NGT Slip Coaching - Übertragbarkeit des Konzepts auf weitere Länder und Streckenkategorien

DE: Das neue Slip Coaching-Verfahren kann dazu beitragen, auf existierender Infrastruktur ein verbessertes Angebot mit höherer Taktfrequenz, verringerten Reisezeiten sowie zusätzlichen Direktverbindungen umzusetzen. Insbesondere im Hochgeschwindigkeitsverkehr können signifikante Systemvorteile realisiert werden. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit das Verfahren auf andere Länder und Streckentypen übertragbar ist. Anhand internationaler Beispiele wird gezeigt, dass der Nutzen gegenüber bestehenden Fahrplankonzepten stark von der Art und der Anzahl der zu bedienenden Zwischenhalte abhängt. Der Einsatz des Slip Coachings auf Hochgeschwindigkeitsstrecken mit mehreren Zwischenhalten zwischen zwei Knotenbahnhöfen wird als empfehlenswert angesehen. EN: The new slip coaching process can help to implement an improved service with higher frequency, reduced travel times and additional direct connections on existing infrastructure. Significant system advantages can be realized, especially in high-speed traffic. This paper examines the extent to which the method can be transferred to other countries and route types. Using international examples, it is shown that the benefits compared to existing timetable concepts depend strongly on the type and number of intermediate stops to be served. The use of slip coaching on high-speed lines with several intermediate stops between two nodal stations is considered recommendable

Der Zug zur Digitalisierung, Retrospektive zum DLR-Symposium 2022

DE: Der digitalisierte Bahnbetrieb stellt Unternehmen, Industrie, Wissenschaft und Politik vor zahlreiche Herausforderungen. Welchen Nutzen bringt die Digitalisierung für die Bahn tatsächlich? Welchen Anteil kann die Bahn für eine nutzerfreundliche Mobilität im regionalen Umfeld leisten? Wie geht es weiter mit der Automatisierung und welche Lösungen können Start-up-Unternehmen aus dem Bahnumfeld einbringen? Diese und weitere Fragestellungen hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit Partnern aus dem Bahnsektor am 29. und 30. November 2022 auf dem Symposium Der Zug zur Digitalisierung diskutiert. Die Veranstaltung wurde durch eine begleitende, digitale Ausstellung mit interaktiven Exponaten zu Prototypen und Praxisbeispielen ergänzt. EN: Digitalised railway operations pose numerous challenges for companies, industry, science and politics. What benefits does digitalisation actually bring for the railway? What contribution can the railway make to user-friendly mobility in the regional environment? What is the future of automation and what solutions can start-up companies from the rail sector contribute? These and other questions were discussed by the German Aerospace Center (DLR) together with partners from the rail sector at the symposium Der Zug zur Digitalisierung on 29 and 30 November 2022. The event was complemented by an accompanying digital exhibition with interactive exhibits on prototypes and practical examples

Kuppelbarkeit von Nahverkehrstriebwagen und -zügen

In diesem Projekt wurde die Kuppelbarkeit von Nahverkehrstriebzügen hinsichtlich technischer und betrieblicher Aspekte untersucht. Die technischen Aspekte wurden anhand einer durchgeführten Recherche zu den bundesweit betriebenen Triebzügen betrachtet. Dabei wurden die verbauten Kupplungen, die betreffende Standards und wissenschaftliche Arbeiten analysiert. Es existiert nur eine geringe Anzahl an Literatur, die sich mit dieser Thematik auseinandersetzt, daher wurden ergänzende Interviews mit Expertinnen und Experten durchgeführt und die Diversitäten herausgearbeitet. Es zeigte sich, dass der aktuelle Fahrzeugbestand hinsichtlich der verbauten Kupplungen sehr inhomogen ist. Zwar besitzt ein Großteil der Fahrzeuge die Scharfenbergkupplung (SchaKu) Typ 10 zur mechanischen und pneumatischen Kupplung, aber die E-Kupplungen und die Leittechnik sind durch die fehlende Normung deutlich verschieden aufgebaut, sodass die Fahrzeuge baureihenübergreifend i. d. R. nicht kuppelbar sind. Hierzu wurden auch Detailanalysen von ausgewählten Stromlaufplänen durchgeführt. Die technischen Gründe für die Diversitäten können im Spannungsfeld von Wirtschaftlichkeit, Technik und Administration verortet werden. Wirtschaftliche Aspekte betreffen eine kostspielige Herstellung einer (herstellerübergreifenden) universellen Kuppelbarkeit, technische Aspekte die fehlende Normung der Schnittstelle sowie administrative Aspekte die derzeitige Fahrzeugbeschaffungspraxis. Ferner wurde analysiert, welche Fahrzeuge des heutigen Bestands miteinander in welchem Grade kuppelbar sind. Es zeigte sich, dass nur ein Bruchteil der Fahrzeuge betrieblich kuppelbar ist, zumeist innerhalb einer Baureihe eines EVU. Die Mehrzahl der Fahrzeuge ist mechanisch und pneumatisch kuppelbar, was zumindest im Abschleppfall hilfreich ist. Auch wurde betrachtet, welche Fahrzeuge hinsichtlich gegebener Infrastruktur miteinander sinnvoll betrieblich kuppelbar wären. Aufbauend auf der Analyse der Defizite wurden aktuelle Fahrzeugausschreibungen recherchiert und analysiert. Es zeigte sich, dass je nach Ausschreibung nur sehr wenige Mindestanforderungen an die Fahrzeuge gestellt werden, die Freiraum bei der Ausgestaltung lassen. Hinzu kommt, dass es bundesweit kein einheitliches Lastenheft für die Fahrzeuggestaltung gibt. Es gibt lediglich Empfehlungen ohne bindenden Charakter. Abschließend wurde eine Handlungsempfehlung erarbeitet, um die herausgestellten Defizite beseitigen zu können. Die Handlungsempfehlung umfasst die Beseitigung administrativer sowie technischer Hemmnisse und schließt mit einer allgemeinen Empfehlung. Die Beseitigung administrativer Hemmnisse umfasst u. a. die mangelnde Einheitlichkeit bei der Fahrzeugbeschaffung, die standardisiert erfolgen sollte. Zudem könnten Fahrzeuge losübergreifend beschafft werden, um einen kuppelbaren Fahrzeugpool zu bilden. Die Beseitigung technischer Hemmnisse umfasst u. a. die Erarbeitung eines Standards für die E-Kupplung und der zu übertragenden Funktionen. Die meisten Funktionen könnten über ausreichend sichere digitale Bussysteme zusammengefasst werden. Komfortfunktionen wie das FIS sollten lokal auf dem Fahrzeug ausgeführt werden und direkt mit der Zentrale kommunizieren. So ließe sich die Zahl der Kupplungskontakte reduzieren. Die Datenprotokolle sollten standardisiert werden, damit eine einheitliche Übertragung gewährleistet werden kann. Hierzu könnten Gateways die Schnittstelle zur Fahrzeugleittechnik bilden, um die Informationen zu übersetzen. Grundsätzlich sollte diese Thematik in Nachfolgeprojekten weiterverfolgt werden. Für die Bewertung der betrieblichen Auswirkungen, Potenziale und zu überwindenden Hürden einer MKB wurden bahnbetriebliche Analysen auf Basis von fahrdynamischen Simulationen durchgeführt und durch die Anwendung von Fahrplankonstruktionsansätzen sowie durch die Anwendung der Analytik zur Ermittlung der Kapazitätsauswirkungen unterfüttert. Durch die Identifizierung eines geeigneten Untersuchungsgebiets sowie betrieblicher Anwendungsbeispiele konnten Auswirkungen primär auf die generelle Machbarkeit innerhalb des geplanten Deutschlandtaktes 2030 identifiziert werden. Zur Bemessung der Auswirkungen wurden betriebliche Parameter z. B. in Form von Trassenauswirkungen und -verfügbarkeiten, Gleisbelegungen, theoretischen Leistungsfähigkeiten und zugehörigen Restleistungsfähigkeiten sowie des Fahrzeugbedarfs durch Umlaufverknüpfungen herangezogen. Identifizierte betriebliche Nutzenaspekte bei Einführung einer MKB sind die Erhöhung der Zahl von Direktverbindungen aufgrund der Durchbindung einzelner Linien. Durch die MKB entsteht eine Erhöhung der Fahrgastkapazitäten, da mehrere Zugteile im Verbund verkehren und die zugehörigen Umstiege für die Reisenden entfallen. Ein großer betrieblicher Nutzen der MKB ist der Aspekt, dass unterschiedliche Fahrzeuge einander ersetzen können. In den Szenarien wurde das Augenmerk auf die Einsparung von möglichen Fahrplantrassen durch das Bündeln von Linien gelegt. Durch die untersuchte Fahrtenbündelung anstelle von zwei separaten SPNV-Zugfolgen unmittelbar hintereinander konnte eine Trasseneinsparung von einer Trasse pro Stunde und Richtung erreicht werden. Bei der Bewertung des Fahrzeugbedarfs konnte durch eine exemplarische Berechnung der Reservefahrzeuge gezeigt werden, dass Einsparungen erreicht werden können, wenn die Fahrzeuge nicht nur linienscharf vorgehalten, sondern universell in größeren Teilnetzbereichen eingesetzt werden können. Je nach Größe des Teilnetzes liegt die Einsparung zwischen einem und 4,8 Prozent. Die größte identifizierte betriebliche Herausforderung stellt die Kuppelzeit innerhalb der Bahnhöfe und die damit verbundene Gleisbelegungszeit dar. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Kupplungsvorgang an einem Bahnsteig des durchgehenden Hauptgleises durchgeführt werden muss. Die verlängerte Haltezeit hat eine unmittelbare negative Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit der anknüpfenden Strecke. Daher sind zusätzliche Bahnsteige oder Nebengleise für den Kupplungsvorgang vorzusehen, um eine Möglichkeit der Umfahrung und Überholung der Züge zu gewährleisten. Durch die verlängerte Haltezeit durch den Kupplungsvorgang ist daher zu überprüfen, ob insbesondere im Deutschlandtakt 2030 noch Fahrzeitreserven zwischen zwei Halten eingeplant werden können, um diese verlängerte Reisezeit auszugleichen

ATO-Cargo: Betriebsverfahren für die Rückfallebenen des hochautomatisierten Bahnbetriebes / ATO-Cargo: Operating procedures for the fallback levels of highly automated railway operation

DE: Im Projekt ATO-Cargo wird ein vollautomatisierter Betrieb von Güterzügen getestet, bei dem ein Remote Supervision and Control Center (RSC) insbesondere Aufgaben in der Rückfallebene übernehmen soll. Dies umfasst bspw. die Betriebsart Remote Train Operation. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwirft in diesem Projekt unter anderem Betriebsverfahren für Use Cases, in denen das RSC involviert ist. Anschließend werden Human Factors Analysen zu den Arbeitsprozessen eines RSC-Operators durchgeführt sowie die möglichen Veränderungen in den Anforderungen an die menschliche Leistungsfähigkeit für die neue Rolle des RSC-Operators identifiziert. EN: In the ATO-Cargo project, a fully automated operation of freight trains is being tested, in which a Remote Supervision and Control Centre (RSC) is to take over tasks in the fallback level in particular. This includes, for example, the Remote Train Operation mode. In this project, the German Aerospace Center (DLR) is designing, among other things, operating procedures for use cases in which the RSC is involved. Subsequently, human factors analyses are carried out on the work processes of an RSC operator and the possible changes in the human performance requirements for the new role of the RSC operator are identified

Demand Responsive Rail Transport auf Regionalstrecken - Konzept, Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit

DE: Mittels Automatisierung und Digitalisierung könnten erstmals flexible Bedienformen ähnlich eines straßengebundenen Demand Responsive Transport (DRT)-Systems auch auf der Schiene zum Einsatz kommen. Im Rahmen einer Machbarkeitsanalyse, Betriebssimulation sowie Wirtschaftlichkeitsberechnung wird geprüft, ob eine Attraktivitätssteigerung und Angebotsverbesserung für regionale Strecken erreicht werden kann. Die Simulation des DRRT-Betriebs wird dabei mit einem konventionellen Linienbetrieb (Halbstundentakt) verglichen. Erste Ergebnisse zeigen vergleichbare Kosten im automatisierten Betrieb während sich bezüglich der Angebotsqualität Vor- und Nachteile für die Reisenden ergeben. EN: Demand Responsive Rail Transport on regional lines - concept, feasibility and profitability. The increasing digitization and automatization process allow new concepts such as Demand Responsive Rail Transport (DRRT). In this article, such a concept is designed as well as feasibility and profitability are evaluated. The simulation of the DRRT operation is compared to a conventional line operation (half-hourly cycle). First results show comparable costs in automated operation while there are advantages and disadvantages for the travelers referring to service quality

Demand Responsive Transport im Schienenverkehr - Eine Analyse des Systemdesigns

DE: Demand Responsive Transport im Schienenverkehr ist geeignet, auch nachfrageschwache Strecken mit Direktverbindungen zu bedienen. Kurzen Reisezeiten stehen jedoch mitunter lange Vorlaufzeiten zur Buchung gegenüber. Anhand eines Anwendungsbeispiels im Großraum Braunschweig wird untersucht, wie grundlegende Systemparameter wie Infrastruktur, Fahrzeuganzahl und Planungsalgorithmen die Qualität des Angebots beeinflussen. Eine Untersuchung unterschiedlicher Systemdesigns zeigt, dass die Vorlaufzeiten durch gezielten Ausbau der Infrastruktur und einer erhöhten Anzahl an Fahrzeugen gesenkt werden können, die jedoch intelligent im Netz verteilt werden müssen. EN: Demand Responsive Transport in rail transport - an analysis of the system design. Demand Responsive Transport in rail transport is suitable to also serve low-demanded routes with direct connections. Short travel times are sometimes facing long preparation times for the booking. Using an application example in the Braunschweig metropolitan area, it is examined how basic system parameters such as infrastructure, number of vehicles, and planning algorithms influence the quality of the service. An examination of different system designs shows, that the preparation times can be lowered by systemized expansion of the infrastructure and an increased number of vehicles which, however, have to be distributed intelligently in the network

X2Rail-4 D7.2 - OTI Technology Migration

The aim of the work was to look at the introduction of On-board train integrity (OTI) from different perspectives. Different OTI product classes are considered in their areas of application as well as the various railway market segments, with particular attention being paid to the freight transport sector, as this is particularly complex in terms of optimised wagon equipment due to single wagon traffic. To accompany the development of the on-board train integrity solutions up to TRL7, an outlook on the technology migration of the OTI is given. The work aimed at is to identify optimised migration paths for the rollout of OTI technology. To achieve this, boundary conditions are analysed in terms of surrounding migration strategies in the control and signalling of railway transport as well as migration conditions for the different market segments. Based on the technology specifications from the X2Rail-2 and X2Rail-4 projects, representative scenarios have been defined to apply the migration strategy. An optimization methodology was developed and computationally modelled and then applied to a railway network with an operating program. Based on the results of the optimization model, an economic evaluation of the different OTI migration strategies was performed. Life cycle cost analysis has been done to compare monetary effects of the different migration paths as well as the effects for different stakeholder

Migrationsstrategie für eine fahrzeugseitige Zugvollständigkeitskontrolle / Roll-out strategy for on-board train integrity migration

DE: Im Rahmen des Shift2Rail (S2R)-Projekts X2Rail-4 wurden Migrationsstrategien für eine Markteinführung von On-Board-Train-Integrity (OTI)-Lösungen untersucht. Als Optimierungskriterium für die Migration wurden die potenziellen Einsparungen durch den Abbau von Infrastrukturelementen und deren Betriebskosten definiert, die durch OTI obsolet werden. Dazu wurde ein Optimierungsmodell entwickelt, um vor dem Hintergrund definierter Kriterien sinnvolle Migrationsschritte zu bestimmen. Darüber hinaus wurde eine wirtschaftliche Analyse durchgeführt, um die verschiedenen Migrationspfade zu bewerten. EN: Within the Shift2Rail (S2R) project X2Rail-4 the development of on-board train integrity (OTI) solutions have been accompanied with an outlook on migration strategies for the roll-out. The optimization criterion for the migration was defined as the potential savings from the dismantling of infrastructure elements and their operating costs that become obsolete as a result of OTI. An optimisation model was developed to determine the order of roll-out and an economic analysis was performed to assess the different migration paths

Potenziale einer Multikuppelbarkeit im Schienenpersonennahverkehr

DE: Ein Großteil der Triebzüge im deutschen Schienenpersonennahverkehr besitzt die Scharfenbergkupplung Typ 10, die meist mechanisches und pneumatisches Kuppeln ermöglicht. Elektro-Kupplungen und Leittechnik sind aufgrund fehlender Normung größtenteils inkompatibel, sodass ein gekuppelter Betrieb unterschiedlicher Fahrzeugbaureihen nicht oder nur eingeschränkt möglich ist. Eine uneingeschränkte Kuppelbarkeit der Triebzüge könnte große Potenziale im täglichen Betrieb erschließen. Für diese Analyse wurde untersucht, welche technischen Maßnahmen eine Multikuppelbarkeit erfordert, wie regulatorische Anpassungen gestaltet werden könnten und welche betrieblichen Auswirkungen hierdurch zu erwarten sind. Erste Ergebnisse zeigen, dass durch eine Multikuppelbarkeit die Zahl an Direktverbindungen erhöht werden kann. Darüber hinaus kann die betriebliche Flexibilität durch den wechselseitigen Einsatz von Fahrzeugen gesteigert werden. Eine große Herausforderung stellt jedoch die Kuppelzeit innerhalb der Bahnhöfe und die damit verbundene Gleisbelegungszeit des Zuges dar. EN: The majority of multiple units in the German local rail passenger transport system have the Scharfenberg coupler type 10, which mostly allows mechanical and pneumatic coupling. Due to a lack of standardization, electric couplers and control technology are largely incompatible, so that coupled operation of different vehicle series is not possible or only possible to a limited extent. Unrestricted couplability of multiple units could open up great potential in daily operation. For this analysis, the technical measures required for multi-couplability were investigated, as well as how regulatory adjustments could be designed and what operational effects can be expected as a result. Initial results show that multicouplability can increase the number of direct connections. In addition, operational flexibility can be increased through the alternating use of vehicles. However, the coupling time within the stations and the associated track occupation time of the train pose a major challenge

Energieeinsparung durch Harmonisierung der Geschwindigkeiten im Soll-Fahrplan

Ein erhöhter Energiebedarf entsteht im Bahnbetrieb häufig durch die Überholung von Güterzügen durch schnellere Züge. Um einen energiegünstigeren Fahrplan zu schaffen, wurden die Geschwindigkeiten harmonisiert und der Personenfernverkehr verlangsamt. Dieses Konzept wurde konkret auf die Strecke Hamburg-Hannover angewendet. Durch die Reduzierung der ICE-Geschwindigkeit von 200 auf ca. 140 km/h konnten alle Überholungen vermieden werden. Die Energieeinsparungen werden allerdings hauptsächlich durch die langsamere Fahrt der ICE und weniger durch vermiedene Überholungen erreicht. Um auch die weiteren Auswirkungen der Harmonisierung zu beurteilen, wurde die Nachfrageänderung und die Änderung der Streckenkapazität durch das neue Betriebsprogramm berechnet. Durch die längere Fahrzeit von bis zu 11 Minuten gehen die Fahrgastzahlen zurück. Dies bewirkt Einnahmeverluste, die sieben mal so groß wie die eingesparten Energiekosten sind. Als positiver Aspekt ist die Erhöhung der Streckenkapazität um 4% zu nennen. Es lässt sich schlussfolgern, dass aus betriebswirtschaftlicher Sicht die Verlangsamung des Personenfernverkehrs nicht sinnvoll ist. Anzumerken ist, dass es sich bei dem Konzept nicht um eine Betriebsoptimierung oder energieeffiziente Fahrweise handelt, die durch Ausnutzung von Fahrplanreserven oder im Störungsfall natürlich sinnvoll ist