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Wenn es ein wenig näher an der Umsetzung wäre...

geschrieben von: Rollo

Datum: 20.06.19 13:15

Meiner Ansicht nach sollte das DLR ein Projekt abspalten, welches diesen Ansatz auf eine pragmatische Lösung mit einer vmax von 160 km/h runter bricht.

Das bedeutet konkret die Realisierung von:
* Weiche
* Kupplung
* Einfaches, robustes, angetriebenes, wirtschaftliches Einachs-Fahrwerk (vmax 160 km/h)
* Fähigkeiten des automatischen bzw. autonomen Fahrens und der Zugabfertigung und -Sicherung, um das schnelle Teilen und neu Zusammenstellen der Züge zu realisieren
* Einheitsfahrzeug, das die üblichen Transportgefäße (Wechselbrücke, Container, Sattelauflieger) aufnehmen (und welches man einfach von den Gleisen heben) kann.

Was ich für entbehrlich halte:
* Die HGV-Fähigkeit
* Das komplexe Fahrwerk mit der gezeigten Durchlademöglichkeit zwischen den Radsätzen, auch wenn ich annehme, dass dadurch spezielle Eisenbahntransportwechselgefässe möglich wären, die einen Zusatznutzen bezüglich der Beladung haben könnten.

Anmerkungen zu den einzelnen Themen:
1. Weiche:
# Sicherheitsphilosophie
Die Idee, die aktive Weiche zwischen den einander folgenden Radsätzen des Wagenverbundes zu stellen, ist ein Bruch mit der Sicherheitsphilosophie der Eisenbahn. Das dort skizzierte System führt bei unvollkommener Funktion zu Unfällen, da es auf die übliche Sicherheitsphilosophie der Eisenbahn verzichtet. Unterstellt man eine gewisse Ausfallwahrscheinlichkeit bei den mechanischen Komponenten, so ist regelmäßig mit diesen Unfällen zu rechnen. Folglich braucht es eine Ersatzstrategie, wie die Folgen der unvollkommenen Funktion sicher aufgefangen und wieder in den Normalzustand überführt werden können. Wenn das zu erwartende Sonderereignis häufiger zu erwarten ist, sollte die Rückführung in den Normalzustand gar innerhalb minimaler Verzögerungen im Betriebsablauf möglich sein, um die Prozesse nicht zu verzögern. Es braucht also letztlich Systeme, die einem entgleisten Fahrzeug nahezu die gleiche Weiterfahrt ermöglichen, wie dem Fahrzeug, welches planmäßig in der Schiene bleibt.
# Leistungsfähigkeit
Damit das Konzept aufgeht, braucht es eine Bearbeitungszeit der Züge von ein paar wenigen Minuten. Folglich sollte das Zerteilen des Zuges (bis ca. 1.000m Länge) nur 2-3 Minuten Zeit beanspruchen. Folglich sollte der Zug die Weiche mit einer Geschwindigkeit von zumindest 20-30 km/h überfahren können. Daraus resultieren in diesem Konzept extrem kurze Reaktions- und Schaltzeiten für die Weiche. Bei einem angenommenen Abstand zwischen den Radsätzen einander folgender Wagen von 6m, müsste der komplette Schaltvorgang eines Weichensegmentes inkl. Detektierung usw. bei einer Laufgeschwindigkeit der Wagen von 30 km/h binnen 0,7 Sekunden angestoßen, umgesetzt und abgeschlossen sein! Ich halte das für ausnehmend sportlich. Ohne eine entsprechende Leistungsfähigkeit der Weiche stellt sich aber schnell die Frage nach dem Sinn dieses Ansatzes.
# mehrere Weichen in Serie
Die Ansprüche an die Leistungsfähigkeit der einzelnen Weiche können verringert werden, indem mehrere Weichen im deutlichen Abstand zueinander in Serie entlang eines Gleises angeordnet werden. Dies ermöglicht es, schnell in das Sortiergleis als Zug einzufahren, so dass sich der Zug über mehrere Sortierweichen hinweg befindet, bevor er sich auftrennt und die Sortierung beginnt. Trennt sich der Zug dann in Zugteile auf, so kann jeder Zugteil an der jeweils folgenden Sortierweiche sortiert werden. So ist eine parallele Sortierung der hintereinander liegenden Zugteile möglich. Dadurch kann die Sortierung schneller und auf weniger Gleislänge erfolgen. Alternativ kann die Geschwindigkeit beim Überfahren der Sortierweichen reduziert werden, was zwar deren jeweilige Leistungsfähigkeit senkt, aber die Realisierung inkl. Sicherheitskonzept deutlich vereinfacht. Das Extrem wäre dann, dass jedem Wagen eine eigene Weiche zugeordnet würde, so dass die Fahrzeuge des Zuges aus dem Stand heraus jeweils in eine nach klassischen Regeln sicher gestellte Sortierweiche hinein fahren könnten, um dann direkt nach der Weiche wieder anzuhalten, um die erneute Schaltung der Sortierweiche in die Durchfahrtstellung abzuwarten und den Zugverband dann wieder zu schließen (Die aussortierten Wagen stünden danach alle im Abzweig hinter ihrer jeweiligen Sortierweiche. Sie könnten je nach Auslegung entweder weiter in ein weiteres Gleissystem fahren oder nach der Abfahrt des sortierten Zuges auf das Sortiergleis zurück setzen, um dort gesammelt und der weiteren Bearbeitung zugeführt werden.)

2. Kupplung
# Sicherheit
Die zuverlässige Funktion der Kupplung ist entscheidend für die Sicherheit des Zuges und für das Vermeiden von Entgleisungen. Eine mechanische Kupplung birgt stets das Risiko, beim Lösen mechanisch zu blockieren. In solch einem Fall wäre bei einem Trennvorgang an der Weiche zumindest mit der Entgleisung der beiden betroffenen Wagen zu rechnen. Daher ist der Zuverlässigkeit des Entkupplungsvorganges höchste Aufmerksamkeit zu schenken. Zugleich ist zu vermeiden, dass die Kupplung in Situationen aufgeht, in denen sie es nicht sollte. So muss eine solche Kupplung beispielsweise in engen Kurven, in plötzlichen Übergängen in solch enge Kurven und insbesondere bei engen Kurvenrichtungswechseln, wie sie in Weichenstraßen vorkommen können, sicher halten. Denn insbesondere bei letzteren dürften die Wagenlängsachsen der einander folgenden Wagen ähnlich zueinander stehen, wie wenn sie an einer Weiche auseinander sortiert werden. Es ist also einerseits auf eine zuverlässige Funktion zu achten, wie auch hier auf ein passendes Verfahren, für den Fall, dass sich zwei Wagen nicht mechanisch voneinander lösen. Auch hier ist wieder darauf zu verweisen, dass in einem Zug, der mit 30 km/h fährt (vgl. siehe oben), erhebliches Unfall- und Schadenspotential steckt, welches es sicher zu beherrschen gilt.
# Vorschlag
Würde der spurtrennenden Weiche nachgeordnet, die beiden Spuren für einige Meter als ineinander verschachtelte Doppelspur mit überschaubarem Mittelachsenversatz geführt, könnte dies eventuell dabei helfen, den Entkupplungsvorgang sicher zu gestalten, ohne durch das Entkuppeln ein Entgleisen zu provozieren. Das würde bedeuten, dass der Mittelachsenversatz der beiden Spursysteme kleiner wäre, als jener Seitenversatz, den die gekuppelten Wagen vertragen würden. Problem bei diesem Ansatz wäre, dass der Zug aufgeweitet werden müsste, um hinreichende Sicherheitsabstände zwischen den dann auf diesem Abschnitt voneinander entkuppelten Wagen zu schaffen und die Wagen müssten in der Lage sein, in dem so entstehenden Konvoi sicher zu fahren. Weiter gedacht, würde es so eine örtliche Trennung von Spurtrennung und Kupplungstrennung mittels eines aufgeweiteten Konvois ebenso ermöglichen, auf eine seitlich lösende Kupplung zu verzichten und die Trennung der Fahrzeuge vor der Weiche durchzuführen. Damit könnte auch der Radsatzfolgeabstand zwischen zwei unterschiedlich in die Zielgleise zu sortierenden Fahrzeuge vergrößert und damit die Stellzeitanforderungen an die Weiche gesenkt werden. Mit hinreichender Laufstrecke vor der Weiche für die Trennung der Wagen voneinander, könnte diese Trennung der Kupplungen auch unter Einhaltung der klassischen Sicherungsphilosophie der Eisenbahn vor der Weiche durchgeführt werden (vgl. Einhaltung des absoluten Bremsweges auf die Weiche bis zum Beenden des Entkupplungsvorgangs).

3. Einfaches, robustes, angetriebenes, wirtschaftliches Einachs-Fahrwerks (vmax 160 km/h) / Einheitsfahrzeug, das die üblichen Transportgefäße (Wechselbrücke, Container, Sattelauflieger) aufnehmen (und welches man einfach von den Gleisen heben) kann.
# Zielfahrzeug
Um nicht mehrere Transportgefäße auf einem Fahrzeug bündeln zu müssen und damit wieder den Vorteil der schnellen Bündelung und Entbündelung der Transportgefäßströme zu verspielen, sollte jedes Fahrzeug 1:1 die typischen Transportgefäße des Straßengüterverkehrs laden können (Container, Sattelauflieger, Wechselbrücke). Dafür bieten sich leichte Fahrzeuge mit Einachsfahrwerken an.
# Auslegung Fahrwerk
Die Jahreskilometerleistung eines solchen Güterzugsystems, welches sich schnell auseinander sortieren und neu zusammen stellen kann, ermöglicht eine deutlich intensivere Nutzung des Wagenmaterials (höhere Jahreskilometerleistung). Diese intensivere Nutzung ist auch wirtschaftlich erforderlich, um die höher entwickelten Fähigkeiten dieser Wagen wirtschaftlich zu gestalten. Die Optimierung hinsichtlich Investition, Betrieb, Unterhalt und Lebenslaufleistung wird sich also erheblich vom konventionellen Güterwagen unterscheiden. Dennoch erscheint mir das vorgeschlagene Fahrwerkssystem (HGV fähig) viel zu aufwändig und komplex. Insbesondere glaube ich nicht, dass bei den Transportgefäßen, die auch auf der Straße genutzt werden können, die niedrige Ladehöhe zwischen den Radsätzen einen Nutzen bringt. Dies mag im Einzelwagenverkehr von Tür zu Tür anders sein. Ob dieser Nutzen den möglichen Zusatzaufwand rechtfertigt, ist zu prüfen.
# Auslegungsgeschwindigkeit
Im Bestand fährt der Regionalverkehr hauptsächlich bis 160 km/h. Die wenigsten Strecken sind für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt. Die Beschleunigung von Masse auf hohe Geschwindigkeiten braucht sehr viel Energie. Wenn man das Potential eines Güterzugsystems, welches sich schnell auseinander sortieren und neu zusammen stellen kann, nutzen möchte, sind kurze Halteabstände, wie wir sie im deutschen Intercityverkehr kennen, sinnvoll. Es scheint daher weder von dem Einsatzprofil, noch vom Verkehr, in welchem man mitschwimmen müsste, noch von der Infrastruktur her, Sinn zu machen, eine Auslegungsgeschwindigkeit von mehr als 160 km/h anzustreben.
# Auslegung Einheitsfahrzeug
Ein Einheitsfahrzeug hat in Kombination mit dem vorgeschlagenen Zugsystem, welches sich auseinander sortieren und neu zusammen stellen kann, einen wesentlichen Vorteil. Man kann im Terminal, jedes Fahrzeug, dessen Transportgefäß man entlädt, auch gleich mit dem nächsten, verfügbaren Transportgefäß beladen - man muss es nicht dazwischen umrangieren, nicht zwischenlagern usw. Das verringert die Komplexität im Terminal erheblich. Die Fähigkeit ein Fahrzeug von den Schienen zu heben, ergänzt diese Prozessvereinfachung, weil es so einfach möglich wird, ein Fahrzeug, welches beispielsweise aufgrund eines Defektes aussortiert werden muss, einfach und ohne Rangieraufwand aus dem System zu nehmen. Ein leichtes, kurzes Schienenfahrzeug böte hier den Vorteil, dass es auf übliche Straßenfahrzeuge gesetzt und dann frei bewegt, abgestellt etc. werden könnte, um es weiter zu bearbeiten.

4. Fähigkeiten des automatischen bzw. autonomen Fahrens und der Zugabfertigung und -Sicherung, um das schnelle Teilen und neu Zusammenstellen der Züge zu realisieren
# Konzept der Verkehrsführung und Sicherheit
Während der Auseinandersortierens und neu Zusammenstellens des Zuges werden die Fahrzeuge außerhalb des klassischen Eisenbahnbetriebssystems betrieben. Es bedarf z.B. der Fahrt im Konvoi, des Annährungs- und Rendez-Vous-Manövers, des Kupplungs- und Trennungsmanövers und eines Steuerungssystems, welches dem ganzen einen flüssigen Verkehrsfluss verleiht und auch bei Zügen von 1.000m (und all dessen Teilen) zuverlässig funktioniert. Hierfür gibt es viele alternative Ansätze, um dieses zu realisieren und vieles, was aufgrund der Regelungstechnik zu berücksichtigen ist. Es gibt dazu umfangreiche Forschung und sie ist teilweise Jahrzehnte alt. Ich rege an, diese zu berücksichtigen. Man kann viel daraus lernen, wie man es nicht machen sollte und wo die Fallstricke lauern.
# Auslegung
Zu bedenken ist auch hier, dass Zeit ein entscheidender Faktor für die Attraktivität des Systems ist. Angenommen, der 1.000m Zug besteht aus lauter Einheiten zu je 15m, so hat er 66 Einheiten. Soll so ein Zug binnen eines Zeitfensters von zwei bis drei Minuten, welches oben für das Überfahren der Weiche angenommen wurde, der Weiche nachgelagert auch wieder zusammen gefügt werden, so bleiben für jeden Kupplungsvorgang nur Bruchteile dieser Zeit, da es mutmaßlich ein serieller Prozess sein wird, bei dem der Reihe nach die Fahrzeuge miteinander kuppeln. Deshalb spielt hier die Gestaltung bzw. Steuerung dieses Zusammenführungsprozesses eine wesentliche Rolle.


[EDIT: Ich habe diesen Beitrag noch einmal gründlich überarbeitet, um die Herausforderungen deutlicher zu machen. Anlässlich meiner Erfahrungen mit dem DLR und der dort angetroffenen, entwaffnenden Naivität hielt ich das für sinnvoll.]

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