Krämer, Iven

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Conference Paper, Published VersionKrämer, IvenRang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr- Autonomes Rangieren auf der BremischenHafeneisenbahnDeutsche Beiträge. Internationaler Schifffahrtskongress (PIANC)Zur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:PIANC DeutschlandVerfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/107212Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Krämer, Iven (2018): Rang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr -Autonomes Rangieren auf der Bremischen Hafeneisenbahn. In: PIANC Deutschland (Hg.):Deutsche Beiträge. 34. Internationaler Schifffahrtskongress; Panama City, Panama, 07. - 11.Mai 2018. Bonn: PIANC Deutschland. S. 111-113.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigenNutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte.Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license isapplicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the materialof the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms ofthe restrictive license will be binding.- 111 -Rang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr -Autonomes Rangieren auf der Bremischen HafeneisenbahnRang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr - Autonomes Rangieren auf der Bremischen Hafen-eisenbahn1von Dr. Iven Krämer Der PIANC Kongress 2018 in Panama stand unter dem Motto der engeren Verbindung globaler mari-timer Hubs („Connecting Global Maritime Hubs“), was einen wesentlichen Teil der Zukunftsentwick-lung der Häfen umfasst. Ebenso dazugehörig ist aber auch die Verbindung der maritimen Hubs mit dem Hinterland, denn diese garantiert letztlich die Schnittstellenfunktion der Häfen als Knotenpunkte globaler maritimer Supply Chains. In diesem Kon-text stellt der Beitrag zu „SHUNT-E 4.0 - Autono-mous zero emission shunting processes in port and hinterland railway operations“ (deutsch: Rang-E - Autonomes Rangieren auf der Hafenbahn) eine logistisch notwendige Ergänzung der überwiegend wasser- und strombaulichen Aspekte dar. Am Bei-spiel eines Innovationsprojektes zum autonomen Rangieren auf der Bremischen Hafeneisenbahn wird aufgezeigt, dass die Leistungsfähigkeit von Häfen im stetig wachsenden Wettbewerb heute mehr denn je von deren Anbindungen an das Hin-terland bestimmt wird. Ein wesentlicher Teil der europäischen Schienengü-terverkehre hat seinen Ursprung bzw. sein Ziel in einem See- oder Binnenhafen. Für Deutschland be-deutet dies, dass nahezu ein Drittel aller Güterzüge von oder zu den deutschen Seehäfen unterwegs ist. Unseren Häfen kommt damit für das System Schie-ne und die hier dringend erforderliche Innovations-orientierung eine deutlich größere Gestaltungsrolle zu, als die der reinen Schnittstelle von See- und Landtransporten und insbesondere die Häfen mit eigener Bahn-Infrastruktur stehen hier in besonde-rer Verantwortung. Insofern besteht die Zielrichtung der Bremischen Hafeneisenbahn, die im Container-Hinterlandtransport mit jährlich mehr als einer Milli-on TEU und nahezu 50 Prozent Bahnanteil bereits heute einen europaweit führenden Wert im Modal-Split aufweist, darin, die Möglichkeiten der Digitali-sierung umfassend aufzugreifen. Ein wesentlicher Schritt dafür wird ein modernes und transparentes IT System sein, das die im Markt vorherrschende Meinung, dass Häfen aus bahnbetrieblich-operati-ver Sicht undurchschaubar seien, vollständig auflö-sen wird. 1 Dieser Beitrag für die PIANC Deutschland basiert  auf einer eigenen, gleichlautenden  Veröffentlichung in der Zeitschrift Internationales Verkehrswesen, 69. Jahrgang, Heft 2, April 2017, S. 26-27. Trialog Publishers Verlagsgesellschaft in München. Er wurde entsprechend aktualisiert.Und ein weiterer für den gesamten Bahnsektor we-sentlicher Schritt liegt in der Optimierung und stu-fenweisen Automatisierung der bahnbetrieblichen Prozesse auf der letzten Meile bis hin zur Gestaltung vollständig autonomer Rangierprozesse. Hierfür wurde gemeinsam mit mehreren Partnern aus der Hafen-Industrie (Container-Terminalbetreiber Euro-gate, Automobil-Terminalbetreiber BLG, Eisenbahn-verkehrs- und Rangierunternehmen DB Cargo, Ei-senbahnverkehrs- und Rangierunternehmen evb), dem Verband deutscher Verkehrsunternehmen VDV und verschiedenen Forschungseinrichtungen (Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (ISL) Bremen, Institut IVE der TU Braunschweig, Institut für Produktion und Logistik BIBA aus Bremen) das Projekt Rang-E initiiert, das seit 2017 vom  Bundes-ministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur im Rahmen des Programms zur Förderung Innovativer Hafentechnologien (IHATEC) unterstützt wird. Die grundlegenden Überlegungen für einen autonomen Rangierbetrieb werden nachfolgend skizziert. Die Ausgangslage – „Seit Jahrzehnten bewähr-ter Bahnbetrieb“ Allgemein bekannt und zugleich erschreckend ist, dass der Bahntransport trotz seiner positiven Um-weltwirkung über die vergangenen Jahrzehnte ver-gleichsweise wenig innovationsorientiert war. Deut-lich wird dies aus der Hafenperspektive darin, dass ein Seeschiff mit einer Transportkapazität von heute bis zu 22.000 Containern nur wenige Minuten nach dem Anlegen im Hafen bereits be- und entladen wird. Ähnlich verhält es sich im Hinterlandverkehr mit LKW oder auch mit dem Binnenschiff. In diesen Fällen sind die hafenbetrieblich-logistischen Pro-zesse grundsätzlich so gestaltet, dass zwischen der Ankunft im Terminal und der Be- und Entladung der Waren keine Leerläufe und unnötige Wartezeiten entstehen. Um dies zu ermöglichen, erfolgte maß-geblich getrieben durch die Terminalbetreiber kon-tinuierlich eine Anpassung von Technologien und Prozessen. Anders verhält es sich leider im Bahn-verkehr, denn hier wird auf einen „seit Jahrzehnten bewährten Bahnbetrieb“ gesetzt. Konkret bedeutet dies, dass nach der Einfahrt eines Zuges in das Ha-fengebiet bzw. analog dazu auch in ein Inlandter-minal zunächst die Streckenlok vom Zug getrennt wird. Danach erfolgt der Transport der Züge bzw. Waggons per Rangierlok zu den Terminals, in de-nen zunächst Kontrollarbeiten am Zug und an der Ladung erforderlich werden. In der Konsequenz erfolgen die ersten Ladungsbe-wegungen an einem Güterzug erst Stunden nach der Ankunft im Hafengebiet. Ähnlich verhält es sich nach Abschluss der Ladearbeiten. Züge mit Im-portwaren benötigen durch die vorgeschriebenen - 112 -Rang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr -Autonomes Rangieren auf der Bremischen HafeneisenbahnBremsproben, durch Ladungskontrollen und Ran-gierarbeiten im Mittel etwa zwei Stunden, bevor sie das Hafengebiet zu ihren Zielorten im europäischen und im nationalen Güterverkehr verlassen können. Das bedeutet, dass die Schiene im Operation auf der letzten Meile deutlich benachteiligt ist und dies in erster Linie durch bahnbetriebliche Regelungen und Vorschriften. Im kombinierten Verkehr auf den europäischen Güterverkehrskorridoren ließe sich folglich allein durch eine Optimierung des Bahnbe-triebs auf der letzten Meile mindestens 20 Prozent Produktivitätssteigerung erzielen. Der Handlungsbedarf ist offenkundig und es er-scheint geradezu fahrlässig, dass viele der bisheri-gen Bahn-Innovationsvorstöße erfolglos geblieben sind. So sind automatische Kupplungen, automati-sche Bremsproben, Fernsteuerungen von Zügen, automatisierte Ladungskontrollen, Hindernisdetek-tionen und viele weitere bahntechnische Optimie-rungen längst technisch möglich bzw. erprobt. Sie konnten sich, von Einzellösungen abgesehen, am Markt bislang aber u.a. wegen aufwändiger Zulas-sungsprozesse nicht etablieren, so dass die Schie-ne ohne eine klare Hinwendung zu technischen Innovationen und digitalen Prozessoptimierungen im Verkehrsträgervergleich weiter zurückzufallen droht. Beispiel Hafenbahnbetrieb in BremerhavenDas diskriminierungsfrei zugängliche Hafen-Eisen-bahnnetz in Bremerhaven ist Teil des öffentlichen Infrastrukturunternehmens Bremische Hafeneisen-bahn. Es gehört zur Freien Hansestadt Bremen, die sich mit ihren betrieblichen und technischen Dienst-leistern um die Infrastruktur kümmert. Auf den Glei-sen der Bremischen Hafeneisenbahn verkehren inzwischen regelmäßig über 30 europäische Eisen-bahnverkehrsunternehmen und weitere 50 verfü-gen über entsprechende Nutzungsverträge. Diese Unternehmen verbinden die Bremischen Häfen mit den Zielen und Ursprungsorten im nationalen und europäischen Hinterlandverkehr.Zum Status quo übernehmen mehrere im Wettbe-werb zueinander stehende Rangierdienstleister die Aufgabe, die Züge bzw. Waggons, die in Bremer-haven vorwiegend mit Automobilen und Containern beladen sind, von den Einfahrtsgleisen zu den Um-schlagterminals und umgekehrt zu transportieren. Sie übernehmen diese Dienstleistung im Auftrag der jeweiligen Eisenbahnverkehrsunternehmen, die wiederum dafür Sorge tragen, dass die elekt-risch betriebenen Streckenlokomotiven mit den je-weiligen Lokführern für die Ein- und Ausfahrt aus dem Hafengebiet rechtzeitig zur Verfügung stehen. Aktuell werden am Standort Bremerhaven an 360 Tagen des Jahres im 24/7-System insgesamt 13 Rangierlokomotiven unterschiedlicher Bauart und unterschiedlichen Alters, vollständig auf Dieselba-sis betrieben.Zum Betrieb einer Rangierlok sind jeweils der Lok-führer und ein Rangiermitarbeiter notwendig. Die Einsatzplanung erfolgt über die ebenfalls vor Ort mit Büroarbeitsplätzen ansässigen Disponenten der entsprechenden Rangierunternehmen. Der ei-gentliche Fahr- und Rangierbetrieb erfolgt nach den Vorgaben der Betriebsführung der Bremischen Hafeneisenbahn, wobei die dortigen Disponenten die entsprechende Gleisnutzung vorgeben und die Fahrdienstleister auf den Stellwerken die Fahrtstre-cken festlegen und freigeben. Als weitere wesent-liche Beteiligte an den Hafeneisenbahnprozessen sind die Umschlagbetriebe bzw. Terminals zu nen-nen, da diese mit dem Beladen und Löschen der Waggons letztlich den Gesamttakt für die Zugbewe-gungen definieren. Grundsätzlich folgen in Bremerhaven die Lade-und Löschprozesse sowohl im Container- als auch im Automobilverkehr zuvor definierten Slotzeiten. Die tatsächlichen Abläufe berücksichtigen darüber hin-aus die jeweiligen Ladezustände der Waggons, so dass möglichst keine Leerläufe und Wartezeiten entstehen. Eine unmittelbare vertragliche Bezie-hung zwischen den Terminals, der Hafenbahn-Be-triebsführung und den Rangierdienstleistern besteht bislang jedoch nicht, so dass der Kommunikation und Abstimmung der Beteiligten untereinander eine besondere Rolle zukommt. Im Zuge dieser Kom-munikation wurde und wird auch gemeinsam über weitergehende Optimierungen des Bahnbetriebes nachgedacht und es wurde sich auf die langfristi-ge Zielrichtung eines autonomen Rangierbetriebes verständigt, z.B. auch, um dem wachsenden Nach-wuchsproblem von Lokführern Rechnung zu tragen. Zielstellung des autonomen Rangierbetriebes (Rang-E 4.0)Ein vollständig autonomer Rangierbetrieb ist als eine eher langfristige Perspektive zu bewerten, der zunächst verschiedenste Zwischenschritte der Prozessautomatisierung und auch die Schaffung entsprechender infrastruktureller und rechtlicher Voraussetzungen vorausgehen müssen. Ein maß-geblicher Zwischenschritt dazu wird die Einführung eines vollständig und zentral ferngesteuerten Ran-gierbetriebes sein, der bei einem aktiven Engage-ment aller am Bahnprozess Beteiligten bereits im kommenden Jahrzehnt nicht nur in Bremerhaven möglich ist.Die grundlegende Überlegung des Projektes „Shunt-E 4.0 - Autonomous zero emission shunting processes in port and hinterland railway operations“ besteht darin, den Gesamtprozess des Hafeneisen-bahn-Rangierbetriebes autonom zu gestalten. Im - 113 -Rang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr -Autonomes Rangieren auf der Bremischen HafeneisenbahnErgebnis dessen werden deutlich weniger Lokomo-tiven als bisher am Standort zum Einsatz kommen. Die elektrisch betriebenen autonomen Rangierloko-motiven Rang-E 4.0 werden die heute auf Grund mangelnder Abstimmung und Optimierung üblichen Leerfahrten nahezu vollständig vermeiden. Sie wer-den die Fahrtaufträge aufgrund einer vollständigen Vernetzung bzw. optimierten IT-Schnittstellen mit den Terminalbetrieben und mit der Hafeneisen-bahn-Betriebsführung sowie gegebenenfalls auch mit der DB Netz AG und den Eisenbahnverkehrs-unternehmen stets vorausschauend und kapazi-tätsoptimiert durchführen und so zu einer massiven Prozessoptimierung im Schienengüterverkehr bei-tragen. Konzepte aus aktuellen Innovationsfeldern wie Industrie 4.0, Internet der Dinge, Digitalisierung im Hafen und Selbststeuerung logistischer Einhei-ten finden hier ein spannendes praxisbezogenes Anwendungsfeld. Um diese Zielstellungen zu erreichen muss eine selbständig agierende Rangierlokomotive Rang-E 4.0 über sämtliche Statusinformationen der rele-vanten Eisenbahninfrastrukturunternehmen wie der Bremischen Hafeneisenbahn, der Hafen-Terminals aber natürlich auch der DB Netz AG verfügen, so dass sie stets einen vollständigen Überblick über die betriebliche Situation zum Status quo hat. Zu-gleich muss über standardisierte IT-Schnittstellen ein kontinuierlicher Zugriff auf Informationen zu den jeweiligen Systemzuständen mit Planungen und Störungen, zu den Lade- und Löschzeiten in den Terminals, zu geplanten Slots, zu den tatsächlichen An- und Abfahrtzeiten der Züge, zur Verfügbarkeit der Lokführer etc. gesichert werden. Auf Basis des-sen ist die autonom operierende Rangierlokomotive Rang-E 4.0 in der Lage, stets zu wissen, welche Rangieraufträge als nächstes, übernächstes und überübernächstes zu erledigen sind, wodurch sich automatisch eine optimierte Nutzung von Fahrstra-ßen und eine optimierte Belegung von Gleisen (In-frastrukturoptimierung) ergibt. Eine entsprechend smarte Rangierlok wird sich bzgl. der Aufträge mit den anderen Rangierlokomotiven gleicher Art ab-stimmen (z.B. im Sinne einer Auktion, wie sie zur Optimierung in selbststeuernden Systemen bereits eingesetzt wird), die notwendige Infrastruktur bu-chen und sie wird im Störungsfall in der Lage sein, diese weitgehend selbstständig im Verbund mit ih-ren „Kolleginnen“ aufzulösen. Im Vergleich zu den heute üblichen bahnbetriebli-chen Abläufen im Hafengebiet benötigt Rang-E kei-ne Pausen und natürlich wird sie dank eines Batte-riebetriebes emissionsfrei die Transportleistungen auf der letzten Meile im Hafengebiet erbringen. Selbstverständlich ist aber auch davon auszugehen, dass vor der Einführung eines solchen autonomen Rangierbetriebes auf der Bremischen Hafeneisen-bahn eine Vielzahl betrieblicher, eisenbahnrecht-licher, unternehmerischer, finanzieller und organi-satorischer Fragen zu klären ist. Genau dazu dient dieses Projekt. Das Gebot der StundeWie bereits dargestellt, ist die Zielstellung eines vollständig autonom betriebenen Rangierbetriebes auf einer der bedeutendsten europäischen Hafen-eisenbahnen (noch) eher symbolischer Natur, aber dennoch lassen sich mit dieser Perspektive erhebli-che Effizienzgewinne mit der konkreten Verfolgung und Umsetzung von Zwischenschritten erreichen. Von besonderer Bedeutung sind dabei die The-menfelder der Funkfernsteuerung von Lokomoti-ven sowie Automatisierungen in den Bereichen der Bremsprobe, der Kupplung, der Zugabfertigung, der Kontrolle der Zugkonfiguration, der Zugschlus-serkennung usw. In all diesen Bereichen gibt es technische Lösungen und zum Teil auch praktische Anwendungsfelder. Diese zum Wohle des gesam-ten Bahnsektors miteinander zu verbinden und zum gemeinsamen Durchbruch zu bringen, das ist das Gebot der Stunde. Es gilt folglich, den im Eisen-bahnsektor weit verbreiteten Ansatz des „Bewah-rens des Bewährten“ aufzubrechen und zu einer klaren Innovationsorientierung zu gelangen, wie sie im Bereich des Straßengüterverkehrs vollkom-men selbstverständlich ist. Das Ziel des Projektes liegt deshalb darin, die ersten Schritte auf dem Weg zur Realisierung dieser Vision in Angriff zu nehmen und den Einsatz von autonomen Rangierlokomo-tiven in den Häfen der Welt ab 2027 ausgehend von Bremen zu ermöglichen. Als Nebeneffekt wird dabei eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Häfen in ihrer Rolle als traditionellen Ei-senbahnhäfen in Kauf genommen, wenn nicht gar beabsichtigt. 

Rang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr - Autonomes Rangieren auf der Bremischen Hafeneisenbahn

http://henry.baw.de/bitstream/20.500.11970/107212/1/pianc-kongressbeitrag-panama-2018-12.pdf

Rang-E - Innovationen auf der letzten Meile im Bahnverkehr - Autonomes Rangieren auf der Bremischen Hafeneisenbahn

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