We examine the working mechanisms and efficiencies of zoning (regulation of floor area ratios and land-use types) and fiscal instruments (tolls, property taxes, and income transfer), and extend the instrument choice theory to include the congestion of road and nonroad infrastructure. We show that in the spatial model with heterogeneous households the standard first-best instruments do not work because they trigger distortion of spatial allocations. In addition, because of the household heterogeneity and real estate market distortions, zoning could be less efficient than, as efficient as, or more efficient than pricing instruments. However, when the zoning enacted deviates from the optimum, zoning not only becomes inferior to congestion charges but is also likely to reduce welfare. In addition, we provide a global platform that extends the instrument choice theory of pollution control to include various types of externalities and a wide range of discrete policy deviations for any reasons beyond cost–benefit uncertainties.

Der vorliegende 3. Band des Schlussberichtes "Das Live-Kamera- und Strassenverkehrsmanagementsystem - ein neues Verfahren für die Automatische (videobasierte) Stauerkennung" ordnet sich in das Teilprojekt AP 500 ein. Dargestellt wird eine der wesentlichen Innovationen aus diesem Teilprojekt, die neue Zugänge zur Gestaltung operativer Verkehrsmanagementsysteme in Ballungsräumen ermöglicht. (Dresden, im Dezember 2004 / Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. H. Strobel - Projektleiter TU Dresden)

Der vorliegende 3. Band des Schlussberichtes "Das Live-Kamera- und Strassenverkehrsmanagementsystem - ein neues Verfahren für die Automatische (videobasierte) Stauerkennung" ordnet sich in das Teilprojekt AP 500 ein. Dargestellt wird eine der wesentlichen Innovationen aus diesem Teilprojekt, die neue Zugänge zur Gestaltung operativer Verkehrsmanagementsysteme in Ballungsräumen ermöglicht. (Dresden, im Dezember 2004 / Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. H. Strobel - Projektleiter TU Dresden)

The presented work wants to contribute a new solution based on the analysis of stochastic signals. On the basis of the Dresden Live-Camera-System which is providing real-time information about the traffic state on 31 focal points (March 2005) one is able to use a wide range of image types under different and severe conditions. The method is based on the analysis of stochastic signals derived from the live-camra images. These signals are analyzed with cross-correlation, amplitude- and frequency filters. The resulting data enable the distinction of stable and non-stable traffic flow and the automated identification of traffic congestion. Moreover fundamental diagrams are calculated. / Die vorgelegte Arbeit beinhaltet ein neuartiges Verfahren zur automatischen Ermittlung des Verkehrszustandes aus Live-Kamera-Bildern. Die Datengrundlage dafür liefert das im Rahmen des BMBF-Leitprojektes intermobil Region Dresden geschaffenen Live-Kamerasystem mit 31 Standorten (Stand März 2005). Das entwickelte Verfahren basiert auf der Analyse stochastischer Signale, die aus den Kamerabildern ermittelt werden. Die methodischen Grundlagen des Verfahrens sind Korrelationsanalyse sowie Amplituden- und Frequenzfilterung. Die Rahmenbedingungen für den praktischen Einsatz sind durch die Variabilität von Auflösung und Blickwinkel an den unterschiedlichen Kamerastandorten geprägt. Die ermittelten Messwerte ermöglichen eine Unterscheidung der Verkehrszustände "flüssiger Verkehr", "zähflüssiger Verkehr" und "Stop&Go" und werden am Fundamentaldiagramm interpretiert.

In der vorliegenden Arbeit wird die ökonomische Funktionsweise der so genannten City-Maut dargestellt, über praktische Erfahrungen mit City-Mautsystemen berichtet und schließlich am Beispiel Hamburg überprüft, ob diese auf andere Städte übertragbar sind. Grundsätzlich erzeugt Straßenverkehr externe Kosten, die unter Infrastruktur, Umwelt- und Staukosten (Opportunitätskosten) zusammengefasst werden können. Ebenso ist auch die Erhebung eines Preises für die Straßenbenutzung grundsätzlich möglich. Die City-Maut lässt sich als Pigou’sche Internalisierungssteuer definieren, mit der die Nachfrage nach Verkehrsleistung auf das ökonomische Optimum gesenkt werden kann. Hierbei entsteht ein Wohlfahrtsgewinn. Da der externe Effekt „Stau“ jedoch von den Fahrern sowohl verursacht als auch erlitten wird, fällt der Wohlfahrtsgewinn in Form von Mauteinnahmen vor allem beim Staat an, der diese Einnahmen dann über ein geeignetes Transferpaket an die Zahler zurückgeben muss, um bei ihnen Akzeptanz für die Maßnahme zu erzeugen. Eine Ausnahme bildet der „Verkehrsinfarkt“ (Hypercongestion), bei dem durch Mauterhebung die Fahrtkosten aufgrund von gewonnenen Zeitvorteilen gesenkt werden. Festzuhalten ist, dass der Pigou-Ansatz ein rein theoretisches Konstrukt ist, mit dem sich in der Realität jedoch ein Referenzpunkt erklären lässt. Bei der praktischen Umsetzung von City-Mautsystemen sind verschiedene Gebührenregime denkbar. Nach der Bestimmung des Erhebungsortes sollte zur Erhöhung der allokativen Effizienz eine passende Preisdifferenzierung vorgenommen werden. Ausnahmen sind zu vermeiden. Die Ermittlung der konkreten Mauthöhe wird in dieser Arbeit mithilfe eines beispielhaften, einfachen mathematischen Ansatzes beschrieben. In technischer Hinsicht kann heute die Zahlung mithilfe einer automatischen Fahrzeuge- bzw. Kennzeichenerfassung (z. B. durch Mikrowellen- oder Kamerasysteme) erfolgen. Durch Verkehrsmodelle können verkehrliche Reaktionen auf Preisveränderungen durch eine Maut und das Erreichen neuer Nash-Gleichgewichte im Straßennetz abgebildet werden. Raumstrukturelle Wirkungen lassen sich z. B. mit dem Launhardt’schen Trichter erklären. Die Forschung ist sich über die Siedlungswirkung von City-Mautsystemen uneinig. Cost-Benefit-Analysen und Umverteilungspakete sind wichtige Elemente bei der Einführung einer City-Maut. Ist die volkswirtschaftliche Rendite des Gesamtpakets aus Zeitersparnissen und Transferleistungen positiv, muss die Maßnahme darüber hinaus noch politisch durchgesetzt werden. Das Machtkalkül des rationalen Politikers hängt dabei ausschließlich davon ab, ob die Durchführung der Maßnahme ausreichend akzeptiert wird, so dass er im Amt bleibt. Verschiedene Faktoren, wie Effektivität und Effizienz der Maut, individuelle Ansprüche, Gerechtigkeitsempfinden usw. sind hierbei zu beachten. In London wurde die „Congestion Charge“ nach langer Diskussion schließlich im Jahr 2003 als Mittel zur Bekämpfung der erheblichen Verkehrsprobleme im Zentrum der Stadt eingeführt. Eine Cost-Benefit-Analyse der Wirkungen ergab einen Rückgang des Verkehrs in der bemauteten Zone um 20%. Die Betriebskosten des Mautsystems betragen etwa die Hälfte der Einnahmen, was von Kritikern bemängelt wird. Während die Akzeptanz der Maut im Handel nicht eindeutig zugunsten der Maut ausfällt, ist sie bei der Bevölkerung insgesamt im Zeitablauf gestiegen. In Stockholm wurde der „Trängselskatt“ Anfang 2006 in einem Großversuch getestet und Mitte 2007 dauerhaft eingeführt. Wie in London gab es auch hier erhebliche Verkehrsprobleme im Stadtzentrum, welche mit einer Ringmaut gelöst werden sollten. Nach Einführung der Maut ging der Verkehr im Zentrum um 22% zurück. Die Akzeptanz der Bevölkerung Stockholms steigerte sich seit der Einführung von mehrheitlicher Ablehnung auf mehrheitliche Zustimmung. Bewohner von Randgebieten sowie die Wirtschaft lehnen die Maut jedoch ab. Mautsysteme können nicht einfach auf andere Städte übertragen werden, es gibt jedoch übertragbare Erfolgsfaktoren. Neben verschiedenen Ausgestaltungsmerkmalen, wie Zweckbindung der Einnahmen und Aufklärung der Bevölkerung, gehört hierzu vor allem eine prekäre Ausgangssituation mit spürbaren Verkehrsbelastungen in klar definierten Bereichen. In Hamburg wird seit Anfang der 90er Jahre die politische Diskussion über eine Nahverkehrsabgabe geführt. Die theoretischen und empirischen Erkenntnisse aus London und Stockholm wurden in dieser Arbeit auf ein Hamburger Modell übertragen und mit Verkehrsdaten, bereitgestellt durch die Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt, in Verbindung gebracht. Die Probleme der Stadt erscheinen im Vergleich zu den anderen Städten als gering. Eine Analyse der Pendlerbewegungen zeigt, dass die größte Belastung auf den Ring- und Einfallstraßen, nicht jedoch im Zentrum anfällt. Abschließend werden in dieser Arbeit Ausgestaltungsansätze für ein Hamburger City-Mautmodell gezeichnet. Eine Prüfung der rechtlichen Situation zeigt, dass das Grundgesetz bereits einen Eintrag über die Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren beinhaltet. Für Hamburg müsste eine Gesetzesgrundlage konkretisiert werden. Im Folgenden werden mehrere mögliche Erhebungsbereiche dargestellt. Hierbei zeigt sich, dass der größte Internalisierungseffekt im Gebiet zwischen Ring 3 und Ring 2 zu erzielen wäre. Eine räumliche Differenzierung scheint geboten, da die Belastungen nicht gleichmäßig in der Fläche auftreten. In Bezug auf Technik und weitere Preisdifferenzierungen werden keine Besonderheiten für Hamburg festgestellt, die die Übertragbarkeit der theoretischen Erkenntnisse verhindern würden. Ohne umfangreiche individuelle Datenerhebung kann daher keine endgültige Aussage darüber getroffen werden kann, ob eine City-Maut in Hamburg sinnvoll wäre oder nicht.

We examine the working mechanisms and efficiencies of zoning (regulation of floor area ratios and land-use types) and fiscal instruments (tolls, property taxes, and income transfer), and extend the instrument choice theory to include the congestion of road and nonroad infrastructure. We show that in the spatial model with heterogeneous households the standard first-best instruments do not work because they trigger distortion of spatial allocations. In addition, because of the household heterogeneity and real estate market distortions, zoning could be less efficient than, as efficient as, or more efficient than pricing instruments. However, when the zoning enacted deviates from the optimum, zoning not only becomes inferior to congestion charges but is also likely to reduce welfare. In addition, we provide a global platform that extends the instrument choice theory of pollution control to include various types of externalities and a wide range of discrete policy deviations for any reasons beyond cost–benefit uncertainties.

The presented work wants to contribute a new solution based on the analysis of stochastic signals. On the basis of the Dresden Live-Camera-System which is providing real-time information about the traffic state on 31 focal points (March 2005) one is able to use a wide range of image types under different and severe conditions. The method is based on the analysis of stochastic signals derived from the live-camra images. These signals are analyzed with cross-correlation, amplitude- and frequency filters. The resulting data enable the distinction of stable and non-stable traffic flow and the automated identification of traffic congestion. Moreover fundamental diagrams are calculated. / Die vorgelegte Arbeit beinhaltet ein neuartiges Verfahren zur automatischen Ermittlung des Verkehrszustandes aus Live-Kamera-Bildern. Die Datengrundlage dafür liefert das im Rahmen des BMBF-Leitprojektes intermobil Region Dresden geschaffenen Live-Kamerasystem mit 31 Standorten (Stand März 2005). Das entwickelte Verfahren basiert auf der Analyse stochastischer Signale, die aus den Kamerabildern ermittelt werden. Die methodischen Grundlagen des Verfahrens sind Korrelationsanalyse sowie Amplituden- und Frequenzfilterung. Die Rahmenbedingungen für den praktischen Einsatz sind durch die Variabilität von Auflösung und Blickwinkel an den unterschiedlichen Kamerastandorten geprägt. Die ermittelten Messwerte ermöglichen eine Unterscheidung der Verkehrszustände "flüssiger Verkehr", "zähflüssiger Verkehr" und "Stop&Go" und werden am Fundamentaldiagramm interpretiert.

In der vorliegenden Arbeit wird die ökonomische Funktionsweise der so genannten City-Maut dargestellt, über praktische Erfahrungen mit City-Mautsystemen berichtet und schließlich am Beispiel Hamburg überprüft, ob diese auf andere Städte übertragbar sind. Grundsätzlich erzeugt Straßenverkehr externe Kosten, die unter Infrastruktur, Umwelt- und Staukosten (Opportunitätskosten) zusammengefasst werden können. Ebenso ist auch die Erhebung eines Preises für die Straßenbenutzung grundsätzlich möglich. Die City-Maut lässt sich als Pigou’sche Internalisierungssteuer definieren, mit der die Nachfrage nach Verkehrsleistung auf das ökonomische Optimum gesenkt werden kann. Hierbei entsteht ein Wohlfahrtsgewinn. Da der externe Effekt „Stau“ jedoch von den Fahrern sowohl verursacht als auch erlitten wird, fällt der Wohlfahrtsgewinn in Form von Mauteinnahmen vor allem beim Staat an, der diese Einnahmen dann über ein geeignetes Transferpaket an die Zahler zurückgeben muss, um bei ihnen Akzeptanz für die Maßnahme zu erzeugen. Eine Ausnahme bildet der „Verkehrsinfarkt“ (Hypercongestion), bei dem durch Mauterhebung die Fahrtkosten aufgrund von gewonnenen Zeitvorteilen gesenkt werden. Festzuhalten ist, dass der Pigou-Ansatz ein rein theoretisches Konstrukt ist, mit dem sich in der Realität jedoch ein Referenzpunkt erklären lässt. Bei der praktischen Umsetzung von City-Mautsystemen sind verschiedene Gebührenregime denkbar. Nach der Bestimmung des Erhebungsortes sollte zur Erhöhung der allokativen Effizienz eine passende Preisdifferenzierung vorgenommen werden. Ausnahmen sind zu vermeiden. Die Ermittlung der konkreten Mauthöhe wird in dieser Arbeit mithilfe eines beispielhaften, einfachen mathematischen Ansatzes beschrieben. In technischer Hinsicht kann heute die Zahlung mithilfe einer automatischen Fahrzeuge- bzw. Kennzeichenerfassung (z. B. durch Mikrowellen- oder Kamerasysteme) erfolgen. Durch Verkehrsmodelle können verkehrliche Reaktionen auf Preisveränderungen durch eine Maut und das Erreichen neuer Nash-Gleichgewichte im Straßennetz abgebildet werden. Raumstrukturelle Wirkungen lassen sich z. B. mit dem Launhardt’schen Trichter erklären. Die Forschung ist sich über die Siedlungswirkung von City-Mautsystemen uneinig. Cost-Benefit-Analysen und Umverteilungspakete sind wichtige Elemente bei der Einführung einer City-Maut. Ist die volkswirtschaftliche Rendite des Gesamtpakets aus Zeitersparnissen und Transferleistungen positiv, muss die Maßnahme darüber hinaus noch politisch durchgesetzt werden. Das Machtkalkül des rationalen Politikers hängt dabei ausschließlich davon ab, ob die Durchführung der Maßnahme ausreichend akzeptiert wird, so dass er im Amt bleibt. Verschiedene Faktoren, wie Effektivität und Effizienz der Maut, individuelle Ansprüche, Gerechtigkeitsempfinden usw. sind hierbei zu beachten. In London wurde die „Congestion Charge“ nach langer Diskussion schließlich im Jahr 2003 als Mittel zur Bekämpfung der erheblichen Verkehrsprobleme im Zentrum der Stadt eingeführt. Eine Cost-Benefit-Analyse der Wirkungen ergab einen Rückgang des Verkehrs in der bemauteten Zone um 20%. Die Betriebskosten des Mautsystems betragen etwa die Hälfte der Einnahmen, was von Kritikern bemängelt wird. Während die Akzeptanz der Maut im Handel nicht eindeutig zugunsten der Maut ausfällt, ist sie bei der Bevölkerung insgesamt im Zeitablauf gestiegen. In Stockholm wurde der „Trängselskatt“ Anfang 2006 in einem Großversuch getestet und Mitte 2007 dauerhaft eingeführt. Wie in London gab es auch hier erhebliche Verkehrsprobleme im Stadtzentrum, welche mit einer Ringmaut gelöst werden sollten. Nach Einführung der Maut ging der Verkehr im Zentrum um 22% zurück. Die Akzeptanz der Bevölkerung Stockholms steigerte sich seit der Einführung von mehrheitlicher Ablehnung auf mehrheitliche Zustimmung. Bewohner von Randgebieten sowie die Wirtschaft lehnen die Maut jedoch ab. Mautsysteme können nicht einfach auf andere Städte übertragen werden, es gibt jedoch übertragbare Erfolgsfaktoren. Neben verschiedenen Ausgestaltungsmerkmalen, wie Zweckbindung der Einnahmen und Aufklärung der Bevölkerung, gehört hierzu vor allem eine prekäre Ausgangssituation mit spürbaren Verkehrsbelastungen in klar definierten Bereichen. In Hamburg wird seit Anfang der 90er Jahre die politische Diskussion über eine Nahverkehrsabgabe geführt. Die theoretischen und empirischen Erkenntnisse aus London und Stockholm wurden in dieser Arbeit auf ein Hamburger Modell übertragen und mit Verkehrsdaten, bereitgestellt durch die Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt, in Verbindung gebracht. Die Probleme der Stadt erscheinen im Vergleich zu den anderen Städten als gering. Eine Analyse der Pendlerbewegungen zeigt, dass die größte Belastung auf den Ring- und Einfallstraßen, nicht jedoch im Zentrum anfällt. Abschließend werden in dieser Arbeit Ausgestaltungsansätze für ein Hamburger City-Mautmodell gezeichnet. Eine Prüfung der rechtlichen Situation zeigt, dass das Grundgesetz bereits einen Eintrag über die Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren beinhaltet. Für Hamburg müsste eine Gesetzesgrundlage konkretisiert werden. Im Folgenden werden mehrere mögliche Erhebungsbereiche dargestellt. Hierbei zeigt sich, dass der größte Internalisierungseffekt im Gebiet zwischen Ring 3 und Ring 2 zu erzielen wäre. Eine räumliche Differenzierung scheint geboten, da die Belastungen nicht gleichmäßig in der Fläche auftreten. In Bezug auf Technik und weitere Preisdifferenzierungen werden keine Besonderheiten für Hamburg festgestellt, die die Übertragbarkeit der theoretischen Erkenntnisse verhindern würden. Ohne umfangreiche individuelle Datenerhebung kann daher keine endgültige Aussage darüber getroffen werden kann, ob eine City-Maut in Hamburg sinnvoll wäre oder nicht.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Einführung einer City-Maut 2.1 Ausgangsproblematik 2.1.1 Externe Effekte des Straßenverkehrs 2.1.2 Charakterisierung des Gutes \"Straßen\" 2.1.3 Formulierung eines Zielsystems 2.2 Die City-Maut in der ökonomischen Theorie 2.2.1 City-Maut als Pigou\''sche Internalisierungssteuer 2.2.2 Wohlfahrtsanalyse der Pigou-Maut 2.2.3 Kritik am Pigou-Ansatz und Bedeutung für die Praxis 2.2.4 Alternativen zur City-Maut 2.3 Umsetzung eines City-Mautsystems in die Praxis 2.3.1 Festlegung eines Gebührenregimes 2.3.2 Technische Umsetzung einer Citymaut 2.3.3 City-Mautsimulationen 2.3.4 Raumstrukturelle Auswirkungen 2.3.5 Cost-Benefit-Analyse 2.3.6 Akzeptanz und politische Durchsetzung 2.4 Ergebnisse und Übertragbarkeit der theoretischen Betrachtung 3 Analyse ausgewählter Systeme in Europa 3.1 London 3.1.1 Problemstellung 3.1.2 Die Diskussion über eine Londoner City-Maut 3.1.3 Umsetzung der Congestion Charge 3.1.4 Wirkungen 3.1.5 Fazit und Ausblick 3.2 Stockholm 3.2.1 Problemstellung 3.2.2 Die Diskussion über eine Stockholmer City-Maut 3.2.3 Umsetzung der Trängselskatt 3.2.4 Wirkungen 3.2.5 Fazit und Ausblick 3.3 Übertragbarkeit der empirischen Betrachtung 4 Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Hamburg 4.1 Problemidentifizierung und Zielsystem 4.1.1 Problemkatalog 4.1.2 Zielformulierung 4.2 Grundlagen für ein City-Mautmodell für Hamburg 4.2.1 Fakten über den Verkehr in Hamburg 4.2.2 Ausgestaltungsansätze 4.3 Bewertung des Modells 5 Schlussfolgerungen Quellenverzeichnis