Ein Verkehrsstau (kurz: Stau) oder Verkehrsinfarkt ist ein stark stockender oder zum Stillstand gekommener Verkehrsfluss auf einer Straße. Als einer der Gründe dafür gilt eine zu hohe Anzahl von Fahrzeugen pro Zeitspanne (oder pro Streckenlänge). Jedoch können Staus auch entstehen, obwohl die Kapazität der Straße bei gleichmäßig verteiltem und fließendem Verkehr ausreicht. Dieser Fall tritt ein, wenn Engstellen, wie Baustellen oder parkende Kfz auf Stadtstraßen den Verkehrsfluss behindern. Im Gegensatz zum Halten zählt der Verkehrsstau zum fließenden Verkehr. Neben diesen Ansätzen gibt es noch mehrere weitere Definitionsansätze, wie der Begriff des Staus definiert werden kann. Ein Ansatz, von Geistefeldt und Lohoff, von der Ruhr-Universität Bochum, ist: „Ein Stau ist ein vorübergehender Verkehrszustand, der entweder durch eine zu hohe Verkehrsnachfrage in den Spitzenstunden oder durch einen Kapazitätsrückgang infolge eines temporären Ereignisses (z. B. Baustelle, Unfälle, ungünstige Witterungsbedingungen) verursacht wird (...).“
Die Gründe und Ursachen für Staubildungen sind vielfältig und variieren auch je nach Kategoriengruppe der Straße. Kategoriengruppen der Straßen beschreiben Merkmale bestimmter Straßen und gliedern sich in Kategoriengruppen, wie „Autobahnen“ oder „Landstraßen“. Eine der Gründe für Stau sind Überschreitungen der Kapazität einer Straße, sprich eine Verkehrsstärke, die größer ist als die Kapazität der Straße. Die Kapazität einer Straße beschreibt die größte Verkehrsstärke, die ein (Straßen-)Querschnitt bei bestimmten Weg- und Verkehrsbedingungen erreichen kann. Die Verkehrsstärke dagegen beschreibt die Anzahl an Fahrzeugen pro Zeiteinheit, meist pro Stunde, pro zwölf oder pro 24 Stunden, die eine Straße befahren. Kapazitätsüberschreitungen als Gründe für Staubildungen lassen sich beispielsweise auf Autobahnen oder Landstraßen beobachten. Auch auf Stadtstraßen kann das eine Ursache sein, jedoch ist auf Stadtstraßen nicht die Kapazität einer Straße allein maßgebend, wie später im Abschnitt Ursachen genauer beschrieben wird. miniatur|Zeichen 124, Stau (Deutschland) Staus – auch solche auf Wasserstraßen, Eisenbahnschienen, auf Flughäfen oder im Luftraum („Warteschleife“) – sind ein Forschungsgegenstand der Verkehrswissenschaften. Fluchtwege für Fußgänger in Gebäuden und bei Großveranstaltungen werden zur Reduktion von Staugefahr breit und flüssig gestaltet und Besucherzahlen begrenzt.
Verkehrsexperten unterscheiden zwischen „Stau“ und „stockendem Verkehr“. Der deutsche Autoclub ADAC spricht von einem Stau, wenn mehrere Fahrzeuge mindestens fünf Minuten lang im Schnitt unter 20 km/h schnell sind und das auf einer Länge von mindestens einem Kilometer. Gleichzeitig wird stockender Verkehr zwischen 20 und 40 km/h angenommen. Das Schweizer Bundesamt für Strassen spricht von einem Stau, wenn der Straßenverkehr mindestens für eine Minute mit weniger als 10 km/h fließt. Liegt die Geschwindigkeit im Bereich zwischen 10 und 30 km/h, spricht man dort von stockendem Verkehr. mini|hochkant=1.5|Zusammenbruch des Verkehrsflusses
Ursachen mini|Stau-Ursachen auf deutschen AutobahnenInstitut f. Verkehrswesen (Hrsg.): Von den Anfängen bis zur Gegenwart Verkehrstechnik an der Universität Kassel, Kassel University Press, 2005, ISBN 3-89958-303-5, Seite 15
Zum Verständnis des Phänomens Stau muss zunächst beachtet werden, dass jede Straße eine gewisse Kapazität besitzt. Wird die Kapazität überschritten oder ineffizient ausgenutzt (kurzfristig oder über einen längeren Zeitraum), kann es zum Zusammenbruch des Verkehrsflusses kommen. Es muss daher unterschieden werden zwischen straßenseitigen Einflussgrößen (Kapazitätsminderung) und verkehrsseitigen Einflussgrößen (ineffiziente Ausnutzung oder Überschreiten der Kapazität). Ineffiziente Ausnutzung der Streckenkapazität tritt ein, wenn Fahrzeuge stark unterschiedliche Abstände zueinander haben und daraus folgend sich große Geschwindigkeitsunterschiede unter den Kfz ergeben. Dieser Effekt ist unter anderem auf Autobahnen zu beobachten, da auf Autobahnen höhere Fahrgeschwindigkeiten zulässig sind, die erst große Geschwindigkeitsunterschiede und daraus folgend große Unterschiede im Abstand der Kfz zueinander bewirken.
Eine weitere Ursache für Stau ist, dass sich in den letzten Jahren beobachten lässt, dass das Fahrzeugaufkommen bundesweit zugenommen hat. Konkret hat sich die Anzahl an Pkws in Deutschland im Zeitraum 2008 bis 2023 um 18,4 % erhöht, was 48,8 Millionen Pkw im Jahre 2023 entspricht. Auch die Anzahl an Lkws in Deutschland ist deutlich gestiegen, um 54,6 % auf 3,9 Millionen Lkw im Jahre 2023. Demgegenüber ist die Verkehrsfläche, gemeint ist unter anderem die Straßenfläche, kaum gewachsen. Diese wuchs lediglich um 1,8 %. Die Folge dieses steigenden Fahrzeugaufkommens bedeutet auch, dass sich die Verkehrsstärke potenziell vergrößert hat. Entsprechend ist die Wahrscheinlichkeit für Kapazitätsüberschreitungen von Straßen größer.
Die Ursachen für Staubildungen lassen sich entlang der Literatur in temporäre, also zeitlich begrenzte oder permanente Stauursachen unterscheiden. Temporäre Stauursachen sind vorübergehende, zeitlich begrenzte Ursachen oder Gründe, die Stau als Folge haben. Beispiele hierfür sind Baustellen, Fahrzeugpannen oder Unfälle, die Fahrstreifen vorübergehend blockieren.
Permanente Ursachen für Staubildungen sind hohe Verkehrsstärken, beispielsweise auf Grund von ausgeprägtem Pendelverkehr auf Hauptverkehrsachsen, gegenüber geringen Kapazitäten einer Strecke. Auch Steigungen oder Kurven von Strecken sind als permanente Ursachen für Staubildungen zu werten. Bauliche Einschränkungen von Strecken, beispielsweise nicht ausreichend vorhandene Seitenraumbreiten, die keine ausreichende Anzahl von Fahrstreifen ermöglichen, können auch permanente Stauursachen sein.
Ursachen und Gründe für Staubildungen lassen sich nicht nur nach der Dauer der Ursachen gliedern bzw. kategorisieren. Die erwähnten Ursachen können wiederum als eigene Kategorien gefasst werden. Die Forschungsliteratur sieht als drei große Stauursachen: "hohes Verkehrsaufkommen, "Engstellen" und "lokale Störungen". Ein hohes Verkehrsaufkommen bedeutet, dass die Verkehrsstärke die Kapazität einer Straße übersteigt, beispielsweise in den Spitzenstunden morgens und nachmittags durch Pendelverkehr. Spitzenstunden beschreiben dabei den Zeitraum eines Tages mit der höchsten Verkehrsbelastung. Engstellen können Reißverschlüsse sein, wenn ein Fahrstreifen in einen anderen zusammen geführt wird, aber auch Auf- und Abfahrten an Autobahnen. Als lokale Störungen lässt sich die erwähnte ineffiziente Ausnutzung von Strecken definieren oder wegfallende Fahrstreifen im Sinne von Engstellen. In Zusammenfassung lässt sich festhalten, dass es mehrere Definitionsansätze gibt, wie Stauursachen beschrieben werden können. Dabei kann es zu Überschneidungen von Ursachenkategorien kommen, so kann eine Engstelle als solche eine Stauursache sein oder eine temporäre Stauursache darstellen, wenn beispielsweise ein Pannenfahrzeug einen Fahrstreifen blockiert.
Grundsätzlich sind für die Kapazität einer Straße die Knotenpunkte maßgebend. Die Kapazitätsgrenze der Knotenpunkte setzt das Limit für alle angrenzenden Straßen, vollkommen unabhängig von der Anzahl der Fahrstreifen und einer theoretischen Maximalkapazität der freien Strecke.Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV), Richtlinie für die Anlage von Stadtstraßen (RASt), Ausgabe 2006, S. 69ff. Verkehrsflusstheoretische Kapazitätsbetrachtungen können somit ausschließlich auf Strecken ohne Knotenpunkte oder mit ausschließlich planfreien (Teil-)Knoten angewandt werden, da diese in der Praxis eine nahezu identische Kapazität gegenüber der freien Strecke besitzen. Entsprechende Betrachtungen sind entsprechend für Stadtstraßen nicht von Belang, sondern betreffen in erster Linie Autobahnen und autobahnähnliche Straßen. Für Stadtstraßen ist also nicht die Kapazität der Straße allein maßgebend, wie leistungsfähig diese Straße ist, vielmehr ist es die Kapazität der Knotenpunkte, umgangssprachlich Kreuzungen, einer Stadtstraße, die Aufschluss darüber gibt, wie groß die Kapazität einer Stadtstraße ist.
Typischerweise liegt die Kapazität einer knotenpunktfreien Strecke bei 1500 bis 2500 Fahrzeugen pro Stunde und Fahrstreifen. Eine lokal verringerte Kapazität des Verkehrswegs durch Ereignisse wie Spursperrungen aufgrund von Baustellen oder Unfällen sowie Fahrbahnverengungen zum Beispiel vor Tunneln begünstigen somit die Stauentstehung, da die Kapazität um den Betrag der entfallenden Fahrstreifen sinkt. Eine solche kapazitätslimitierende Verengung des Verkehrsweges wird im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Nadelöhr bezeichnet.
Davon müssen verkehrsbedingte Einflussgrößen unterschieden werden. Typischerweise ist ein erhöhtes Verkehrsaufkommen für Staus verantwortlich. In diesem Fall kommen zu viele Fahrzeuge auf einen Streckenabschnitt, dessen Kapazität dadurch überschritten wird. Gründe dafür können Berufsverkehr, Reiseverkehr (besonders zu Beginn und am Ende von Ferien sowie samstäglicher „Bettenwechsel“ in Urlaubsgebieten) und Großveranstaltungen sein.
Es kann aber auch vorkommen, dass die Kapazität der Straße trotz einer Menge an Fahrzeugen unterhalb der Kapazitätsgrenze zu ineffizient genutzt wird, sodass dennoch ein Stau entstehen kann. Ineffiziente Nutzungen liegen in erster Linie vor bei hohen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge, da die resultierenden erforderlichen Sicherheitsabstände etwaige Kapazitätsgewinne durch höhere Geschwindigkeiten überkompensieren. Die Kapazität wird überdies ineffizient genutzt bei stark unterschiedlichen Geschwindigkeitsniveaus der Fahrzeuge. Dies können zum einen Menschen sein, die deutlich schneller fahren als der Durchschnitt, umgekehrt aber auch Menschen, die ihr Fahrtempo drosseln, um so z. B. Kraftstoff und damit Geld zu sparen. In beiden Fällen nimmt die Differenz der Fahrgeschwindigkeit langsamer oder schneller Fahrender zu der von Fahrern zu, die mit der allgemeinen Durchschnittsgeschwindigkeit unterwegs sind. Hohe Geschwindigkeitsdifferenzen machen den Verkehrsfluss unruhig und erhöhen das Unfallrisiko.
Ineffiziente Nutzungen können aus diesem Grund auch auftreten durch ungünstige Witterung wie z. B. Regen, Schnee- oder Glatteis, auf die die Fahrer reagieren, sowie ineffektives Verhalten der Verkehrsteilnehmer. Typische Beispiele sind Schaulust oder die sogenannte Tunnelphobie. Erhebliche Ineffizienzen bei der Ausnutzung der Kapazität von Straßen ergeben sich zudem auf mehrstreifigen Straßen durch häufige Fahrstreifenwechsel. Das hat zur Folge, dass weniger Fahrstreifen in Kapazitätsgrenzregionen (z. B. zwischen 30.000 und 36.000 Kfz/24h) den Verkehrsfluss stabilisieren und demgegenüber zusätzliche Fahrstreifen häufig sogar kontraproduktiv sein können.Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV), Richtlinie für die Anlage von Stadtstraßen (RASt), Ausgabe 2006, S. 69 ff.
Typisch für Strecken, an denen ein Überholverbot für Lkw besteht, sind Lkw-Staus auf dem (ganz) rechten Fahrstreifen. Diese entwickeln sich oft am Staubeginn zu Vollstaus, an denen auch Kraftfahrzeuge auf dem bzw. den übrigen Fahrstreifen beteiligt sind. Oft ist auch zu beobachten, dass innerhalb von Baustellen der Verkehr auf dem linken, meist verengten, Fahrstreifen flüssiger ist, als auf dem rechten (bis hin zum Stillstand auf diesem), da viele Pkw-Fahrer das Fahren auf verengten Streifen meiden. alternativtext=Blockade einer Straße durch gleichzeitiger beidseitiger Befahrung.|mini|Blockade einer Straße durch gleichzeitiger beidseitiger Befahrung.