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1Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017

Institut für Land- und Seeverkehr

Fachgebiet Schienenfahrzeuge

Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht

Wege für den Schienengüter-

Verkehr

um das Nischendasein zu beenden


TU - Berlin / FG Schienenfahrzeuge

Salzufer 17-19 / Sekr. SG 14, D-10587 Berlin

www.schienenfzg.tu-berlin.de

[email protected]





Könnte

0

sein!





2 Ökologische Vorteile der Schiene:

1.Schiene kann zur Reduktion der Treibhausgase

wegen möglicher Energieeffizienz

substantiell beitragen

2. Lärmproblem kann gelöst werden, auch wenn

Schiene heute der mit Abstand lauteste

Verkehrsträger ist

Aber: Transportqualität ist unzureichend





Pos.beförderte Güteranteile [%] 2013 Trend wie

bisher 2030

Wachstum mit IT

2030

1Erzeugnisse der Land- und Forstwirtschaft sowie

Fischerei

1,0

2 Kohle, rohes Erdöl und Erdgas 11,7

3Erze, Steine u. Erden, sonstige

Bergbauerzeugnisse

13,8

4Konsumgüter zum kurzfristigen Verbrauch,

Holzwaren

3,2

5 Kokerei und Mineralölerzeugnisse 12,5

6 Chemische Erzeugnisse, Mineralerzeugnisse 11,2

7 Metall und Metallerzeugnisse 16,3

8Maschinen u. Ausrüstungen, langlebige

Konsumgüter

3,8

9 Sekundärrohstoffe, Abfälle 4,0

10 Sonstige Produkte 22,5

Gesamtverkehr 100% 100 100

375 Mio t 300 Mio t 700 Mio t

[Distatis 07.Mai 2014 Eisenbahnverkehr] Post fehlt!





LKW – Staukosten in D

Handelsblatt 14.07.2015

LKW: 35 € / h

Gesamtstaukosten Reise- und Güterverkehr

25 Mio € / a

Kosten Güterwagen/Tag 10 bis 45 €

Kosten Lok / Tag 1000 bis 2500 €





Olaf Krüger, Vorsitzender Verband europ. Schienen-

Güterverkehrsspediteure, am 7.7. 15 im BMVI Berlin





DB Schenker Pünktlichkeit in % Geschäftsbericht

heute DB Cargo

[0,5 h Kriterium] 68 % 2014

Aussage Güterverkehrsforum 7.7.15 BMVI Berlin:

Mittlere Verspätung der verspäteten Wagen 23 h

Transportgeschwindigkeit:

Große Streuung:

Wagenladungsverkehr 7 bis 30 km/h

Ganzzugsverkehr 20 bis 70 km/h





Marktanteil Schiene am Güterverkehr in D

in tkm ca 18 %

am Umsatz < 2% (4 Mia €/a von 240 Mia €/a)





2. Produktionsformen Güterverkehr

2.1 Ganzzugsverkehr

2.2. Wagenladungsverkehr

Graphik König TU Dresden






2.3 Kombinierter Verkehr


Vorlauf und Nachlauf meist teurer als Hauptlauf





V Max 100 km/h leer und beladen, 120 km/h leer, SS-Verkehr 120 km/h leicht

beladen

(immer seltener, da Wagen teurer sind (Knickventil und aufwendigere

Bremsausrüstung)

Gründe für Langsamkeit beider Verkehre:

1. Überholungen durch Personenzüge, oft mehrere sind abzuwarten

2. Langdauernde Zugbildung, insbes. wagentechnische Untersuchung mit

Bremsprobe

Schlecht reagierende Druckluftbremse statt EP-Bremse, geringe

Zugkraft/Leistung der Loks

3. Schlechte Zuverlässigkeit Wagentechnik: Laufwerk, Bremse, Tritte und

bewegte Teile am Aufbau,

2 bis 3 mal/a außerplanmäßige Reparatur, oft beladen (in Bedarfswerkstatt

oder mit mobiler Reparaturgruppe),

dadurch Verzögerung i.a. kurz vor Abfahrt, alle Wagen mehrere h, defekter 3

bis 7 Tage und mehr, falls Ersatzteil fehlt





Weitere Gründe für Langsamkeit im Wagenladungsverkehr

1. Lange Verweildauern im Rangierbahnhof (4 bis 16 h und

mehr)

(Verweildauer ist keine Kennzahl für Rangierbahnhof, nur

Wagen/Tag)

2. Umwegverkehre wegen geringer Anzahl leistungsfähiger

Rangierbahnhöfe

Heute 9 in D, 1990 waren es 25, teilweise Laufweg bis 5 fach

gegenüber Tarifentfernung (damit steigen auch Energiekosten

und Lärmemission)

Neu: Netzwerkbahn will nicht maximal ausgelastete Ganzzüge

(Länge+ Masse) mit Wagenladungswagen verstärken

Nutzen dafür: geringere Trassenpreise, Gefahr Verlangsamung

Ganzzugteil und damit Vergrößerung der Betriebskosten des

Ganzzugteils und Reduktion der Kundenzufriedenheit





http://www.xrail.eu

•B Logistics

•CFL cargo

•DB Cargo

•Green Cargo

•Rail Cargo Group

•SBB Cargo

Mitglieder

Problem: nur Kundenportal ohne Technikrückhalt

Qualitätsoffensive seit 2010





Xrail

bedientes

Gebiet

2017





TGV Postal Frankreich , eingestellt 2015 Foto: Forum.e-train.fr

TGV Postal6800 kW,

270 km/h,

25 kV 50 Hz,

1,5 kV =

200m

leer ca 385t

3,5 Züge

abgestellt

Foto bitte au u.g. Quelle beziehen





Class 325

DB Cargo UK1072 kW, 160 km/h

25kV50 Hz, 750V =

80 m, leer 140 t

15 Züge,

teils abgestellt Marsden C.; Traction

Recognition, Ian

Allan Pub. 3. edition,

2014





Starkes Wachstum Containerzüge China –Europa

Foto Süddeutsche Zeitung 2013





Lichtraumprofile mit EU-GC und chines. und russ. Profilen kann gegen-

über Standardcontainern der doppelte Ladequerschnitt angeboten werden





Neue

Produktionsform

SBB-Cargo

WLV 2017





2.1 Ganzzugsverkehr

Ein Zug fährt von einem Versender zum Empfänger ohne Änderung der Zugformation durch. Meist werden einheitliche Güter in einem Wagentyp befördert, z.B. Kohle in Schwerkraftentladewagen (siehe 3. ) von der Zeche oder einem Hafen zum Kraftwerk. Manchmal werden auch verschiedene Wagen verwendet, z.B. im Verkehr zwischen den Automobilwerken verschiedene Wagen mit unterschiedlichen Komponenten, z.B. Achsen, Motoren, Karosserieteile. Übliche Bruttozugmassen sind in Europa 500 bis 2000 t, in Ausnahmefällen bis 8000 t. Im Ausland, bei sogenannten „Heavy Haul“- Bahnen im Montanbereich sind Zugmassen bis 30000 t üblich





2.2. Wagenladungsverkehr

Im Wagenladungsverkehr werden Einzelwagen oder

Wagengruppen, die unterschiedliche Quelle- und Zielbahnhöfe

haben, zu immer neuen Zügen zusammengestellt. Durch das

damit verbundene Rangieren entstehen hohe Kosten.

Heute wir in Deutschland etwa je die Hälfte der Transportmengen

[tkm] in Ganzzügen und im Wagenladungsverkehr zurückgelegt.

Wagenladungen sind die kleinsten Einheiten im

Schienengüterverkehr. Stückgutverkehre, bei dem

Sendungsgrößen oberhalb des Postpaketes, also herunter bis

wenige kg, befördert wurden und gedeckte Güterwagen in

sogenannten Stückgutzentren durch die Eisenbahnen beladen

wurden, wurden in den 80er und 90er Jahren aufgegeben, resp.

auf die Straße verlagert.





2.3. Kombinierter Verkehr

Kombinierter Verkehr bezeichnet den Transport von ISO

Containern und Sattelaufliegern mit der Eisenbahn. Der Transport

von ganzen Lastzügen einschliesslich Zugmaschinen wird in D

nur im Verkehr mit der Schweiz grenznah eingesetzt und ist von

untergeordneter Bedeutung.

Der KV ist vor allem im Seehafen-Hinterland Verkehr von

zunehmender Bedeutung, aber auch der Binnenverkehr wächst.

Die Wagen erreichen Laufleistungen /a bis zum 10 fachen des

Wagenladungsverkehrs. Rangieren von KV-Zügen erfolgt nur zum

Aussetzen von Schadwagen und in Maschen.





3. Wagentechnik

Radlastverhältnis

beladen/leer über der

Fahrgeschwindigkeit für

verschiedene

Fahrzeugarten

Dubbel, 23.

Auflage, S. Q70,

Bild 50





ICE 3 Laufdrehgestellmit Wirbelstrombremse, Kosten ca 200000.- €





3. Wagentechnik

Fahrwerke für 2-Achswagen:

Laufachsfahrwerk mit Schaken (Pendel) und Parabelfeder, Kosten ca 3,5 bis 5 k€

TragfederbockDoppelschake

Radsatzlager Parabelfeder

Radsatzhalter Radsatzhaltersteg

Schraubenfeder Abhebesicherung

Fahrwerk Y25 für Drehgestellwagen mit

Schraubenfederung und lastabhängiger

Reibungsdämpfung, Kosten10-15 k€





3. Wagentechnik

Eanos-x-059, offener Wagen, ohne Übergangsbühne [DB-Schenker]

Durchschn.

Eigengewicht24,09 t

Max. Gewicht d.

beladenen Wagens90 t

Länge über Puffer15 740

mm

Drehzapfenabstand10 700

mm

Laderaum 82,5 m³

Fußbodenhöhe1 235

mm

Max. Achslast 22,5 t





3. Wagentechnik

Falns 121, offene Drehgestell-Schüttgutwagen mit Schwerkraft-entladung – schlagartig [DB-Schenker]

Durchschn.

Eigengewicht24,24 t

Max. Gewicht d.

beladenen Wagens90,0 t


mm


mm

Laderaum 90,0 m³

Wagenhöhe4 307

mm






3. Wagentechnik

Kijls 450, Flachwagen [DB-Schenker]Durchschn.

Eigengewicht17,15 t

Max. Gewicht d.

beladenen Wagens45 t


mm


mm

Laderaum 109 m³

Fußbodenhöhe1 155

mm






3. Wagentechnik

Sggmrss 90‚

Gelenkcontainertragwagen Durchschn.

Eigengewicht27,6 t

Max. Gewicht d.

beladenen Wagens135,0 t


mm


mm

Fußbodenhöhe1 155

mm






4. Rangieren / Zugbildung Homeyer, D.; Kellmeyer, H.; u.a.; Rangieren im

Bahnbetrieb, Eisenbahnfachverlag, Heidelberg, Mainz 2000





4. Rangieren / Zugbildung





o Rangieren im Rangierbahnhof

Züge kommen in Einfahrgruppe an

Streckenlok wird abgehängt (nicht ablaufbergfähig)

Zug wird langgemacht

Entlüftet (Wagenbremsen dadurch unwirksam)

Rangierlok drückt Zug über Ablaufberg, Auswerfer trennt

Wagen

Wagengruppen werden in Richtungsgruppe verteilt

Beidrückanlagen oder Lok drückt Wagen kuppelreif

Kupplungen werden eingehängt

Rangierlok zieht Zug in Ausfahrgruppe

Streckenlok wird angehängt

Bremsschläuche werden verbunden und Kupplungen

gespannt

HL-Leitung und Steuerbeh. auffüllen

Bremsprobe + wagentechnische Untersuchung durchgeführt

Zugdokument(nummer) wird mit Achsenzahl definiert

Zug kann auf Strecke ausfahren





Nach dem Auswerfen (Kupplung lösen) ermöglicht ein starkes Gefälle die Beschleunigung der Wagen,

damit sie rasch die Weichen der Verteilzone durchfahren. Aufgrund der stark unterschiedlichen

Fahrwiderstände (sog. Gutläufer und Schlechtläufer) sorgen Talbremsen für ein einheitliches

Geschwindigkeitsprofil (Gutläufer werden auf das Niveau der Schlechtläufer abgebremst).





4. Rangieren / Zugbildung

Ibs-Wals / Salzburg Zweiseitiger Rangierbahnhof





4. Rangieren /

Zugbildung

Das Knotenpunkt-

system Homeyer, D.; Kellmeyer, H.;

u.a.; Rangieren im

Bahnbetrieb,

Eisenbahnfachverlag,

Heidelberg, Mainz 2000





Rangierbeschleunigung durch Mittelpufferkupplung

(Starre SA-3 mit Luftkupplung)

Vorteile:

Zeit für Entschlauchen und Schlauchen entfällt

Zeit für Langmachen und Spannen entfällt

Ausfahrgruppe kann entfallen

Kuppelreif Drücken entfällt (Lok + Rangierer eingespart)

wegen automatischem Kupplungsvorgang

Wagenmasse bis 3 t weniger (ohne Seitenpuffer)

Leichtere körperliche Arbeit als mit Schraubenkupplung

Offen:

Keine akzeptable Gemischtkupplungsmethode vorhanden

Kosten/Wagen : 8000.- bis 45000.- €

Fernauslösung offen





SA-3 Kupplung

nicht starr

Moskau

2015





SA-3 kompatible SCHAKU-Kupplung

Beispiel einer Kupplungsanordnung

[Voith]

Zug- und Stosseinrichung

HL/HB Luftkupplung

Kupplungsabstützung mit

Mittenstellfunktion

Entkuppelmechanismus

SA-3 kompatibler Kupplungskopf





Wagentechnische Untersuchung

•Kuppeln der Schrauben- und Bremsluftkupplungen

•Lösen von Hand-, Feststellbremsen, Untersuchen der Fahrzeuge auf betriebssicheren Zustand

•Einstellen der Bremsart leer / beladen

•Durchführen der Bremsprobe

•Erfassen und Kontrollieren der Wagenreihung, Wagenliste und Bremszettel fertigen

•Schlusssignal anbringen

•Übergabe der Papiere an den Fahrzeugführer

Länge ~ 700 m

(5) Bremse gelöst

(4) Rückweg

(1) Vorbereitungsgang

(2) Rückweg

(3) Bremse angelegt

(6) Rückweg

An

sch

ließ

en

Ab

ste

llen

Bremsprobe

Hecht, M.;European freight vehicle running gear,

Proc Instn Mech Engrs Vol 215 Part F, 2001, p 1 to 11





Aufbau eines On-Board-Diagnosesystems





Bild 3: Konzept einer FEBIS-Wagenausrüstung mit Fahrzeugbus

2 gescheiterte Bemühungen für Elektronik im

Güterwagen : EBAS 1995, FEBIS 2000





Automatische BremsprobeInnovation im Schienengüterverkehr

● automatische Dokumentation

● schnellere Zugbereitstellung

● effektiverer Personaleinsatz

● höhere Betriebssicherheit

● besserer Arbeitsschutz





Konzept

• Daten werden per Funk von Wagen zu Wagen

übertragen

• Lokführer erhält Ergebnis über Zustand der Bremsen

(angelegt/gelöst)

• Daten werden zusätzlich auf Server übertragen

Server





Daten der Bremsprobe werden lokal auf

Bediengerät im Führerstand gespeichert

Übertragung auf Server möglich (zusätzliche

Dokumentation der Bremsprobe)

Projektzusammenarbeit mit:





Umsetzung Automatisierte Bremsprobe

35 Sgnss-Wagen SBB-Cargo bis Ende 2014

Federführer:





Flaches Rangieren 1

Wagenausstattung:

Navigationssystem und

Bremssteuerung entweder wagenautonom oder zentral funkgesteuert.

Für kuppelreifes Anhalten mit geringem Aufstoß (nur nötig bei

Seitenpuffern und Schraubenkupplung) Distanzmessung (5 m

Messbereich hilfreich)

Bei automatischer Kupplung wäre automatisches Abkuppeln sehr

hilfreich

Bei Schraubenkupplung ist Vorentkuppeln unmöglich! Große

Unfallgefahr bleibt.





Flaches Rangieren 2

Einzige Infrastrukturvoraussetzung: Gleisharfe mit sicherer

Weichensteuerung

Wenn:

Zielbremsung mit jedem Wagen erfolgt, benötigte Präzision mit AK

geringer als mit UIC Seitenpuffern und Schraubenkupplung

Wagen muss Bremsort mitgeteilt bekommen und kann nur Bremskraft

erhöhen, nicht verringern (verringern erst bei Zugbildung)

Vorteile:

kleine low-cost Rangierbahnhöfe können eröffnet werden,

Umwegverkehre werden vermieden, (weniger Lärm, weniger

Zeitverlust, weniger Lärmemission, weniger Trassenpreis)





Strategie für neue Güter:

Schneller und zuverlässiger werden,

Damit Kosten senken und

Attraktivität steigern

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