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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
Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht
TU - Berlin / FG Schienenfahrzeuge
Salzufer 17-19 / Sekr. SG 14, D-10587 Berlin
www.schienenfzg.tu-berlin.de
2Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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3Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Könnte
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5Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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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
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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!
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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 €
8Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Olaf Krüger, Vorsitzender Verband europ. Schienen-
Güterverkehrsspediteure, am 7.7. 15 im BMVI Berlin
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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
10Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Marktanteil Schiene am Güterverkehr in D
in tkm ca 18 %
am Umsatz < 2% (4 Mia €/a von 240 Mia €/a)
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2. Produktionsformen Güterverkehr
2.1 Ganzzugsverkehr
2.2. Wagenladungsverkehr
Graphik König TU Dresden
Graphik König TU Dresden
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2.3 Kombinierter Verkehr
Graphik König TU Dresden
Vorlauf und Nachlauf meist teurer als Hauptlauf
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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
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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
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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
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Xrail
bedientes
Gebiet
2017
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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
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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
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Starkes Wachstum Containerzüge China –Europa
Foto Süddeutsche Zeitung 2013
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Lichtraumprofile mit EU-GC und chines. und russ. Profilen kann gegen-
über Standardcontainern der doppelte Ladequerschnitt angeboten werden
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Neue
Produktionsform
SBB-Cargo
WLV 2017
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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
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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.
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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.
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3. Wagentechnik
Radlastverhältnis
beladen/leer über der
Fahrgeschwindigkeit für
verschiedene
Fahrzeugarten
Dubbel, 23.
Auflage, S. Q70,
Bild 50
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ICE 3 Laufdrehgestellmit Wirbelstrombremse, Kosten ca 200000.- €
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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€
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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
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3. Wagentechnik
Falns 121, offene Drehgestell-Schüttgutwagen mit Schwerkraft-entladung – schlagartig [DB-Schenker]
Durchschn.
Eigengewicht24,24 t
Max. Gewicht d.
beladenen Wagens90,0 t
Länge über Puffer13 040
mm
Drehzapfenabstand7 700
mm
Laderaum 90,0 m³
Wagenhöhe4 307
mm
Max. Achslast 22,5 t
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3. Wagentechnik
Kijls 450, Flachwagen [DB-Schenker]Durchschn.
Eigengewicht17,15 t
Max. Gewicht d.
beladenen Wagens45 t
Länge über Puffer16 500
mm
Drehzapfenabstand11 995
mm
Laderaum 109 m³
Fußbodenhöhe1 155
mm
Max. Achslast 22,5 t
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3. Wagentechnik
Sggmrss 90‚
Gelenkcontainertragwagen Durchschn.
Eigengewicht27,6 t
Max. Gewicht d.
beladenen Wagens135,0 t
Länge über Puffer29 590
mm
Drehzapfenabstand11 995
mm
Fußbodenhöhe1 155
mm
Max. Achslast 22,5 t
32Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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4. Rangieren / Zugbildung Homeyer, D.; Kellmeyer, H.; u.a.; Rangieren im
Bahnbetrieb, Eisenbahnfachverlag, Heidelberg, Mainz 2000
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4. Rangieren / Zugbildung
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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
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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).
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37Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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4. Rangieren / Zugbildung
Ibs-Wals / Salzburg Zweiseitiger Rangierbahnhof
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4. Rangieren /
Zugbildung
Das Knotenpunkt-
system Homeyer, D.; Kellmeyer, H.;
u.a.; Rangieren im
Bahnbetrieb,
Eisenbahnfachverlag,
Heidelberg, Mainz 2000
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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
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SA-3 Kupplung
nicht starr
Moskau
2015
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SA-3 kompatible SCHAKU-Kupplung
Beispiel einer Kupplungsanordnung
[Voith]
Zug- und Stosseinrichung
HL/HB Luftkupplung
Kupplungsabstützung mit
Mittenstellfunktion
Entkuppelmechanismus
SA-3 kompatibler Kupplungskopf
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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
43Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Aufbau eines On-Board-Diagnosesystems
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Bild 3: Konzept einer FEBIS-Wagenausrüstung mit Fahrzeugbus
2 gescheiterte Bemühungen für Elektronik im
Güterwagen : EBAS 1995, FEBIS 2000
45Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Automatische BremsprobeInnovation im Schienengüterverkehr
● automatische Dokumentation
● schnellere Zugbereitstellung
● effektiverer Personaleinsatz
● höhere Betriebssicherheit
● besserer Arbeitsschutz
46Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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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
47Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Daten der Bremsprobe werden lokal auf
Bediengerät im Führerstand gespeichert
Übertragung auf Server möglich (zusätzliche
Dokumentation der Bremsprobe)
Projektzusammenarbeit mit:
48Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Umsetzung Automatisierte Bremsprobe
35 Sgnss-Wagen SBB-Cargo bis Ende 2014
Federführer:
49Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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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.
50Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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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)
51Braunschweiger Verkehrskolloquium 01. Juni 2017
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Strategie für neue Güter:
Schneller und zuverlässiger werden,
Damit Kosten senken und
Attraktivität steigern