Schienengüterverkehr: europäisch, nachhaltig und attraktiv
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Schienengüterverkehr: europäisch,
nachhaltig und attraktiv
Shift 2Rail bündelt europaweit Forschung & Entwicklung im Schienen-
güterverkehr, um die Schiene zum Treiber des europäischen
Green Deal zu machen. Mit Digitalisierung und Automatisierung
können die Prozesse erheblich effizienter gestaltet werden.
Carlo Borghini, Geschäftsführer Shift2Rail
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ten dargestellt. Eine Übersicht über die Interde-
pendenzen der vier Forschungs-&Entwicklungs-
Homepageveröffentlichung unbefristet genehmigt für Shift 2Rail /
bereiche gibt Grafik 2.
TD 5.1: Flottendigitalisierung und Automa-
tisierung: Dieser Bereich konzentriert sich auf
Themen wie zustandsbasierte Wartung (Condition
Based Maintenance – CBM), Digitale Automati-
sche Kupplung (DAK), automatisierter Güterzug
(Automated Train Operation – ATO) und Fahreras-
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sistenzsysteme.
TD 5.2 Digital Transport Management: Dieser
Bereich befasst sich mit verbesserten Methoden für
Grafik: Shift2Rail
die Fahrplanplanung, Echtzeit-Yard-Management
und Einzelwagenladungssystem, Echtzeit-Netz-
management und intelligente Video-Gates.
TD 5.3 Smart Freight Wagon Concepts: Dieser
Grafik 1: Die S2R-Vision Bereich konzentriert sich auf neue Fahrwerkskon-
für den Schienengüter- Shift2Rail ist Teil des europäischen Forschungs- zepte, Telematik und Elektrifizierung von Güter-
verkehr in Europa
programms Horizon 2020 und unterteilt sich in wagen bis hin zu einer On Board Wagon Control
fünf Innovationsprogramme. Das Innovationspro- Unit mit GNSS, Cargo Control Monitoring (u.a.
gramm 5 (IP5) beschäftigt sich mit Technologien Temperatur und Feuchtigkeit) und Schlüsselpara-
für einen nachhaltigen und attraktiven europäi- meter wie Kilometerstand oder ECM-Revisionen.
schen Schienengüterverkehr. Dort werden Inno- TD 5.4 Neue Antriebe: Dieser F&E-Bereich soll
vationen für den Schienengüterverkehrssektor neue Konzepte für Antriebssysteme auf der letzten
in Europa entwickelt, erprobt und zur Marktreife Meile, lange Züge bis 1500 m, die Güterzug-
herangeführt. IP5 bietet damit einen einzigartigen lokomotiven der Zukunft und die Hybridisierung
Rahmen für die Zusammenarbeit zwischen Eisen- von alten Rangierloks liefern.
bahnunternehmen, Lieferanten der Infrastruk- Im Folgenden werden Technologieschwer-
turbetreiber und der Forschungsgemeinschaft. punkte näher betrachtet.
Grafik 1 veranschaulicht die gemeinsame Vision
von Shift2Rail für den Güterverkehr der Zukunft.
Digitale Automatische Kupplung (DAK)
Der Schienengüterverkehr hat heute mit Ein-
Vier F&E-Schwerpunkte schränkungen bei Zugdynamik und Gewicht auf-
Diese Vision spiegelt sich in der Struktur von IP5 grund der Schraubenkupplungen zu kämpfen. Sie
wider. Das Innovationsprogramm ist in vier For- erfordern eine manuelle Handhabung im Betrieb.
schungs- und Entwicklungsbereiche unterteilt, die Diese manuelle Handhabung begrenzt die Schnel-
so genannten Technischen Demonstratoren (TDs). ligkeit des Rangierbetriebs und setzt das Personal
Diese Technischen Demonstratoren zielen darauf gleichzeitig potentiell gefährlichen Situationen
ab, Lösungen bis zum Technologie-Reifegrad Stu- aus. Hinzu kommt, dass Güterwagen heute vonei-
fe 6-7, also bis zur Entwicklung von Demonstra- nander isolierte Einheiten sind, die nur die Brems-
toren für Pilotprojekte, und für unterschiedliche leitung gemeinsam haben. Dadurch verringern
Marktbedürfnisse und -segmente zu liefern. Die sich die Steuerungs- und Kontrollmöglichkeit des
vier F&E-Bereich sind im Folgenden in Stichwor- Zugverbundes während des Betriebs. Wichtige
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Grafik: Shift2Rail
Grafik 2:
Interdependenzen der
/
F&E bei den Technischen
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Demonstratoren
Betriebsdaten, die an die für die Instandhaltung Verteilung von Bremsleitung, Stromleitung und
zuständigen Stellen (ECM) gemeldet werden Steuerung erreichen soll, mit der ein Zugverbund
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müssen, wie beispielsweise der Kilometerstand, besser gesteuert und bedient werden kann.
können dadurch nicht digital auf dem Güterwa- Die DAK ermöglicht eine Produktivitätsstei-
gen gespeichert und nicht an ein Flottenmanage- gerung in den Rangierbahnhöfen und in den Ter-
mentsystem mit Zugriff auf die TAF TSI-Refe- minals. Die Umschlagzeiten werden minimiert
renzdatenbank für rollendes Material übermittelt und der Durchsatz erhöht. Die DAK kann als Vo-
werden. raussetzung für die Digitalisierung und Automa-
Shift2Rail arbeitet an einem europäischen tisierung der europäischen Güterbahn angesehen
DAK-Konzept, das nicht nur ein ferngesteuer- werden, denn sie legt den Grundstein für einen
tes, automatisches Kuppeln und Entkuppeln intelligenten Güterzug. Nebenbei bringt sie Vor-
ermöglicht (Typ 5), sondern auch die optimale teile für verschiedene Stakeholder:
info@vtg.com • www.vtg.com
CONNECTING WORLDS. WITH MOBILE INFRASTRUCTURE.
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Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU): pro- die Vorteile des Gesamtsystems tatsächlich zum
fitieren von geringeren Rangierkosten, erhöhter Tragen kommen können. Wieviel Lokomotiven
Wagenverfügbarkeit, erhöhter Systemgeschwin- umgerüstet werden müssen, hängt von verschien-
digkeit und der Überwachung des kompletten Zu- den Faktoren, unter anderem von den Geschäfts-
ges. modellen, ab.
Personal: Erhebliche Verbesserung der Ar- Über die spezifische Forschungs- und Ent-
beitsbedingungen beim Rangieren, da potentiell wicklungsarbeit hinaus, die im Rahmen der ein-
gefährliche Arbeiten wegfallen zelnen Projekte geleistet wird, kann Shift2Rail die
Infrastrukturbetreiber: u.a. erhöhte Fahrweg- Plattform werden, die den Sektor zusammenbringt
kapazität, Feststellung der Zugintegrität als Vor- und einen umfassenden gesamteuropäischen Mas-
aussetzung für ETCS L3, erhöhte Entgleisungssi- terplan für die Einführung der DAK erstellt, auf der
cherheit, bessere Nachverfolgung für ECMs. Grundlage einer soliden Kosten-Nutzen-Analyse.
Management der Rangierbahnhöfe und Ter- Dies würde auf den auf nationaler Ebene, zum Bei-
minals: kürzere Abfertigungszeiten erhöhen die spiel in Deutschland und der Schweiz, erzielten
Kapazität. Fortschritten aufbauen und in Zusammenarbeit
Die Erprobung der DAK im Rahmen von mit nationalen Projekten erfolgen.
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Shift2Rail erfolgt unter verschiedenen Bedingun- Ein europäischer Demonstrator zur Bewer-
gen (statisch, dynamisch, auf der Teststrecke und tung der DAK-Alternativlösungen könnte den
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auch im realen Betrieb) und soll die Machbarkeit Weg ebnen, um Einschränkungen oder Zwänge
der Lösung beweisen. bei Betrieb, Finanzierung und Rahmenbedingun-
Zusätzlich zu der von Shift2Rail finanzier- gen anzugehen, ebenso wie Fragen zu Güterver-
ten technologischen Entwicklung einer DAK Typ kehrskorridoren, Arten von Verkehren, potenzielle
5 (also mit automatischem Entkuppeln) werden Finanzierungsmöglichkeiten und relevante An-
weitere Lösungen zur Verfügung stehen. Auf der wendungsfälle. Ein Prototyp und erste Ergebnisse
Grundlage transparenter Kriterien kann dann be- sind im Herbst 2020 zu erwarten.
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wertet werden, ob man den Anforderungen zur
Verwirklichung eines intelligenten Schienengüter- Condition Based Management
verkehrs als Schlüsselkomponente der integrierten Die zustandsbasierte Instandhaltung (Condition
logistischen Wertschöpfungskette besser gerecht Based Maintenance – CBM) spielt im Zukunfts-
werden kann. Denn der Schienengüterverkehr szenario von Shift2Rail eine entscheidende Rolle.
hat die Pflicht, die ihm zugewiesene Rolle bei der Dabei werden die verfügbaren Technologien auf
Verwirklichung des Green Deal zu spielen. Die ent- alle Lokomotiven und Güterwagen angewandt und
scheidende Herausforderung ist dabei die Einfüh- kosteneffiziente IoT-Elemente und Sensoren ge-
rung der Digitalen Automatischen Kupplung bei nutzt. Dies ermöglicht eine ständige Übertragung
rund 600.000 Güterwagendie notwendig ist, damit von Standort-, Diagnose- und Zustandsdaten von
Die Aufgabe ist gewaltig: damit die Vorteile einer Digitalen
Automatischen Kupplung (DAK) schnell zum Tragen kommen kön-
nen, müssen europaweit innerhalb kurzer Zeit 600.000
Güterwagen umgerüstet werden.
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Grafik: Shift2Rail
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Grafik 3: Augenblick-
liche Dauer von Pro-
zessen im SGV
Güterwagen und Lokomotiven. Somit stehen beim und werden durch Kilometer, Kalendertage und
Einsatz alle wichtigen Informationen in Echtzeit Betriebsstunden ausgelöst. Das führt zu hohen
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zur Verfügung. In einer Flotten-Leitzentrale wer- Material- und Arbeitskosten sowie zu einer ver-
den diese Daten dann kontinuierlich zusammen- minderten Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit so-
gefügt und analysiert. wohl von Lokomotiven als auch von Güterwagen.
Instandhaltungsstrategien im Betrieb waren Die Ausgangsbasis von CBM innerhalb
und sind auch heute noch aufgrund fehlender Zu- von Shift2Rail war die Forschungs- und Ent-
standsüberwachungsdaten meist präventiv und wicklungsarbeit an einem Instandhaltungspro-
korrektiv, ohne dass Digitalisierungsstrategien wie gramm, das auf einer bestimmten Lokomotive
z.B. automatisierter Informationsaustausch oder und ausgewählten Komponenten basierte. Die
Konfigurationsmanagement eingesetzt werden. erste Innovationsaktionswelle konzentrierte sich
Wartungsintervalle sind heute oft flottenbasiert dabei auf:
EXE ERMEWA PUB GRAIN 180x85mm.pdf 1 22/04/2020 11:03
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Grafik: Shift 2 Rail
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Grafik 4: Wie die
S2R-Innovationen
die Prozesse im SGV
beschleunigen
▪ die Entwicklung von CBM-Strategien und Rollen und Verantwortlichkeiten im Zusam-
einer High-Level-Architektur: beispielsweise menspiel von Anlagen-, Flotten- und Instand-
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die Analyse der aktuellen Prozesse, die Spezi- haltungsmanagement. Diese neue Arbeitsweise
fikation von CBM-Berichten und Datenanfor- basiert auf strukturierter Datenverarbeitung,
derungen, die Definition von Anwendungs- statistischer und empirischer Analyse und der
fällen, CBM-Strategie und Komponenten so- Entwicklung von Prognosen, die auf IT und neu-
wie die Einspeisung und Analyse aller Daten. ronalen Netzen basieren. So sind beispielsweise
▪ Kontinuierliche Optimierung des Wartungs- die Wartungsintervalle komponentenabhängig
programms: Analyse der Top-Komponenten, Zu- und werden durch den tatsächlichen Verschleiß
ordnung aller relevanten Wartungsmaßnahmen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
zu den Komponenten sowie Analyse der Daten. ausgelöst.
▪ Anwendung eines zustandsbasierten und Die in der zweiten Phase entwickelten Con-
vorausschauenden Wartungsprogramms: bei- dition Based and Predictive Maintenance Strate-
spielsweise die Definition eines Zielprozesses gien basieren auf intelligenten Lokomotiven, die
einschließlich des Genehmigungsprozesses; GPS-Betriebs- und Zustandsdaten übermitteln.
der Vergleich von Ist- und Schwellenwerten und Auf diese Weise werden alle automatisierten Pro-
die daraus folgende Ableitung spezifischer War- zesse und Daten digitalisiert, wodurch ein zen-
tungsaufgaben. tralisiertes und effizientes CBM-Management
In der zweiten Phase werden die erzielten von Flotten im Schienengüterverkehr möglich
Ergebnisse auf weitere Komponenten und An- wird. Mit der Zusammenführung aller Daten
lagen skaliert. Darüber hinaus werden neue in einer Flotten-Kontroll-Zentrale kann die ge-
Anwendungsfälle auf europäischer Ebene iden- samte Flotte überwacht und gesteuert werden.
tifiziert. Die zweite Phase besteht somit aus:
▪ der Analyse der relevanten Anwendungsfälle Management in Echtzeit
für eine große Anzahl von Flotten in mehreren Rangierbahnhöfe und Terminals spielen als Gü-
europäischen Ländern (einschließlich Deutsch- terverkehrsknotenpunkte eine Schlüsselrolle im
land, Polen, Großbritannien und Frankreich), gesamten System des Schienengüterverkehrs.
▪ der Analyse von neuen, bisher nicht genutzten Die Gesamtgeschwindigkeit eines Verkehrs wird
Anwendungsfällen und Geschäftsmöglichkeiten sehr stark von der Effizienz der Prozesse in Ran-
im Zusammenhang mit Condition Based Main- gierbahnhöfen und Terminals beeinflusst. Zur
tenance und Zeit ist das Management, sowohl des Einzelwa-
▪ Komponentenspezifischen Analysen und einem genladungsverkehrs als auch des multimodalen
benutzerzentrierten Entwurf von Dashboards für Verkehrs, in der Regel nicht gut in die Netzpla-
Condition Based Maintenance. nung der Infrastrukturbetreiber integriert. Au-
Mit den oben genannten ersten End-to-End- ßerdem sind Rangierbahnhöfe und Terminals
Lösungen für Condition Based Maintenance noch zu wenig digitalisiert und automatisiert,
ergeben sich neue Geschäftsprozesse und neue obwohl dies den Schienengüterverkehr bei der
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Europa
notwendigen kurzfristigen Planung in diesem und vorhersehbaren Umschlag von Ladungsein-
Sektor – insbesondere im Vergleich zum Perso- heiten (Containern, Wechselbehältern, Sattelauf-
nenverkehr – in hohem Maße unterstützen wür- liegern) zwischen verschiedenen Verkehrsträgern.
de. Diese Technologie existiert bereits und ist im Stra-
In der Vision von Shift2Rail für den Schienen- ßengüterverkehr weit verbreitet. Die Herausforde-
güterverkehr wird eine intelligente Echtzeit-Ent- rung bestand für Shift2Rail darin, sie an die Welt
scheidungsfindung als strategisches Element der des Schienengüterverkehrs anzupassen.
Automatisierung und Optimierung in Güterver- Das IGV-System macht jedes Mal ein Bild,
kehrsknotenpunkten gefordert. Sie sucht, folgen- wenn ein Güterwagen vor einer Kamera vorbei-
de Ziele zu erreichen: fährt, und liest den RFID-Tag des Güterwagens
▪ Die Erlangung eines gemeinsamen Ver- aus, der den Wagen eindeutig identifiziert. Dann
ständnisses des Betriebs und der Entschei- gleicht das System die Daten aus beiden Quellen
dungsprozesse in den Knotenpunkten, ab, und eine Web-Schnittstelle erfasst in Echt-
▪ Die Ermittlung der Bedürfnisse und Restrik- zeit alle relevanten Ladungsinformationen sowie
tionen der Stakeholder beim Aufbau von Echt- EVU-Business-Code, BIC/ILU-Code, UIC-Wagen-
zeit-Systemen sowie die Definition des Zielsystems nummer usw. Ziel von Shift2Rail ist es, IVG an
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für die pünktliche Erfüllung der Anforderungen an zwei Pilotstandorten zu installieren – eines auf
die Echtzeitplanung, -verfolgung und -steuerung einem Rangierbahnhof und ein zweites in einem
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zur Optimierung des Betriebs in Rangierbahnhö- Hafenterminal. Demonstrationsaktivitäten sind
fen und Terminals für 2021 in Deutschland und Schweden geplant.
▪ Die Analyse von Best Practices für den Einsatz
von Simulations- und Optimierungssoftware zur Kein Green Deal ohne die Schiene
Automatisierung von Entscheidungsprozessen Alle oben vorgestellten Technologischen Demons-
und die Definition von Anforderungen an eine tratoren belegen die Schlüsselrolle, die Forschung
Echtzeitsimulation bei Rangierbahnhöfen und Innovation bei der Unterstützung des lau-
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▪ Die Definition eines Demonstrators für Real fenden Transformationsprozesses im Schienen-
Time Yard Management güterverkehr spielen (siehe heutige (Grafik 3) und
Zurzeit hängen Entscheidungen stark vom zukünftige (Grafik 4) Prozesszeiten im SGV). Wie
Wissen des Disponenten und den betrieblichen schon bei der Verleihung des Europäischen Ei-
Gegebenheiten ab. Dieser Prozess ist heute nicht senbahnpreises im Februar betont wurde, gibt es
mit der Gesamtnetzplanung koordiniert. Daher keinen Green Deal ohne die Schiene. Dies gilt ins-
würde ein System, das die Disponenten aktiv über besondere für den Schienengüterverkehr, der eine
die Folgen möglicher Entscheidungen informiert, entscheidende Rolle bei der Unterstützung einer
die Betriebseffizienz im Schienengüterverkehr er- nachhaltigen und digitalen Logistikkette spielt.
heblich verbessern.
Intelligente Video Gates An diesem Artikel mitgewirkt haben: Manuel Alarcon (Shift2Rail); Gi-
Intelligente Video-Gates (IVG) sind für die Opti- orgio Travaini (Shift2Rail); Molley Morgan ( DB ); Julio Galipienzo (
mierung und Automatisierung von Rangierbahn- CAF ); Leiter TD 5.1 Baseliyos Jacob (DB Cargo); Leiter TD 5.2 Anders
höfen und Terminals relevant, um deren Kapazität Ekmark, Magnus Wahlborg und Jan Bergstrand (Trafikverkt); Leiter
sowie den Durchsatz zu erhöhen. Sie ermöglichen TD 5.3 Jaizki Mendizabal (CEIT) und Leiter TD5.4 Andrea Mazzone
den effizienten, also kostengünstigen, schnellen (Bombardier Transportation). Übersetzt von Dagmar Rees. •
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