Level of Service, LoS) als Qualitätsmaß zur Abwicklung von Verkehrsströmen ver­wendet. Als Beurteilungsgrößen werden die Merkmale Verkehrsdichte, Fahrzeugabstand, Freizügigkeit beim Spurwechsel, Geschwindigkeit, Überholmöglichkeit, etc. herangezogen (siehe Tabelle 2-1).

In Abbildung 2-7 ist die Klassifizierung der Verkehrsflussqualität (LoS) für Autobahnen nach HCM 85 [TRB (1985)] und HCM 94 [TRB (1994)] überblicksmäßig dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-7: Klassifizierung der Verkehrsflussqualität (LoS) für Autobahnen nach HCM 85 [TRB (1985)] und HCM 94 [(TRB 1994)] zitiert in [SAMMER (2003), S. I12]

Tabelle 2-1: Zustandsformen des Verkehrsablaufes auf der freien Strecke einer Straße [SCHNABEL / LOHSE (1997)]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

BRILON (1994, S. 21, 252) definiert in Anlehnung an das amerikanische Highway Capacity Manual (HCM) sechs Stufen der Verkehrsqualität von A bis F auf Hauptstraßen sowie auf Autobahnen[3], die so genannten Level of Services (LoS). Die einzelnen Stufen der Verkehrsqualität beschreibt BRILON in Abhängigkeit von der zulässigen Höchst­geschwindig­keit wie folgt, wobei als Klassifikationskriterium für das Level of Service Konzept die mittlere Pkw-Reise­geschwindig­keit herangezogen wird.

Tabelle 2-2: LoS Grenzgeschwindigkeiten auf Hauptverkehrsstraßen und Autobahnen (verbale Beschreibung siehe Anhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Straßenverkehrsinformationen

Als Verkehrsinformationen werden aktuelle Nachrichten für Verkehrsteilnehmer über die verkehrlichen Gegebenheiten verstanden. Sie können gemäß ihres zeitlichen Einsatzes vor Fahrtantritt als „pre-trip information” und während der Fahrt als “on-trip driver information“ differenziert werden. Die Teilmenge der Verkehrsinformationen für den motorisierten Individualverkehr (MIV) stellen Straßen­verkehrs­informationen dar, die in folgende drei Informationsebenen gegliedert werden können:

(1) Verkehrszustand
(2) Routeninformation
(3) Gefahrenwarnung

Als Straßenverkehrsinformationen werden bisher vorwiegend Informationen über den Verkehrszustand (z.B. „Stau auf folgenden Strecken ...“) und ereignisorientierte strecken­bezogene Informationen (z.B. „A2, zwischen A und B Hindernis auf der Fahrbahn“) via kollektiver Medien (Verkehrswarndienst im Rundfunk, RDS-TMC) angeboten. In Österreich kann Verkehrsinformation seit Herbst 2002 ebenfalls wie in der BRD, Schweiz, Frankreich und Italien über RDS-TMC mit entsprechenden Navigationsgeräten empfangen werden.

Statusorientierte Streckeninformationen (wie z.B. Reisezeitbedarf auf einer Strecke) oder Gefahrenwarnungen mit entsprechend genauem Ortsbezug sind aufgrund unzureichender Detektionseinrichtungen im Straßenverkehr derzeit entweder nicht oder nur bei besonders schwerem Ausmaß Gegenstand des Verkehrs­informations­angebots.

2.4 Verkehrsdatenerfassung

In der Verkehrsdatenerfassung wurden bisher fast ausschließlich stationäre quer­schnitts­bezogene Sensoren als Datenerfassungssysteme eingesetzt. Die verwendeten Technologien sind Induktions­schleifen, Mikrowellen-, Infrarot-, Laser- und Magnetfeld­sensoren. Sie sind in der Lage, Information mit hoher Genauigkeit über das Verkehrsgeschehen am Querschnitt der Messstelle bereitzustellen. Sie erlauben aber nur eine eingeschränkte Diagnose über den allgemeinen Verkehrszustand und der zu erwartenden Reisezeiten auf Linien oder Netzen. Durch Modellbildung und Simulationsrechnung kann die querschnittsbezogene Information auf Stecken ausgeweitet werden, allerdings nimmt die Aussagequalität mit dem Abstand zur Messstelle ab. Daher muss zum Erzielen eines bestimmten Qualitätsniveaus der Verkehrsinformation eine hohe Anzahl an Zählstellen bestehen bzw. geschaffen werden. Diese infrastrukturellen Voraussetzungen bedeuten jedoch einen beträchtlichen monetären Aufwand.

Ein grundlegend abweichender Ansatz wird durch die streckenbezogene Verkehrs­daten­erfassung mittels Floating Car Data (FCD) Technologie ermöglicht. Dabei werden einzelne Fahrzeuge im Gesamtverkehrsstrom als mobile Messflotte (Position, Zeit, Geschwindigkeit) verwendet werden, um aus den Fahrmustern den momentanen Verkehrs­zustand abzubilden. So können durch die streckenbezogene Verkehrs­datenerfassung Reisezeiten im Straßennetz und der daraus abgeleitete Verkehrszustand berechnet werden, ohne ein dichtes und kostenintensives straßenseitiges Sensornetz aufbauen zu müssen (siehe Abbildung 2-8).

Die bisherigen FCD Systemansätze erwiesen sich als technisch und wirtschaftlich nicht tragfähig. Erst mit der Implementierung von flächendeckenden Mobil­funk­netzen zur Datenübertragung und durch satellitengestützte Fahrzeugortungssysteme wurden leistungsfähige Technologien zur strecken­bezogenen Verkehrs­daten­erfassung geschaffen. Durch die Fortschritte in der Mikro­elek­tronik können immer kleinere Telematik- und Kommunikationsmodule bei gleichzeitiger massiver Preisreduktion erzeugt werden. Im Zusammenhang mit Länder übergreifenden Kommunikations­netzwerken (z.B. GSM, GPRS) mit günstigen Datentarifen, haben sich attraktive Markt­verhältnisse für die fahrzeug­generierte Verkehrs­daten­erfassung entwickelt. Aus heutiger Sichtweise sind vier Verfahren von besonderer Relevanz, um flächendeckend streckenbezogene Verkehrs­daten generieren zu können [LINAUER (2005), S. 175]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-8: Prinzip der streckenbezogenen Verkehrsdatenerfassung durch Satelliten­ortung und Mobilfunk-Kommunikation [LINAUER (2005), S. 86]

(1) Lkw-Mautsystem (Österreich)
(2) Automatische Kennzeichenerkennung (LPR)
(3) Satellitenortung bestehender Flotten (GPS, EGNOS, zukünftig GALILEO)
(4) Zellabfolgen aus Mobilfunknetzwerken (GSM, UMTS)

Zur Nutzung von GPS-Positionsdaten bestehender Flottenmanagementsysteme zur Echtzeit-Verkehrsdatengenerierung wurden bereits entsprechende Systeme entwickelt. Gegenüber querschnitts­bezogenen Messdaten können durch die Erfassung strecken­bezogener Verkehrsdaten via Floating Cars direkt Kenndaten (z.B. Reisezeit) des Verkehrsflusses ermittelt werden. Die Reisezeit stellt die Grundlage für alle weiteren Verkehrsinformationen wie Stau­erkennung, Routen­empfehlungen, etc. dar.

In den Städten Wien (800 GPS-Taxis) und Graz (200 GPS-Taxis) wird bereits alle 15 Minuten ein Verkehrslagebild (siehe Abbildung 2-9) mit Reisezeitangaben durch das FLEET Verkehrs­informations­system [vgl. LINAUER (2004)] generiert. Die Verkehrsdaten werden von kommerziellen Verkehrs­informations­dienstleistern – beispielsweise über Internet (www.satos.net) oder Fernsehen (Telekabelkanal W:24) – angeboten. Derzeit haben sich noch keine tragfähigen Geschäftsmodelle zur Weitergabe von kostenpflichtiger Verkehrsinformation etabliert. Der Grund dafür kann einerseits in der unzureichenden Praktikabilität der angebotenen Dienste als auch im Fehlen eines Preisgefüges vermutet werden. In der vorliegenden Arbeit sollen daher die erzielbaren Einsparungen durch den Nutzer von Verkehrsinformation untersucht und abgeschätzt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-9: Darstellung der Verkehrslage Wien – Innere Stadt [SATOS (2005a)]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-10: Durchfahrtszeiten auf den Hauptrouten in Wien [SATOS (2005b)]

2.5 Begriffsbestimmungen

2.5.1 Verkehrstelematik

Telematik ist eine Technologie, die die Bereiche Telekommunikation und Informatik verknüpft. Telematik ist somit das Mittel der Informationsverknüpfung von mindestens zwei EDV - Systemen mit Hilfe eines Telekommunikationssystems. Verkehrstelematik bedeutet den Einsatz von Telematik im Verkehrswesen. Das Wort Verkehrstelematik umschreibt alles, was mit Fahrzeugen, ihren Insassen, dem versenden, empfangen, bearbeiten und darstellen von Daten in einem Kraftfahrzeug zu tun hat. Des Weiteren unterstützt die Verkehrstelematik die Koordinierung des Straßenverkehrs, Schienen­verkehrs, Seeverkehrs und des Luft­ver­kehrs.

2.5.2 Logistik

Konkret kann Logistik als integrierte Planung, Organisation, Steuerung, Abwicklung und Kontrolle des gesamten Material- und Warenflusses mit den damit verbundenen Informationsflüssen, beginnend beim Lieferanten bis zur Auslieferung der Produkte beim Kunden, inklusive der Abfallentsorgung und des Recyclings definiert werden. Historisch hat die Logistik ihren Ursprung im Militärwesen. Sie stellte den Nachschub für das Heer sicher. Ursprünglich als Hauptfunktion der Materialwirtschaft verstanden, wird Logistik heute vor allem als betriebliche Querschnittsfunktion über die Bereiche Beschaffung, betriebliche Leistungserstellung (Produktion) und Absatz gesehen. Man untergliedert die Logistik daher horizontal auch in die 4 Subsysteme [ADLEXIKON (2005a), S. 1]:

(1) Beschaffungslogistik (vom Lieferant ins Eingangslager)
(2) Produktionslogistik (Material- & Warenwirtschaft, Verwaltung von Halbfabrikaten in Zwischenlagern, zum Teil auch Fertigungswirtschaft)
(3) Distributionslogistik (vom Vertriebslager zum Kunden)
(4) Entsorgungslogistik (Rücknahme von Abfällen, Leergut, Recycling)

2.5.3 Spediteur

Eine Spedition[4] ist ein der Logistikbranche zuzuordnender Betrieb, der nur den Transport von Waren und Gütern besorgt. Der Spediteur als der Organisator setzt in der Regel keine eigenen Transportmittel ein. Man unterscheidet hauptsächlich in Luftfracht-, Seefracht-, Bahn- und LKW-Spedition. [ABERLE (2003), S. 24]

2.5.4 Transporteure

Die Transporteure oder auch Frächter führen für die Speditionen den eigentlichen Gütertransport durch und betreiben entsprechende Transportmittel (z.B. Lkw-Flotte). [ADLEXIKON (2005b), S. 1].

3 Staukosten

3.1 Allgemeines

Wird die Kapazitätsgrenze von Verkehrswegen wie in Abschnitt 2.2 beschrieben durch eine zu hohe Anzahl an Verkehrsteilnehmern überschritten, kommt es zu einer Über­lastung der Straßen und die Fahrgeschwindigkeit sinkt. Staukosten sind jene Kosten des Verkehrs, die sich als Differenz definieren lassen aus den wirklichen Fahrkosten und jenen Fahrkosten, die sich bei einer Belastung unter der Kapazitätsgrenze einer Straße ergeben würden [vgl. ECKEY und STOCK (2000), S. 107]. Die privaten Kosten des Kfz-Nutzers steigen durch Stau, da einerseits mehr Zeit aufgewendet werden muss und andererseits die Fahrzeugbetriebskosten durch das oftmalige Anfahren und Stehen bleiben steigen. Die Staukosten sind in diesem Fall für den Kfz-Fahrer intern, da er dies in das Kostenkalkül einbezieht. Staukosten sind aber auch extern zum Kfz-Nutzer, da durch das Befahren der Straße die Zeit- und Fahrzeugbetriebskosten der anderen Pkw-Nutzer und die Umweltkosten vergrößert werden. Aber auch den Nicht-Kfz-Nutzer wie Benutzer öffentlicher Verkehrsmittel oder wirtschaftlicher Betriebe erwachsen durch Stau Kosten, ohne dass der jeweilige Verursacher dafür aufkommen muss.

Untersuchungen des VCÖ (2002, S. 2) ergeben, dass die Staukosten in Österreich bereits rund 6,4 Milliarden Euro pro Jahr betragen. Mit rund 3,4 Milliarden Euro tragen die Unternehmen und Betriebe mehr als die Hälfte der Kosten (siehe Abbildung 3-1). Hauptverursacher der Staus sind Pkw die mit 4,4 Milliarden Euro zwei Drittel der Staukosten verursachen. Die jährlichen Stehzeiten in Wien betragen im Durchschnitt 240 Stunden pro Person und die jährlichen Staukosten in Wien 1,84 Milliarden Euro, das sind 28 % der gesamten Staukosten Österreichs [vgl. RAUH (2004), S. 34; BAHNFAKTEN (2005), S. 1]. Die häufigste Ursache für Staus ist Verkehrsüberlastung wodurch jeder zweite Stau ausgelöst wird. Morgens und abends ist in immer mehr Ballungsräumen der Verkehr lahm gelegt. Nur jeder fünfte Stau wird von einem Verkehrsunfall ausgelöst, jeder achte Stau durch Baustellen [ASTRA (2001), S. 1]. Die Höhe der verursachten Staukosten hängt im Wesentlichen vom Platzbedarf ab. Wer mit dem Auto unterwegs ist, benötigt etwa 15-mal mehr Straßenfläche als Personen, die mit Bus oder Straßenbahn fahren. Fehler in der Raumordnungspolitik (Stichwort Zersiedelung) sowie steuerliche Förderungen haben das Stauproblem verschärft, da immer mehr Menschen im Grünen wohnen und in der Stadt arbeiten. Die Folgen: Der Berufspendelverkehr sowie der Einkaufs- und Freizeitverkehr nimmt zu. Während im Jahr 1971 in Österreich nur ein Viertel der Berufstätigen außerhalb ihrer Wohngemeinde gearbeitet hat, ist heute schon fast jeder zweite Berufstätige Pendler. Steuerliche Begünstigungen, wie etwa die „große Pendlerpauschale“ oder Wohnbauförderungen, die auch Garagen subventionieren, fördern die Zunahme des Pkw-Verkehrs.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-1: Verursacher und Geschädigte von Staukosten [VCÖ (2003), S. 2]

3.2 Methodische Grundüberlegungen

Auf Grund der komplexen Zusammenhänge muss festgestellt werden, dass eine eindeutige und unproblematische Methode zur Berechnung der Staukosten nicht existiert. Um aber dennoch die durch einen Stau verursachten Kosten evaluieren und abschätzen zu können, gibt es mehrere Lösungsansätze. Der transparenteste und auf den ersten Blick einfachste Ansatz verwendet die Multiplikation Stauzeit x Beteiligte x Stundenlohn [Tichy, G. (1992), S. 45 ff]

Sowohl die Ermittlung der Stauzeit als auch der Beteiligten erfordert eine sehr genaue und umfangreiche Datenbasis und kann mangels Präzision der Daten in der Folge dennoch nur zur Abschätzung von Größenordnungen verwendet werden. Weiters werden keine weiteren Kostenkategorien wie z.B. der Treibstoffmehrverbrauch oder externe Staukosten wie z.B. Schadstoffbelastungen berücksichtigt.

Ein zweiter üblicher Ansatz zur Staukostenberechnung bezieht sich primär auf die Durchschnittsgeschwindigkeiten im Straßennetz. Durch die Differenz der Durchschnittsgeschwindigkeit zur freien Streckengeschwindigkeit errechnen sich die staubedingten Zeitverluste. Ausgehend von der gegenwärtigen Durchschnitts­geschwindigkeit nach Straßenkategorien wird ein Zeitverbrauch für die individuelle Mobilität einer Region oder Nation errechnet. Diese wird in der Folge mit dem Zeitverbrauch bei staufreiem Verkehrsfluss verglichen. Die Zeitdifferenz wird mit einem bewerteten Stundensatz multipliziert, wodurch sich die zeitbedingten Staukosten errechnen. In der Folge besteht bei diesem Ansatz die Möglichkeit, weitere Kostenkategorien wie z.B. den Treibstoffmehrverbrauch zu berücksichtigen. Ein weiteres Problem der Staukostenberechnung stellt die Ermittlung eines adäquaten Stundensatzes für die Zeitverluste im Stau dar, das von seiner Grobeinteilung in der Rechenpraxis durch folgende zwei Methoden gelöst werden kann [SCHIRHACKL (1995), S. 7 ff]:

[...]


[1] Das Trendszenario prognostiziert unter den Rahmenbedingungen der aus heutiger Sicht wahrscheinlich umgesetzten Maßnahmen („business-as-usual“).

[2] Der Reisezeitverlust duch die Geschwindigkeitsreduktion von 70 km/h auf 40 km/h bezogen auf 1 km Straßenlänge berechnet sich wie folgt: [(1 km /70 km/h)-(1 km /40 km/h)] x 7 Euro/h = 0,075 Euro

[3] Die verbale Beschreibung der Level of Service ist im Anhang angeführt.

[4] Das Wort Spedition geht zurück auf die italienische Bezeichnung spedire = abfertigen, versenden, das wiederum seine Wurzel im lateinischen expedire = aufbereiten, losmachen hat.

Ende der Leseprobe aus 97 Seiten

Details

Titel
Marktpotential von Verkehrsinformation
Hochschule
Donau-Universität Krems - Universität für Weiterbildung  (Abteilung Telekommunikation, Information und Medien)
Note
Gut (2)
Autor
Jahr
2005
Seiten
97
Katalognummer
V48515
ISBN (eBook)
9783638451994
Dateigröße
4419 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Marktpotential, Verkehrsinformation
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing. Dr. MSc Martin Linauer (Autor), 2005, Marktpotential von Verkehrsinformation, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/48515

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