Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen von Eisenbahnsystemen anhand von Streckensimulationen am Beispiel einer Nebenstrecke

Herkömmliche mikroskopische Eisenbahnbetriebssimulationstools können auf Grundlage des erstellten Modells die Betriebsdurchführung des zu untersuchenden Systems simulieren. Durch Simulation des geplanten Betriebsablaufes kann bei einer gegebenen Infrastruktur die Fahrplanqualität optimiert werden. Durch Simulation des angenommenen gestörten Betriebsablaufes kann die Betriebsqualität bestimmt und durch Änderungen des Fahrplanes optimiert werden. Umgekehrt ist es ebenfalls möglich bei einer gegebenen Leistungsanforderung den Ausrüstungsgrad der Infrastruktur bezüglich der Leistungsanforderung zu ermitteln. Damit diese Optimierungen unter einer Betrachtung der Wirtschaftlichkeit durchgeführt werden können, fehlt im Eisenbahnbetriebssimulationstool eine Betrachtung der Infrastrukturkosten und der Kosten, die mit der Betriebsdurchführung zusammenhängen (Kostenbetrachtung: EIU). Erlöse, die durch die Betriebsführung entstehen, werden ebenfalls nicht quantifiziert. Um eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Eisenbahnsystemen mittels auf dem Markt erhältlichen mikroskopischen Eisenbahnbetriebssimulationstools zu ermöglichen, hat das Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung ein auf Excel-basiertes Tool entwickelt, welches mittels VBA-Code und auf Grundlage von Informationen aus Simulationen des Tools RailSys, eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchführt. Die vorliegende Arbeit hat mittels dieser Toolkopplung eine Bewertung der Wirtschaftlichkeit einer fiktiven, der Realität nachempfundenen, Nebenstrecke erstellt. Untersuchungsgegenstand waren drei Szenarien. Neben dem Ist-Zustand sind dies zwei Varianten des Betriebsverfahren und der Ausrüstung der Infrastruktur. Merkmal des Ist-Zustandes ist die veraltete Stellwerkstechnik (MSTW/EMSTW). Die erste Variante besteht im Wesentlichen aus dem Ersatz der alten Stellwerkstechnik durch eine Moderne (ESTW). Die zweite Variante sah eine Einfachbetriebsweise vor, den Signalisierten Zugleitbetrieb. Die Untersuchung wurde bei gegebener Leistungsanforderung durchgeführt. Für alle Szenarien wurden demnach durch die Vergabe von Trassenkilometern gleich hohe Erlöse ermittelt. Kostenseitig wurden, aufgrund vorliegender Informationen, ausschließlich die Betriebs-, Instandhaltungs- und Folgekosten erfasst. Die Folgekosten wurden über Verspätungsminuten gestörter Betriebsabläufe ermittelt. Das wirtschaftlichste Szenario ist nach den Ergebnissen der Untersuchung der Einsatz der Einfachbetriebsweise „signalisierter Zugleitbetrieb“. Dem gegenüber hat das Szenario mit Einsatz moderner Stellwerke eine um nur 4,7% ungünstigere Kosten / Erlös – Struktur. Der Ist-Zustand wies eine ungefähr doppelt so hohe Kosten – Struktur auf. Als wesentliche Kostentreiber des Ist-Zustandes konnten die personalintensiven alten Stellwerke ermittelt werden. Im Laufe der Durchführung der Untersuchung erwies sich die Toolkopplung als kaum mehraufwändig gegenüber einer gewöhnlich durchgeführten Betriebssimulation. Es ist somit ein handhabbares Instrument zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit von Eisenbahnsystemen. Auf Grundlage der durchgeführten Wirtschaftlichkeitsuntersuchung konnten Vorschläge zu einer Weiterentwicklung der Toolkopplung gegeben werden

Wie effizient ist On-Demand-Verkehr?

Der Vortrag umfasst die Effizienzermittlung von On-Demand-Verkehren mittels mikroskopischer Betriebssimulation. Nach der Definition von On-Demand-Verkehr und geeigneten Effizienzindikatoren geht der Vortrag auf die Einflussfaktoren auf die Effizienz ein. Die Methode der Simulation und an die verwendeten Modelle werden gezeigt. Kern des Vortrags ist Quantifizierung der Wirkungen von Einflussfaktoren auf die Effizienz von On-Demand-Verkehr

Simulationsbasierte Sensitivitätsanalyse anhand von Key-Performance-Indikatoren im On-Demand Verkehr

Aktuell werden sowohl im städtischen als auch ländlichen Kontext flexible, digitalisierte, bedarfsorientierte Verkehre erprobt und auch eingeführt (im folgenden On-Demand-ÖV genannt, oder auch Linienbedarfsverkehr oder Ridepooling). Diese sollen das bestehende Angebot öffentlicher Verkehre ergänzen, vor allem in eher schwach nachgefragten Räumen und oder Zeiten. Ähnliche Fahrten werden dabei mittels eines Dispositionsalgorithmus gebündelt, so dass höhere Effizienzen als im motorisierten Individualverkehr (MIV) oder auch Taxi/Mietwagen-Verkehr erreicht werden. Mittels mikroskopischer Verkehrssimulation (Tool SUMO) wurde der Zusammenhang zwischen Verkehrsnachfrage und Effizienz ermittelt. Dies wurde anhand eines kleinstädtischen Raumes und eines ländlichen Raumes durchgeführt. Im Vergleich zum MIV erreicht der On-Demand Verkehr bis zu doppelt so hohe Effizienzen

Cost Benefit Analysis for OTI - Methodology and Results

Assessment methodology and result for shifting railway technology from the infrastructure onto the train

Can autonomous vehicles improve the quality of life? – A simulation study

Simulation of automated road transport: In a simulation study, the DLR Institute of Transportation Systems examined the effects of autonomous vehicles on indicators like travel time, land use and emission. The aim was to use simulations to demonstrate the potential of individual applications of ART. Several simulation scenarios with the tool SUMO (Simulation of Urban Mobility) were carried out. The focus was on two key use cases. One focussed on self-driving vehicles that drop off travellers at their destination and then park themselves in public garages. The second use case was an automated on-demand shuttle service that combined the travel requests of different passengers. Simulation des automatisierten Straßenverkehrs: In einer Simulationsstudie untersuchte das DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik die Auswirkungen von autonomen Fahrzeugen auf Indikatoren wie Reisezeit, Flächenverbrauch und Emissionen. Ziel war es, durch Simulationen das Potenzial einzelner Anwendungen des automatisierten und vernetzten Fahrens aufzuzeigen. Es wurden mehrere Simulationsszenarien mit dem Tool SUMO (Simulation of Urban Mobility) durchgeführt. Der Fokus lag dabei auf zwei zentralen Anwendungsfällen. Im ersten Anwendungsfall wurden selbstfahrende Fahrzeuge untersucht, die Reisende am Zielort absetzen und sich dann selbstständig in öffentlichen Quartiersgaragen einparken (Quarter Valet Parking). Der zweite Anwendungsfall war ein automatisierter On-Demand-Shuttleservice, der die Reisewünsche verschiedener Fahrgäste kombiniert

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

Bedarfsorientierter ÖPNV im ländlichen Raum - Simulationsstudie und Potentialanalyse

Im DLR-Projekt MOVEMENT wurden flexible, bedarfsorientierter öffentlicher Personennahverkehr im ländlichen Raum erforscht. Dieser Vortrag zeigt Ergebnisse aus durchgeführten Simulationsstudien, um das Potential von On-Demand-ÖV zu analysieren

Microscopic simulation of automated and connected vehicles in the Test Field Hamburg

What effect does the automation of road traffic have on traffic and the environment? To answer this question, a microscopic simulation (SUMO - Simulation of Urban Mobility) was used to model the test bed for automated and connected driving in Hamburg, which was then used as the basis for examining two scenarios. In the first scenario, the traffic was replaced by automated and connected vehicles. For the second scenario, the model infrastructure was upgraded to provide the GLOSA service to connected vehicles at selected intersections, which is intended to optimize the approach of vehicles to a traffic light. This paper presents how travel time, time loss, and average speed, as well as CO2 and PMx emissions change when traffic demand is replaced by automated and connected vehicles. In the second scenario, we examined how the waiting time and CO2 and PMx emissions change as a result of the GLOSA service

Analyse von On-Demand ÖPNV als Bahnhofszubringerverkehr im urbanen und ländlichen Raum

Dieser Beitrag zeigt die Durchführung und die Ergebnisse von simulationsbasierten Wirkungsanalysen, die das DLR vorgenommen hat. Gegenstand sind On-Demand-Verkehre, welche als Zu- und Abbringerverkehre für den SPNV eingesetzt werden. Zur Analyse der simulierten Szenarien wurden Indikatoren der Angebotsqualität, des Betriebsaufwands und der Kosten ermittelt und den Szenarien vergleichend gegenübergestellt. On-Demand-ÖV steht für ein Verkehrssystem, welches Fahrten für den Transport von Personen nach Bedarf der Reisenden zur Verfügung stellt. Daher ist es nicht an einen Fahrplan oder vorab festgelegte Fahrtrouten gebunden. Von einem Dispositionsalgorithmus werden zeitlich und räumlich ähnliche Fahrtanfragen gebündelt, sodass die Auslastung der Fahrzeuge erhöht werden kann. Dies sollte mit einem positiven Effekt auf Emissions- und Res-sourcenverbräuche im Vergleich zum motorisierten Individualverkehr oder schlecht ausgelastetem Linienverkehr einhergehen bei einem geringeren Fahrpreis im Vergleich zu der Nutzung anderer Mobilitätsdienstleistungen wie beispielsweise von Taxis. Dem entgegen steht jedoch das Risiko für den Nutzer, dass die Fahrtzeit durch die Bün-delung von Fahrten mit unterschiedlichen Start- und Zielpunkten tendenziell steigen kann. Um den Zusammenhang zwischen Verkehrsnachfrage, Angebotskonzept und Angebotsqualität analysieren zu kön-nen, bieten sich Simulationen des Verkehrs- und Betriebsgeschehens in einem Modell der Verkehrsinfrastruktur und der Verkehrsnachfrage an. Auf dieser Basis können betriebswirtschaftliche Analysen angeschlossen werden (vgl. Scheier et al. 2021). Dieses Vorgehen wurde an On-Demand-Verkehre im städtischen und auch ländlichen Kontext angewendet und wird in diesem Beitrag dargestellt

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