Radmesser: Die genaue Methode: Wie wurden die Überholabstände gemessen?

Seit dem 1. Mai 2018 arbeitet ein interdisziplinäres Team aus Journalistinnen und Journalisten, Physikern, Programmierern, Illustratoren und Designern am Radmesser-Projekt. Alle technischen Details dieser Arbeit hier auszubreiten, wäre für die Mehrheit unseres Publikums wohl ermüdend. Trotzdem möchten wir denen, die genauer wissen wollen, wie gearbeitet wurde, die wichtigsten Schritte etwas ausführlicher erklären.

Sollten auch nach der Lektüre noch Fragen aufkommen, bitten wir Sie, uns eine Mail an digital@tagesspiegel.de zu schreiben. Wir werden dann nach und nach weitere Erläuterungen hier hinzufügen, wenn bestimmte Nachfragen häufiger kommen.

Wer hat gemessen?

Mit der Veröffentlichung einer einzelnen Messfahrt vom Funkturm am Messegelände bis zum Kottbusser Tor am 20. August 2018 hat das Projekt Radmesser Berlins Fahrradfahrerinnen und Fahrradfahrer dazu aufgerufen, sich freiwillig zu melden, um für vier bis 10 Wochen mitzumessen. Dazu wurde eine umfangreiche Online-Umfrage freigeschaltet, in der unter anderem Informationen wie Alter, Postleitzahl und Fahrverhalten abgefragt wurden.

© David Meidinger

2500 Personen meldeten sich dort an. Aus diesen wurden in mehreren Schüben 100 ausgewählt. Ein Algorithmus wählte die Teilnehmerinnen und Teilnehmer so aus, dass sie möglichst repräsentativ für die Berliner Bevölkerung stehen: Ungefähr gleich viele Frauen wie Männer, eine möglichst breite Altersverteilung, die insgesamt nahe am Berliner Altersdurchschnitt liegt, Menschen, die viel fahren und Gelegenheitsradler, solche, die viel Angst haben oder wenig, schnelle und gemütliche Fahrtypen aus allen Bezirken. Und natürlich so, dass die Fahrräder unterschiedlich sind. Insgesamt waren Radfahrer aus 99 Postleitzahlen an dem Experiment beteiligt.

Die ersten von ihnen starteten Ende August, die letzten Ende September. Am 11. November wurden die Messungen beendet.

Wie wurde gemessen?

Die Radmesser-Sensoren bestehen aus drei Ultraschallsensoren, zwei Links, einer rechts. Sie messen durchschnittlich circa 20 Mal die Sekunde, je dichter ihnen etwas kommt, desto häufiger. Denn ein neues Messsignal in Form einer Schallwelle kann erst ausgesendet werden, wenn die vorherige zurückgekommen ist. Ist also ein Gegenstand dichter am Sensor, kann schneller die nächste Messung gestartet werden.

Schall bewegt sich unterschiedlich schnell durch die Luft, je nachdem, wie warm sie ist. Damit unsere Messergebnisse dadurch nicht verfälscht werden, ermittelt die App der Testfahrer bei Beginn jeder Fahrt die aktuelle lokale Temperatur aus der Wetterdatenbank Open Weather Map.

Nach links messen deshalb zwei Sensoren, damit unterschieden werden kann, ob das Fahrrad links überholt wurde – oder selbst ein Auto auf der rechten Seite überholt hat, wie es beispielsweise vor roten Ampeln legalerweise häufig vorkommt. Der dritte Sensor misst nach rechts, um herauszufinden, wie eng ein Radfahrer entlang von parkenden Autos oder Containern, etc. gefahren ist, in dem Moment, wo er von einem Kraftfahrzeug überholt wurde. Ob Radfahrer auf ihrer rechten Seite überholt wurden, können wir nicht dokumentieren.

Die Sensoren sind entweder am Oberrohr des Fahrrads, am Fallrohr oder an der Sattelstütze befestigt. Bei einigen Rädern sind die Sensoren auch auf dem Gepäckträger angebracht. Deshalb gibt es drei leicht unterschiedliche Varianten des Sensors.

Welche Abstände werden gemessen?

Gemessen wird von der Mitte des Fahrrads, wo der Sensor befestigt ist, bis zur Seitenwand des Fahrzeugs, das links vorbeifährt. Als Sicherheitsabstand zwischen zwei Fahrzeugen gilt die Distanz von der Außenkante des einen Fahrzeugs zur Außenkante des zweiten Fahrzeugs: Also in unserem Fall die Distanz von Lenkerende des Fahrrads bis zum Beginn des Rückspiegels des Autos.

Wir ziehen deshalb von den gemessenen Abstandswerten die Breite des Lenkers ab, die vorher bei jedem Rad ausgemessen wurde. Dadurch beziehen sich die Messergebnisse auf den Abstand ab Außenkante des Lenkers bis zum Fahrzeug. Weiterhin ziehen wir einen Wert von 10 Zentimetern von den Messergebnissen ab, um den rechten Außenspiegel der Fahrzeuge zu berücksichtigen. Dieser Wert berechnet sich aus einer Tabelle von über 291 aktuellen Automodellen, die der ADAC-Vertragsanwalt Axel Leise auf seiner Kanzlei-Homepage veröffentlicht hat.

90,7% der Autos in dieser Liste haben einen Seitenspiegel, der mindestens 10 cm von der Seitenwand des Autos hervorragt. Bei den meisten Autos sind die Rückspiegel eigentlich noch etwas länger. Unsere Abstandsberechnungen sind also eher vorsichtig.

Welche Überholvorgänge werden gewertet?

Wir werten alle Überholvorgänge durch Autos, Lastwagen, Busse und Roller, Straßenfahrbahnen ohne Radwege. Außerdem einbezogen sind alle Überholmanöver auf Radwegen, die nur durch farbliche Markierungen von der Fahrbahn getrennt sind. Dies können gestrichelte, durchgezogene und zweifach durchgezogene Linien sein, als sowohl sogenannte „Schutzstreifen“ als auch sogenannte „Radfahrstreifen“. Sobald Fahrbahn und Radweg durch eine Bordsteinkante oder andere bauliche Maßnahmen getrennt sind, fließen die dort gemessenen Überholvorgänge nicht mehr in unsere Analyse mit ein. Ebenfalls ausgeschlossen wurden Überholvorgänge, die auf Fahrbahnen stattfanden, neben denen ein benutzungspflichtiger Radweg verläuft. Denn hier sieht die Straßenverkehrsordnung vor, dass Radfahrer nicht auf der Fahrbahn fahren dürfen.

Nicht gewertet wurden außerdem die Fälle, wo ein Fahrrad von einem anderen überholt wurde. Denn, im Gegensatz zu den relativ großflächigen Seitenwänden von Kraftfahrzeugen, sind Fahrräder und ihre Fahrer nur schwer und mit zu hoher Fehlerquote durch Ultraschall messbar.

Wie funktioniert die Bestimmung der Überholvorgänge genau?

Durch die zwei Sensoren auf der linken Seite kann der Sensor also unterscheiden, ob die Fahrräder sicher überholt wurden und nicht selbst überholt haben. Nun kann ein Fahrrad trotz allem auch von anderen Dingen auf der linken Seite überholt werden. Nicht nur von anderen Fahrrädern, sondern unter bestimmten Umständen auch von Joggern, Tretrollerfahrern oder beispielsweise Tauben.

Erkennen die Ultraschallsensoren, dass das Fahrrad links überholt wurde, sendet ein integriertes Bluetooth-Modul deswegen ein Signal an das Smartphone des Teilnehmers, das am Lenker befestigt ist. Die Radmesser-App macht dann ein Foto von dem überholenden Objekt. Die Objekte auf den so entstandenen Fotos werden später mithilfe einer Bilderkennungssoftware ausgewertet, die auf maschinellem Lernen basiert. Diese offene Software namens „YOLO V3“ https://github.com/pjreddie/darknet erkennt mit sehr hoher Zuverlässigkeit Autos, Busse, Laster, Roller, Fahrräder und Menschen in Bildern. Wir benutzen die massive Parallelität von CUDA auf einer Nvidia-Grafikkarte, um diesen Schritt zu beschleunigen. Um sicherzustellen, dass die Erkennung fehlerfrei funktioniert, wurden von den 48.000 Bildern, die für die Analyse verwendbar waren, 10.000 manuell gegengeprüft. Zweifelhafte Fälle wurden manuell kontrolliert.

Wie wird sichergestellt, dass es sich um Überholvorgänge handelte?

Mit den so erkannten Objekten und den Ultraschall-Messdaten entscheidet ein Algorithmus (gradient boosted decision trees, xgboost Paket), ob es sich um einen echten Überholvorgang handelt. Dieses Modell wurde mit einem Trainings-Datensatz aus circa 3000 einzelnen Vorgängen trainiert. Darüber hinaus wurden 7000 weitere Events manuell geprüft (Labelling), um unklare Situationen noch besser zu erkennen: Dies bezieht sich auf alle Überholvorgänge unter 52 cm und alle Überholvorgänge auf Strecken, auf denen es baulich getrennte Radwege gibt, sowie alle Nebenstraßen. Wo es welche Straßenarten und Radwege gibt, ist einem Datensatz der Senatsverwaltung für Umwelt und Verkehr, Stand Frühjahr 2018, entnommen.

Insgesamt kommen wir so auf 16.700 Überholvorgänge, die in unsere Analysen mit einbezogen wurden. Im Zweifel schließt unser Analyseverfahren eher unklare Fälle aus der Analyse aus, als ein. Somit ist eine hohe Belastbarkeit unserer Auswertungen gegeben. Es führt allerdings auch dazu, dass eine vollständige händische Auswertung aller 48.000 Überholmanöver wahrscheinlich zu nochmals leicht negativeren Ergebnissen führen würde.

Wie wird der Abstand nach rechts berechnet?

Der Abstand nach rechts wird aus drei Werten bestimmt: Den kleinsten Abstand nach rechts während des Überholvorgangs und die Abstände nach rechts circa 10 Meter vor und nach dem Überholvorgang. Denn es kann vorkommen, dass Radfahrerinnen und Radfahrer an parkenden Autos vorbeifahren müssen, in dem genauen Moment, in dem sie überholt werden, allerdings rechts gerade eine einzelne Parklücke ist. Da sich Radfahrer nicht bei jeder kleinen Lücke auf den Parkstreifen einfädeln können, wurde so der Fahrtverlauf berücksichtigt. Aus den drei gemessenen Abständen nach rechts wird der kleinste ausgewählt.

Was wurde nicht gemessen?

Da die Sensoren keine wasserdichten Gehäuse haben, konnte nicht bei Regen gemessen werden. Bei Regen hätte außerdem die Gefahr bestanden, dass die Handys unserer Teilnehmer in der Halterung am Lenker Schaden genommen hätten. Nicht gemessen wurde außerdem bei Dunkelheit. Denn die Handyfotos enthalten bei Dunkelheit nicht genug Bildinformationen, damit der Algorithmus zuverlässig Autos darauf erkennen kann. Außerdem aus der Analyse ausgenommen wurden Strecken, auf denen private Autos nicht fahren dürfen, wie beispielsweise auf dem Tempelhofer Feld.

Warum wurden die Ergebnisse so dargestellt?

Die Auswertung der Daten liefert vor allem eines: Fakten. Da reine Zahlen und Fakten in Fließtexten sehr langweilig zu lesen sind, wurden die Ergebnisse in animierten Infografiken dargestellt. Dadurch sollte möglichst vielen Menschen ein Zugang zu den Ergebnissen gewährt werden – auch, wenn sie sich sonst nicht sonderlich für Statistik oder Datenauswertungen interessieren. Deshalb auch der eher spielerische Zugang, der verschiedene Facetten des Themas darstellt.

Wir wurden außerdem gefragt, warum die Analysen nach Bezirken und Uhrzeiten „normiert“ wurden. Das würde bedeuten, alle Balken währen von links bis rechts gleich lang. Durch so eine Darstellung ließe sich besser zwischen den Bezirken vergleichen, wie oft besonders eng in einem Bezirk überholt wurde. Die Redaktion hat sich bewusst dagegen entschieden. Denn dadurch würde der Eindruck erweckt, dass in Bezirken, in denen Radfahrer eigentlich viel seltener überholt werden, die Situation ähnlich schlimm ist, wie in den Bezirken, wo sie sehr oft eng überholt wurden. Wir sind der Meinung, dass dies bei vielen Leserinnen und Lesern zu Fehlinterpretationen führen würde. Denn, so unsere Annahme dabei: Besonders viel Stress auf dem Fahrrad löst eine Kombination aus engem und häufigem Überholen aus. Der Vollständigkeit halber hier dennoch die andere Darstellungsform.

Wer hat das Projekt finanziert und unterstützt?

Radmesser wurde als zukunftsweisendes crossmediales journalistisches Projekt vom Medieninnovationszentrum Babelsberg (MIZ) durch ein Stipendium, Sach- und Personalmittel gefördert. Das MIZ unterstützte das Projekt außerdem durch sachkundige Beratung und Öffentlichkeitsarbeit. Das Team arbeitete gemeinsam mit Redakteurinnen und Redakteuren, Volontärinnen und Volontären des Tagesspiegels in den Räumen der Tagesspiegel-Redaktion. Das Projekt wurde außerdem durch ehrenamtliche Arbeit von Jakob Kluge, Mitarbeiter am Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung und Professor Claus Weihs von der Technischen Universität Dortmund unterstützt.

Der Geodatendienst Here hat das Projekt unterstützt, indem eine Schnittstelle zur genaueren Zuordnung der Geokoordinaten aus den Smartphone-Daten zu den Berliner Straßen bereitgestellt wurde. Gebaut wurden die Sensoren in den Räumen des MotionLab.Berlin, einem Maker Space für Guided Prototyping. Das Motion.Lab stellte dem Projekt kostenfrei seine Werkstätten, Werkzeuge und Beratung zur Verfügung. Eine Beeinflussung der redaktionellen Inhalte durch die Förderer und Unterstützer fand zu keinem Zeitpunkt statt.

Wir bedanken uns sehr herzlich bei Allen von Ihnen. Ohne Sie wäre dieses Projekt nicht möglich gewesen.

Die Radmesser-Daten

Die aggregierten Messergebnisse gibt es hier als Download.