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Murray A. T./T. H. Grubesic (Eds.): Critical Infrastructure. Rezensiert von Uwe Goerlitz
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Anfällige Infrastruktur

Der Einsturz einer der über den Mississippi führenden Brücken von Minneapolis ist nur eines der Ereignisse, die regelmäßig - und trotzdem schlagartig - die Fragilität moderner Infrastruktur in den Blickpunkt der Öffentlichkeit rücken. Eine neue Studie befasst sich neben Brücken auch mit einer Reihe weiterer neuralgischer Bereiche zur Infrastruktur.

Von Uwe Goerlitz (2007-08-04)

315 Brücken hat die russische Stadt Sankt Petersburg, 446 weist Pittsburg, Pennsylvania, auf, 366 mit mehr als 100 Metern Länge gibt es im Großraum von Tokio und über 50 verbinden die auf Inseln und Festland gelegenen Bezirke und Ortsteile der schwedischen Hauptstadt Stockholm miteinander. Weltweit geht die Anzahl der Brücken in die Millionen. Sie alle instandzuhalten, erforderte enormen finanziellen und Zeitaufwand.

 Das Unglück von Minneapolis aber verdeutlicht, dass der Verzicht auf Instandhaltung und Verkehrssicherheit teurer bezahlt wird. Es veranlasste die US-Behörden nun zu der Bekanntmachung, mehrere hundert Brücken gleichen Typs untersuchen lassen zu wollen. Ob diese punktuelle Überprüfung - gegenwärtig noch eine Absichtserklärung - ausreicht, wird sich spätestens dann zeigen, wenn eine Brücke anderer Bauart einstürzt.

In Deutschland sieht es kaum besser aus. Einer DEKRA-Studie zufolge seien rund 14.000 der 120.000 Brücken "in einem extrem schlechten Zustand", meldete der Feature-Dienst der Firma Wacker im November 2005. Bei "weiteren 20.000 wären umfangreiche Sanierungen nötig."

Werden Brücken nicht rechtzeitig für zu erwartende höhere Frequentierung - und damit Nutzung - funktionsfähig gehalten, fallen sie als wesentliche Verbindungselemente durchgehender Verkehrs- und Transportinfrastruktur teilweise oder ganz aus.

Lars-Göran Mattsson, Professor für Transportsystemanalyse an der Königlichen Technischen Hochschule Stockholm (KTH), und dessen Kollegin Katja Berdica spielen verschiedene Szenarien in ihrem Beitrag Vulnerability: A Model-Based Case Study of the Road Road Network in Stockholm zu Störungen an wichtigen Teilen der Verkehrsinfrastruktur durch.

Indem sie die teilweise oder komplette Schließung von bis zu fünf der wichtigsten Brücken der schwedischen Hauptstadt - die hinsichtlich ihrer Frequentierung schon jetzt beinahe täglich an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen - zur Grundlage ihrer Szenarien machen, thematisieren sie die sich daraus ergebenden Effekte unter anderem in einer Zeit-Kosten-Berechnung.

 Fielen eine oder mehrere dieser Brücken aus oder wären nur eingeschänkt nutzbar, etwa weil Sanierungsarbeiten notwendig sind, käme es recht schnell zum innerstädtischen Verkehrskollaps. Vor allem die vier Brücken wichtiger Nord-Süd-Trassen (Gröndal-, West-, Zentral- und Danvikstull-Brücke) sind neuralgische Punkte. Schon jetzt verlangsame das hohe Verkehrsaufkommen auf den Trassen das Durchschnittstempo und verlängere die Fahrzeiten.

Die Autoren gelangen zu erstaunlichen Ergebnissen. Die "gesamte Fahrzeit" betrage bei einer Belegung mit durchschnittlich 1,46 Personen pro Auto täglich mehr als 660.000 Stunden, was bei einem Wert von 35 Kronen (SEK) pro Stunde und Person etwa 34 Millionen SEK ausmache und aufs Jahr gerechnet (250 Arbeitstage) 8.5 Milliarden SEK (ca. 920 Mio. €) ergeben. Von eingeschränkter Nutzung bis zum Totalausfall errechnen Mattsson/Berdica die Kosten, wobei sie auch die jahreszeitlich bedingten unterschiedlichen Witterungsbedingungen miteinbeziehen.

 In einem weiteren Beitrag geht Mattsson methodisch-analytisch unter dem Titel Railway Capacity and Train Delay Relationships auf die Zusammenhänge zwischen Schieneninfrastruktur, Auslastung des Netzes/Zugfolge und Verspätungen ein.

Als ein kritikwürdiges Element betrachet der Autor zu eng gefasste Abfahrtspläne und zu kurze Pufferzeiten in der Zugfolge, wodurch auf der Strecke oder in Verbundnetzen auftretende Störungen oder Hindernisse in Verspätungen münden und mitunter große Teile des Bahnverkehrs in Mitleidenschaft ziehen.

Vor allem wenn es sich um eingleisige Strecken handelt, die im Wechsel in beide Richtungen befahren werden - wie es in vielen Entwicklungsländern, aber auch in manchen Regionen der Schweiz und Österreichs der Fall ist -, ziehen Störungen auf der Strecke große Verspätungen oder Zugausfälle nach sich.

Zur anfälligen Infrastruktur zählen auch Energieversorgungseinrichtungen und deren Netze. Hierbei sind nicht nur exogene Einflüsse für Störungen oder Ausfälle verantwortlich, wie etwa zu hohe Schneebelastungen, die im vergangenen Jahr in Deutschland reihenweise Strommasten einknicken ließen, oder der aus dem Trockendock entlassene Luxusliner 'Norwegian Pearl', der durch unsachgemäße Manövrierung Stromausfälle in West- und Südeuropa verursachte. Gefahren lauern auch von innen, wie die Störfälle in deutschen und schwedischen Atomkraftwerken jüngst ans Tageslicht brachten, oder - vor 20 Jahren - im damals sowjetrussischen Tschernobyl, wo eine Kernschmelze stattfand und den Reaktor explodieren ließ.

 Åke J. Holmgren, ebenfalls Wissenschaftler an der KTH und Mitglied des dem schwedischen Verteidigungsministerium unterstehenden Forschungsinstituts FOI, sowie in der Gesellschaft für Risikoanalyse (SRA) in McLean, Virginia, stellt in seinem Beitrag A Framework for Vulnerability Assessment of Electric Power Systems vier Kernfragen: Was kann schiefgehen? Was sind die Konsequenzen? Wie realistisch ist es, dass etwas schiefgeht? Wie ist der Normalzustand wiederherzustellen?

Fragen, die auf alle Infrastruktureinrichtungen anwendbar wären, wobei die Antworten darauf unterschiedlich ausfielen. Fragen allerdings auch, die grundsätzlich schon in den Planungsphasen berücksichtigt werden (müssten). Holmgren unternimmt neben einer generellen Risikoeinschätzung mit Hilfe analytisch-mathematischer und empirischer Methoden den Versuch, die vier Kernfragen zu beantworten. Gleichwohl liefert er Anleitungen zur Bewertung von Risiken und zum strukturierten Krisen-Management.

 Deutlich mathematisch geht es im Beitrag A Reliability-based User Equilibrium Model for Traffic Assignment der Autoren William H. K. Lam (Dept. of Civil and Structural Engineering, Hong Kong Polytechnic University), Ning Zhang (School of Economics and Management, Beihang University, Beijing) und Hong K. Lo (Dept. of Civil Engineering, Hong Kong University of Science and Technology) zu. Sie untersuchen die Plausibilität verschiedener Steuerungs-, Ausgleichs- und Nutzungsmodelle des Autoverkehrs in Bezug auf lokal gegebene Straßennetze.

Gewissermaßen daran anknüpfend, erscheint die Untersuchung Reliability Analysis of Road Networks and Preplanning of Emergency Rescue Paths von Yanyan Chen (TRC, Beijing University), Michael G. H. Bell und Ioannis Kaparias (beide am Centre for Transport Studies, Imperial College London), die die Zuverlässigkeit von Straßennetzen auch unter dem Aspekt von Ausweich- und Notfall-Zu- und Abfahrten zum Thema hat. "Wenn eine Katastrophe eintritt, etwa ein Erdeben", so die Autoren, "ist es lebenswichtig, eine schnelle und verlässliche Zufahrt für Rettungsfahrzeuge zu haben (...)".

 Zwar wissen auch die Autoren, dass kein Straßennetz der Welt so vorausschauend geplant werden kann, um nach einem Erdbeben noch intakte Zufahrten zu garantieren, insbesondere, wenn Großstädte betroffen sind. Doch ihr heuristischer Ansatz weist eine Reihe von Punkten auf, die nicht nur in unterschiedlichen Planungsphasen berücksichtigt werden sollten, sondern auch in bestehende Straßennetze eingepflegt werden könnten.

Schwerpunkte dieses Raumplanung und Raumnutzung tangierenden Buches sind offensichtlich die volks- und regionalwirtschaftlich immens wichtigen Verkehrs- und Energieinfrastrukturen, zu denen auch die Autoren Jong Sung Lee (National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign) und Tschangho John Kim (Dept. of Urban and Regional Planning, ebenda) einen Beitrag leisten.

In ihrem Artikel - Spatio-Temporal Models for Network Economic Loss Analysis Under Unscheduled Events: A Conceptual Design - untersuchen sie die ökonomischen Auswirkungen im Falle des durch exogene Einflüsse - zum Beispiel Erdbeben - auftretenden Verlusts von Daten.

 Nicht ohne Stolz verweisen die Autoren auf den vor drei Jahren im Alter von 88 Lenzen verstorbenen schwedischen Geographen Torsten Hägerstrand, der "Zeit als die Dritte Dimension räumlicher Analyse" eingeführt habe.

Unter Geographen ist Hägerstrand besser bekannt als der Inventor räumlicher Diffusionsmodelle¹. Auf dessen Erkenntnissen bauen die Autoren auf, wenn sie in ihrer Analyse auf die Auswirkungen unvorhergesehener Ereignisse auf Daten- und Informationsnetze eingehen.

Insgesamt enthält Critical Infrastructure 14 Beiträge von 27 Autoren, darunter auch die Herausgeber Tony H. Grubesic und Alan T. Murray. Auch wenn nicht sämtliche neuralgischen Punkte zu Infrastrukturen angesprochen werden - dies würde zweifelsfrei den Rahmen dieses Buches sprengen -, sind wesentliche Bereiche berücksichtigt. Vor allem exogenen Einflüssen auf Transport- und Versorgungseinrichtungen wird Raum gegeben.

Dabei verzichten die Autoren vorwiegend auf eventuelle Terroranschläge als exogenen Einfluss. Vielmehr ziehen sie natürliche Ursachen in ihren Untersuchungen heran, seien es Erdbeben, seien es Witterungseinflüsse oder sei es das Ostsee-Salzwasser, das an manchen Pfeilern von Stockholms Brücken nagt.

¹ Das Diffusionsmodell Hägerstrands bezieht sich zum Beispiel darauf, wie lange es dauert, bis eine im Staat X ausbrechende Krankheit den Staat Y erreicht; auch für den Bereich der Informationsverbreitung hat es Gültigkeit. Im Zeitalter des Internets ist Hägerstrands Modell am optimalen Verbreitungsfluss in Bezug auf Ereignisse im Raum und Kenntnisnahme außerhalb des Ereignisraums angelehnt.

© Uwe Goerlitz

© GeoWis (2007-08-04)

Hinweis: Die in diesem Artikel verwendeten Fotos sind nicht Bestandteil des Buches. Titelfoto/-abbildung: Springer Verlag.

H. T. Murray, T. H. Grubesic: Critical Infrastructure. Reliability and Vulnerability. Reihe: Advances in Spatial Science. Englisch. Hardcover, 312 S.; ISBN 978-3-540-68055-0. Springer. Berlin, Heidelberg, New York, 2007.

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