Kein Folientitel

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Kein Folientitel
Übung: Interoperabilität
Übungsgliederung
• Verkehrsentwicklung in Europa
• Probleme des internationalen Bahnverkehrs
• Beispiele für Systemgrenzen
• Systeme zur Überwindung von technischen Grenzen
• Aktuelle europäische Hochgeschwindigkeitsstrecken
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Entwicklung des Personenverkehrs in der EU
Quelle: Amt für amtliche Veröffentlichungen
der Europäischen Gemeinschaften
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Entwicklung des Güterverkehrs in der EU
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Quelle: Amt für amtliche Veröffentlichungen
der Europäischen Gemeinschaften
In Deutschland und Frankreich werden jeweils rund 20 %
des
nationalen Landverkehrs auf der Schiene abgewickelt.
Der Anteil am Landverkehr zwischen diesen beiden
Ländern liegt jedoch nur bei 6%.
Gründe?
Olivier Silla, Verwaltungsrat bei der
Europäischen Kommission
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Barrieren für den internationalen Eisenbahnverkehr
Unterschiedliche Bahnstromsysteme
Unterschiedliche Leittechnik
Unterschiedliche zulässige Radlasten
Verschiedene Anforderungen an Zugführer
Verschiedene Spurweiten und Lichtraumprofile
Verschiedene administrative Anforderungen
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Barrieren für den internationalen Eisenbahnverkehr
Technische Hemmnisse:
Grenzbedingte Betriebsstörungen.
• 5 verschiedene Stromsysteme
• 16 verschiedene Signalsysteme
• 3 verschiedene Spurweiten
• Unterschiedliche Lichtraumprofile
• Rechts-, Linksverkehr
• Lokwechsel
• Lokführerwechsel
• Wagenuntersuchung
• Prüfung und Übergabe der
Frachtdokumente
• Zoll- und Gefahrengutformalitäten
Ungleiche Zugangsbedingungen für
ausländische Bahnbetreiber:
Unzureichende Kooperationsbereitschaft:
• Technische Sicherheitserfordernisse
• Lizenzgewährung
• Fahrzeugzulassung (bis zu 40 Monate und
750.000 € je Lok! 1))
• Trassenzuweisung
• Trassennutzungsgebühren
• Fahrplangestaltung und
Ressourceneinsatz
• Infrastrukturausbau
• Informationssysteme
• Angebotskoordination und Vermarktung
• Preisbildung und Verrechnung
Quellen: Cornelius
1) DB AG
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Barrieren für den internationalen Eisenbahnverkehr
 Italien verlangt, dass der Zeiger des DruckluftManometers in Lokomotiven rot sein muss, in allen
anderen Ländern ist er jedoch schwarz.
 Österreich besteht auf einem Außenspiegel für Züge, den
es in anderen Ländern nicht gibt.
 Feuerlöscher müssen in Italien mit Pulver, in Österreich
mit Schaum und in Dänemark mit Kohlendioxid gefüllt
sein – in diesen Ländern benötigen die Bahnunternehmen
für die jeweils anderen Löschertypen eine besondere
Genehmigung!
Quelle: Allianz pro Schiene, Bahn frei für Europa, 2005
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Bahnstromsysteme innerhalb der EU
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Bahnstromsysteme ausgewählter Länder
Land
1~ 16 2/3 Hz
Belgien
China
Dänemark
Deutschland
Finnland
Frankreich
Griechenland
Großbritannien
Holland
Indien
Irland
Italien
Japan
Luxemburg
Nord Korea
Norwegen
Österreich
Polen
Portugal
Rußland
Schweden
Schweiz
Slowakei
Spanien
Süd Korea
Tchechei
Türkei
Ungarn
USA
1~ 25 Hz
Wechselstrom
1~ 50 Hz
1~ 60Hz
Gleichstrom
3~ 16 2/3 Hz
3~ 50 Hz
3 kV
25 kV
25 kV
25 kV
25 kV
25 kV
15 kV
15 kV
Versuche (1903)
20 kV
1,5 kV
25 kV
25 kV
20 kV
25 kV
15 kV
15 kV
20 kV
6,5 kV
11 / 15 kV
11 / 15 kV
25 kV
25 kV
25 kV
25 kV
25 kV
25 kV
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
66 kV
0,75 kV
1,5 kV
1,5 kV
1,5 kV
1,5 / 3 kV
0,6 / 0,75 / 1,5 kV
3 kV
3 kV
3 kV
0,6 / 3 kV
1,5 kV
3 kV
25 kV
25 kV
12 kV
1,5 kV
0,75 / 0,8 / 3 kV
25 kV
0,6 / 0,9 / 1,2 / 1,5 kV
1,5 / 3 kV
1,5 / 3 kV
0, 8 / 1,5 / 2,4 kV
1,5 / 3 kV
Stand der Elektrifizierung ausgewählter Länder
Land
Österreich
Belgien
China
Dänemark
Deutschland
Finnland
Frankreich
Großbritannien
Indien
Italien
Japan
Niederlande
Norwegen
Polen
Rußland
Schweden
Schweiz
Spanien
Gesamtstreckenlänge [km]
6257
3396
54000
2775
42812
5859
32374
16596
124894
19538
23489
2757
3999
27381
88716
15322
4575
14342
Elektrifizierung [km]
3640
2363
8434
440
16573
1993
13741
4988
23033
11198
15121
1991
2370
12112
38600
11819
4593
7534
Elektrifizierung [%]
58
70
16
16
39
34
42
30
18
57
64
72
59
44
44
77
100
53
Stand: 2000
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Bahnstromsysteme - Übersicht
Wechselstrom
Gleichstrom
dreiphasig*)
einphasig
250 V
500V
16 2 3Hz, 15 kV
16 2 3Hz, 6 kV
25 Hz, 12 kV
16 2 3Hz, 20 kV
50 Hz, 25 kV
600 V
750 V
50 Hz, 20 kV
1200 V
50 Hz, 50 kV
50 Hz, 66 kV
1500 V
60 Hz, 25 kV
*) Drehstrom
60 Hz, 50 kV
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
3000 V
Bahnstromsysteme - Anwendung
Hauptbahnen
16 2 3Hz, 15 kV
50 Hz, 25 kV
Nahverkehr
• U-Bahnen
• S-Bahnen
• Straßenbahnen
1500 V
16 2 3Hz, 15 kV
3000 V
50 Hz, 25 kV
600 V
750 V
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Grubenbahnen
250 V
500V
Zugleitsysteme innerhalb der EU
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Europäische Leitsysteme
Interoperabilität
der Leittechnik soll
europaweit mittels
ERTMS bzw. ETCS
unter Zuhilfenahme von
GSM-R erzielt werden
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Quelle: JZ (S+D)
Eisenbahnwesen in neuem Umfeld
• Marktorientierung
• Modernisierung/Investitionen
• industrielle Umstrukturierungen
• EU „Eisenbahnpakt“, Revitalisierung des Eisenbahnsektors
• EU Erweiterung, mehr (Wirtschafts-)Verkehr
• Standardisierung auf europäischer Ebene
• Linienproduktion höherer Serien
• „Liberalisierung“ - freier diskriminierungsfreier Netzzugang
• Senkung von Betriebskosten (Instandhaltung) und Investitionskosten,
Erhöhung der Sicherheit und technischen und betrieblichen
Verfügbarkeit
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Problemfelder
• Geschichtliche Entwicklung nationaler Eisenbahninfrastrukturen
• Technischer Bestand/Zustand
• Interessenkonflikte
(Betreiber untereinander, Bahnindustrie, nationale und internationale
Aufsichtbehörden)
• Beteiligte Stellen: Bisher bi- / trilaterale Abkommen für
grenzüberschreitenden Verkehr
• europäische/internationale Normen und Vorschriften
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Zur Stärkung des (Gesamt-)Europäischen Eisenbahnverkehrs sollen Intermodalität
und Interoperabilität beitragen.
„Interoperabilität bezeichnet den Zustand einer einheitlichen oder zumindest verknüpfbaren und
harmonisierten Funktionsweise zusammenwirkender Systeme“ 1)
„Ohne Interoperabilität bleibt der freie Netzzugang Makulatur, erst wenn Eisenbahnverkehrsunternehmen
in die Lage versetzt werden, mit ihren Zügen große Teile des Europäischen Netzes ohne
nennenswerte technische und betriebliche Hürden zu befahren, wird die Bahn eine Chance haben,
sich im Güterverkehr gegen den LKW behaupten zu können, der den Systemvorteil der
Interoperabilität seit jeher besitzt.“ 2)
Interoperabilität bedeutet, dass jedes Eisenbahnunternehmen mit seinen Fahrzeugen und seinem
Zugpersonal in Netzen anderer Eisenbahnunternehmen fahren kann.
• kein Stop an den Grenzen
• kein Lokwechsel an den Grenzen
• kein Wechsel des Triebfahrzeugführers
• keine anderen Aktivitäten des Triebfahrzeugführers beim Grenzübertritt, als durch das European Train
Control System (ETCS) definiert)
1) Wolfgang Kurz in EI 9/2006
2) Prof. Pachl in EI 6/2003
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Einteilung der Interoperabilität
Technische Interoperabilität
• mechanisches Zusammenwirken Fahrzeug-Fahrweg
• Bremsvermögen der Züge
• Bahnstromsysteme Zugbeeinflussung…
Betriebliche Interoperabilität
• Historisch entstanden verschiedene
Definitionen der Betriebsführung
(Zugfahrt/Rangierfahrt), Organisation
der Fahrdienstleitung, ...
• Allein in Deutschland zwei
verschiedene Signalbücher!
Harmonisierung
• Europäisches
Zugbeeinflussungssystem ETCS
• Digitaler Zugfunk
GSM-R
Mehrfachausrüstung
fahrzeugseitig
fahrwegseitig
(nur in wenigen
Fällen wirtschaftlich)
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Ziel: Einheitliche europäische
Definition Fahrerlizenz
Aber auch:
• Rechtsvorschriften zum Schutz der
Fahrgäste im internationalen Verkehr
• Einheitliche Zugangsbedingungen,
neue Regeln für Netzzugang
Gremien der Europäischen Vereinigung für die
Eisenbahninteroperabilität (AEIF)
Verbände
Betreiber
• EU
• AEIF (UIC und UNIFE)
• nationale „benannte Stellen“; für
Deutschland EBC (EBA)
• UITP
• GEB/ETF
• ...
•
•
•
•
•
•
DB AG
SNCF
SBB
ÖBB
FS
...
Staaten
Hersteller
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Deutschland
Italien
Großbritannien
Frankreich
...
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Siemens
Bombardier
Alstom
diverse Zulieferer
...
Hierarchie der europäischen Spezifikationen
Richtlinie 96/48/EG
verabschiedet durch Europäische Gemeinschaft
Technische Spezifikation Interoperabilität (TSI) für 8 Teilsysteme
Keine Festlegung auf bestimmte Technologie, erstellt durch AEIF
(UIC als Vertretung der Bahnbetreiber und UNIFE als Vertretung der Bahnhersteller)
•
•
•
•
Strukturelle Teilsysteme
Infrastruktur
Energie
Zugsteuerung,
Zugsicherung, Signalgebung
Fahrzeuge
Betriebsbezogene Teilsysteme
• Instandhaltung
• Umwelt
(fremde TSI)
• Betrieb
• Fahrgäste
(fremde TSI)
Änderung Europäischer Normen
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Begriffe und Ziele
Die beiden Hauptziele der Richtlinie 96/48/EG
•
•
Schaffung des institutionellen Rahmen für die Angleichung der technischen Systeme der
Mitgliedsstaaten, in dem grundlegende Anforderungen für das transeuropäische
Hochgeschwindigkeitsbahnsystem rechtlich verbindlich festgelegt werden.
Förderung eines offenen, wettbewerbsorientierten Marktes der Bahnindustrie in Europa,
damit sie ihre Wettbewerbsfähigkeit auf dem Weltmarkt verbessern kann.
Ziele der TSI (30.05.2002): Revitalisierung der Bahn durch
•
•
•
•
•
1)
Entstehung eines europaweiten Binnenmarktes für Eisenbahnmaterial;
Positive Auswirkungen auf die Umwelt durch Erhöhung des Marktanteiles der Bahn
gegenüber anderen Verkehrsträgern
Steigerung der Mobilität und der wirtschaftlichen Integration
Verbesserung der Sicherheit durch Einführung einheitlicher Standards/Systeme bzgl.
Zugsteuerung und Zugsicherung
Steigerung der Produktivität des Eisenbahnsektors durch eine bessere Nutzung der
bestehenden Infrastrukturen
1) Patricio Grillo, Hauptverwaltungsrat
bei der Europäischen Kommission
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Geltungsbereich Richtlinie 96/48/EG
Die Regelungen und Vorgaben zur technischen Harmonisierung der verschiedenen Systeme werden in
den Technischen Spezifikationen Interoperabilität festgelegt.
In den TSI werden:
• die grundlegenden Anforderungen an die Teilsysteme und ihre Schnittstellen beschrieben
• die Eckwerte für die Erfüllung der grundlegenden Anforderungen festgelegt
• die Interoperabilitätskomponenten und -schnittstellen zur Schaffung europäischer Spezifikationen und
Normen definiert
• die Module zur Bewertung von Konformität und Gebrauchstauglichkeit bestimmt
wegen der Langlebigkeit von Investitionen im Bahnbereich wird die in den TSI beschriebene
Kompatibilität nur zwischen neu gebauten oder modifizierten Strecken und den auf diesen
verkehrenden Fahrzeugen hergestellt
Zwingende Berücksichtigung der Festlegungen der TSI bei:
Infrastruktur
• HGV-Neubaustrecken ab 250 km/h
• HGV-Ausbaustrecken für 200 km/h (Richtwert)
• Verbindungsstrecken des Transeuropäischen Netzes (TEN) mit geringerer Geschwindigkeit
(Anschlussstrecken)
Fahrzeugen
• Hochgeschwindigkeitszüge ab 250 km/h
Ein Umbau vorhandener Strecken oder Fahrzeuge wird nicht gefordert.
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Europäisches Hochgeschwindigkeitsnetz
Stand 2005
Hochgeschwindigkeitsstrecken
Quelle: UIC
geplanter Stand 2020
Ausbaustrecken
noch umzurüstende Strecken
Juni 2001: 3.000 km Neubaustrecken; Plan 2010: 9.000 km
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Kriterien zur Infrastruktur
• Bahnstromsystem
- Spannung
- Frequenz
- Oberschwingungen
- Toleranzen
- Strombelastbarkeit
- Leistungsfaktor
- Erdungskonzept/Potentialausgleich
- Schutzkoordination/-konzept
- elektromagnetische Verträglichkeit
- Nutzbremsung/Rückspeisung
- Unterwerks-/Speisekonzept
- Oberleitungsbauform
- Stand der Elektrifizierung
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
• Spurweite
• Schienenprofil
• Leittechniksystem(e) und geometrische
Anordnung
• Lichtraumprofil
Kriterien zu Betrieb/Fahrzeugen
Betrieb
Fahrzeuge
• Personal
• Betriebsführung
- Geschwindigkeit
- Priorisierung
- Trennung der Verkehre
(jeweils eigene Korridore für
Güter- und Personenverkehr)
- Anpassung der
Grenzkontrollen
• Betreiber
• Vorschriften
• Abrechnung der
Verkehrsleistung
• Spurweite
• Radprofil
• Stromabnehmer
- Bauform/geometrische
Ausführung
- Kontaktkraft
- Strombelastbarkeit
- Schwingungsverhalten
- Verschleißverhalten
• Leittechniksystem(e) und
geometrische Anordnung
• Bedieneinheit (MMI)
• Neigezugtechnik
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
TSI Fahrzeuge
• Gleisbeanspruchung (max. vertikale dynamische Radlast, max. Querkraft, max. Beschleunigung
und Verzögerung als Längskräfte, statische Radsatzlast, ...)
• Zugkonfiguration und -länge (nicht trennbare Zweirichtungs-Triebzugeinheiten, allein oder in
Mehrfachtraktion gekuppelt, Triebzugeinheiten verschiedener Hersteller, Bauarten oder
Netzabschnitte müssen nicht untereinander kuppelbar sein, maximale Länge: 400m, ...)
• Fahrzeugbegrenzungslinie (GB oder GC nach UIC 505-1, je nach Strecke)
• Bremsanlagen (spezifiziert nach verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen, elektrodynamische
Bremse nur unabhängig von Oberleitung, lineare Wirbelstromstrecken nur auf Strecken, auf denen
zugelassen, ...)
• Mechanische Festigkeit (vertikale statische Festigkeit inkl. Nutzlast * 1.3, statische
Druckbelastung auf Höhe der Kupplungslager 1500 kN, passive Sicherheit durch konstruierte
Crashfestigkeit, ...)
• Außengeräusche (Pegel im Stand in Bahnhöfen maximal 65 dB(A)/70 dB(A), bei 250 km/h 88
dB(A), bei 300 km/h 91 dB(A), ...)
Quelle: Dreimann u.a. in eb 9/2000
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
TSI Fahrzeuge
• Elektromagnetische Verträglichkeit (Fahrzeuge störfest, Störungen durch Speisestrom
und el. Einrichtungen mit Signalanlagen und Telekommunikationsnetz kompatibel)
• Beförderung behinderter Personen (Zugänglichkeit des Zuges, Behindertentoilette, ...)
• Druckschwankungen in Tunneln
• Verhalten bei Streckenneigung (max. 3,5 % auf 6000m, ...)
• Elektrifizierungssystem (Grundsätzlich 25 kV, 50 Hz, mit Abweichungen)
• Einstiegsstufe (für beide Bahnsteighöhen: 550 mm und 760 mm)
• Rad-Schiene-Kontakt (Stabilität der Laufwerke auf Schotteroberbau und Fester
Fahrbahn, Spurweite, Schienenkopfprofil, Neigungswinkel, ...)
• Fahrzeugseitige Heißläuferortung (abgestufte Informations- und Warnmeldungen)
• Traktionsleistung (mindestens 250 km/h, abgestufte Mindestbeschleunigung, ...)
Quelle: Dreimann u.a. in eb 9/2000
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
TSI Energie
Für Europa gelten folgende Empfehlungen für die Elektrifizierung:
Bahnstromsystem
(Spannung, Frequenz)
Anschlussstrecken
Ausbaustrecken
Hochgeschwindigkeitsstrecken
15 kV, 16 2/3 Hz
X
X
(1)
25 kV, 50 Hz
X
X
X
1,5 kV (DC)
X
X
---
3 kV (DC)
X
X
(2)
(1) In Ländern, deren Netze derzeit mit 15 kV, 16 2/3 Hz elektrifiziert sind, kann dieses System für neue
Strecken verwendet werden. Das gleiche System kann auch in benachbarten Ländern angewandt
werden, wenn dies wirtschaftlich gerechtfertigt ist.
(2) In Italien kann für neu zu bauende Streckenabschnitte die Speisung mit 3 kV (DC) verwendet werden,
wenn durch die Elektrifizierung mit 25 kV, 50 Hz die Gefahr entsteht, strecken- und fahrzeugseitige
Signaleinrichtungen auf einer vorhandenen, der neuen Strecke benachbarten Strecke zu stören.
Quelle: Transeuropäisches Hochgeschwindigkeitssystem, Technische Spezifikation Interoperabilität, Teilsystem Energie (EU-Kommission, Generaldirektion III, Industrie
III/D/4) Stand: 21.02.2001 (www.eisenbahn-cert.de)
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Beispielbetrachtung: Teilsystem Energie
Betrieb
Fahrzeuge
Energie
• Unterwerke (Umspannung auf
Energieversorgungssystem der
Fahrzeuge)
• Schaltposten (Schaltanlagen ohne
Umspannung oder Umformung)
• Oberleitungen (Verteilung und
Übertragung von Energie)
• Rückleitungen (Schienen und
Rückleiter)
• Stromabnehmer (zu TSI Energie
gehörend, obwohl auf Fahrzeugen
installiert)
Instandhaltung
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Signaltechnik
• Fahrzeugbegrenzungslinie
• Begrenzung der
Stromaufnahme der
Fahrzeuge
• Spannung, Frequenz,
Tolerenzbereiche
• Elektrischer Schutz
• Phasen- /
Systemtrennstellen
• Stromabnehmer
Infrastruktur
Beispielbetrachtung: Teilsystem Energie
Schnittstelle Oberleitung-Stromabnehmer
Kriterium
Sicherheit
Zielstellung
Entgleisungssicherheit
Bewertungsgröße
Freier Stromabnehmerdurchgang
Lage des Fahrdrahtes zum
Gleis
Dynamische Bewegungen
von Stromabnehmer und
Fahrdraht
Betriebszuverlässigkeit
Übertragung der abgeforderten
Leistung
Materialpaarung
Kontaktflächen
Lebensdauer
Minimaler Verschleiß FahrdrahtSchleifleisten
Kontaktfläche
Lichtbögen
Stromstärken
Beeinflussung
Geringe Funkstörungen
Lichtbögen
Quelle: EBC/ELBAS GmbH
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Beispielbetrachtung: Teilsystem Energie
Quelle: eb 4-5/2003
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
ERTMS
Quelle: Amt für amtliche Veröffentlichungen
der Europäischen Gemeinschaften
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
ERTMS
• neue Barrieren durch Einführung elektronischer Signalsysteme
in den letzten 25 Jahren
• 16 miteinander nicht kompatible Signalsysteme
• höhere Kosten durch Mehrfachausrüstung der Lokomotiven
• sinkende Zuverlässigkeit
• Anfang der 1990er Jahre: Programm zur Erforschung und technologischen
Entwicklung eines europäischen Betriebsleitsystems (ERTMS)
• Bestandteile sind das Europäische Zugsteuerungssystem (ETCS) und das globale
Kommunikationssystem GSM-R
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Bestandteile ERTMS
• ETCS (europäisches Zugsicherungs- und Zugleitsystem)
• GSM-R (Digitalfunksystem für die europäischen Bahnen)
• ETML (grenzüberschreitendes Dispositionssystem)
• HEROE (Harmonisierung europäischer ERTMS-Betriebsvorschriften)
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Geplante ERTMS Einführung in Europa
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Quelle: www.ertms.com
ETCS
• „European Train Control System“
• Harmonisierung der Informationsübertragung; keine Vereinheitlichung der
nationalen Signal- und Sicherheitssysteme
• Einführung zunächst auf HGV-Strecken (Zeitraum: 20 Jahre)
(
Mehrfachausrüstung für Güterzüge bleibt obligatorisch)
• Erste Anwendungsstrecke in Deutschland: Jüterbog - Halle/Leipzig
Ausrüstung von 5 Fahrzeugen BR 101 und etwa 100 km Strecke
(Inbetriebnahme 6.12.05)
• Erste Anwendungsstrecke in Europa: Zofingen-Sempach (Schweiz)
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
BR 185 – Antennen- und Magnetanordnung
Länderspezifische
Anordnung der einzelnen
Antennen bzw. Magnete
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Quelle: ADtranz, DB AG
Zukünftige europäische Systeme
• GSM-R
• ERTMS (ETCS)
• 25 kV / 50 Hz (und diverse Ausnahmen)
• Spurweite 1435 mm
• Stromabnehmer: Eurowippe 1600 mm
Leistungsdaten der Zugeinheiten müssen
folgende durchschnittlichen
Beschleunigungswerte gewährleisten:
0,48 m/s²
0,32 m/s²
0,17 m/s²
bis 40 km/h
bis 120 km/h
bis 160 km/h
Quelle: [4]
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Europäisches HGV-Netz
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa
•
Internationale Verkehre in Kooperation mehrerer Bahnen und durch Einsatz
von mehrsystemfähigen Fahrzeugen
•
Triebfahrzeuge und Personal meist nur in zwei Ländern zum Einsatz
•
Grenzüberschreitende Güterverkehre als Pendelverkehre zwischen großen
Knoten mit begrenztem Einsatz von Mehrsystem-Lokomotiven
•
Spezielle Zugsysteme im Personenverkehr für internationale Verbindungen
•
Vielfachausrüstung der Triebköpfe bei mehreren Systemen keine
Dauerlösung, da erhebliche Mehrkosten und zusätzlicher Platzbedarf
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: Thalys
• Betriebsaufnahme: Dezember 1997
• Route: TGV-Nordstrecke von Paris nach Brüssel,
anschließend weiter nach Amsterdam, bzw. nach Köln
• Einsatz von Köln nach Frankfurt nicht mehr im Gespräch,
da Zug nicht notwendige Leistung hat, um die starken
Steigungen mit Höchstgeschwindigkeit zu befahren:
bei 15 kV 16 2/3 Hz erreicht er nur 200 km/h
• 4 unterschiedlichen Strom- und 7 verschiedenen Signalsysteme, für Links- und
Rechtsverkehr geeignet
• Anpresskraft des Stromabnehmers wird abhängig von Geschwindigkeit,
Fahrtrichtung und Netz automatisch geregelt
• Betriebsgeschwindigkeit von Oberleitungsspannung abhängig; 300 km/h werden
nur in Frankreich erreicht
• Aufgrund Interoperabilität 50 % teurer als vergleichbarer TGV-Réseau
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: Eurostar
•
3 verschiedene Stromsysteme, 4
Signalsysteme; verschiedene
Bahnsteighöhen und Lichtraumprofile;
Stromabnehmer für Einsatz in
Frankreich/Belgien und Schleifschuhe für
Stromschiene in Großbritannien, besondere
konstruktive Lösungen für Tunnelbetrieb
(Sicherheit/Druckdichtigkeit/Brandschutz)
•
Baukosten der 74 Kilometer langen
Neubaustrecke: 1,9 Milliarden £ (ca. 3
Milliarden Euro
•
die Fahrt von London nach Paris dauert nur
noch 2 Stunden und 35 Minuten
•
ab 2007 soll durchgehende
Hochgeschwindigkeitsstrecke vom
Kanaltunnel nach London die Reisezeiten
stark verkürzen
•
Volle Betriebsgeschwindigkeit aufgrund
Abhängigkeit vom Stromsystem nur in
Frankreich möglich
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: Öresundquerung
•
Eröffnung der Öresundbrücke am 01.Juli
2000 (Vertrag 1991, Baubeginn 1993)
•
Bahnverbindung besteht aus einer 18 km
langen, zweigleisigen, elektrifizierten
Eisenbahnstrecke zwischen den
Hauptbahnhöfen von Malmö und
Kopenhagen (der Öresund Linie)
•
Mehr Aufkommen als erwartet,
Grund dafür: hohe Kfz-Maut
•
2 Betreiber: DSB und Skanetrafiken
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
•
direkte Verbindung zwischen
Paris und dem Zentrum der
größten Städte Ostfrankreichs
•
direkte Verbindung zwischen
Ost- und Nord-, Süd- und
Südwestfrankreich über Paris
•
Schaffung neuer europäischen
Verbindungen
•
Einsatz von TGV und
angepassten ICE3
Grafik: Wikipedia.org
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
300 km Neubaustrecke
Ausbaustrecke
Technische zulässige Höchstgeschwindigkeit: 350 Km/h
Höchstgeschwindigkeit im Plandienst:
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
320 Km/h
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
Baudrecourt
Paris
Strasbourg
Bahnhof Champagne-Ardenne:
Bahnhof Lorraine:
5 Km südlich von Reims
In der Nähe des Flughafens Metz-Nancy
500 000 Reisende pro Jahr
27 Km von Metz, 37 Km von Nancy entfernt
600 000 Reisende pro Jahr
Bahnhof Meuse:
30 Km von Bar-le-Duc entfernt
40 000 Reisende pro Jahr
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
Fahrzeiten vor Inbetriebnahme
Neue Fahrzeiten
Neubaustrecke
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
Quelle: SCNF
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
Daten zu Infrastruktur und Fahrzeugen
• Stromversorgung der LGV Est:
– Spannung: 25 kV - 50 Hz
– 5 Unterwerke, Anbindung an das
öffentliche Netz (RTE 400 oder 225 kV); je
mit 3 Transformatoren ausgerüstet
• Oberleitung:
– Fahrdraht = 150 mm²
– Konstante Höhe = 5,08 m
• Fahrweg:
– Schiene: UIC 60 (60 kg/m), Stücke von
400 m
– Zweiblock-Betonschwellen für den Weg,
Monoblock-Betonschwellen für die
Weichenstellen, 1666 Schwellen pro Km
– 35 cm Schotterschicht
• Signalisierung und Kommunikation:
– Radiosystem: GSM-R
– ERTMS Level 2
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
Hersteller
Alstom
Herstellungskosten
pro Zug
12 Millionen €
Anzahl der Wagen
2 TK, 8 Wagen
Sitzplätze 1./2. Klasse
120 / 257 bzw. 81 / 297
Spurweite
1435 mm
Max. erreichte Geschw.
370 km/h
Anzahl d. Achsen /
davon angetrieben
26 / 8
Anzahl / Art der
Motoren
8 Drehstrom-Synchron
Motorenleistung max.
8800 kW
Jakobsdrehgestelle
Ja
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
28.02.1985
Unterschrift deutsch-französisches Abkommen zur Untersuchung einer
Bahnverbindung zwischen Paris und der ICE-Neubaustrecke Mannheim-Stuttgart
1989-1990
Machbarkeitsstudie und Analyse der Finanzierungsmöglichkeiten des TGV Est
Européen
1992-1993
Technische, umwelttechnische und volkswirtschaftliche Studien
22.05.1992
Deutsch-französisches Abkommen zur Hochgeschwindigkeitsbahnverbindung
zwischen Paris, Ostfrankreich und Süddeutschland (P.O.S.)
10.02.1993
Eine zweistufige Planung wird beschlossen: zuerst Neubaustrecke nur bis Baudrecourt
und dann später für die gesamte Linie
4.11.1996
Französische Regierung bestätigt, dass
Erklärung der „Gemeinnützigkeit“
4.02.1998
Finanzierung von franz. Regierung in Frage gestellt
29.01.1999
Unterschrift des Finanzierungsabkommen
Seit 1999
Aufkauf der Grundstücke im Streckenverlauf
25.01.2001
Anfang der Bauarbeiten der ersten Strecke
18.09.2003
Gemeinsame deutsch-französische Erklärung zugunsten der TGV-ICE Verbindung.
18.12.2003
Feinplanung der Bauarbeiten der zweiten Strecke wird von der französischen
Regierung in Auftrag gegeben; geplante Inbetriebnahme: 2010
Sommer 2007
Inbetriebnahme der LGV Est Européenne.
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
TGV Est Européen erste Priorität hat.
Interoperable Linien in Europa: TGV Est Européen
•
Gesamtkosten des ersten Bauabschnittes:
3,1 Milliarden €
•
Erste Kostenbeteiligung der Ortsbehörden bei dem Bau einer
Hochgeschwindigkeitsstrecke
Staat Frankreich
1.219 Mio. €
39 %
Europäische Union
320 Mio. €
10 %
Luxemburg
118 Mio. €
3,1 Milliarden € 76 Mio. €
Région Ile-de-France
4%
Champagne-Ardenne
125 Mio. €
4%
Lothringen
254 Mio. €
8%
Elsaß
282 Mio. €
9%
SNCF
49 Mio. €
2%
RFF
683 Mio. €
22 %
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
2%
Literaturverzeichnis
(1)
EU-Kommission, Generaldirektion III, Industrie III/D/4:
Transeuröpäisches Hochgeschwindigkeitssystem; Technische Spezifikation für die
Interoperabilität; Teilsystem Energie,
Eisenbahn-Cert (benannte Stelle Interoperabilität Bahnsysteme beim
Eisenbahn-Bundesamt), Revision A, 2001
(2)
Entscheidung Nr. 1692/96/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom
23. Juli 1996 über gemeinschaftliche Leitlinien für den Aufbau eines transeuropaeischen
Verkehrsnetzes, Amtsblatt Nr. L 228 vom 09/09/1996 S. 0001 – 0103
http://www.europa.eu.int/eur-lex/de/lif/dat/1996/de_396D1692.html
(3)
D. Behrends, A. Brodkorb:
Interoperabilität im Europäischen Eisenbahnnetz – Anforderungen an das
Zusammenwirken Oberleitung-Stromabnehmer,
2. Internationale Konferenz – Elektrische Bahnsysteme, Berlin,
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K. Dreimann, H. Kurz, A. Weschta:
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(5)
G. Ellwanger:
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Eisenbahningenieur, Heft 9, 2001
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr
(6)
H. Seifart, R. Schweinsberg:
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Railway Technical Review, Heft 2/3, 2001
(7)
D. Behrends, G. Hofmann:
Interoperabilität der Energieversorgung elektrischer Bahnen
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G. Ellwanger:
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(9)
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ETG-Fachbericht 74, 1999
(13) D. Nieuwenhuis:
Entwicklung eines einheitlichen europäischen Eisenbahnsystems - Standpunkt
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(14) K. Giannakos, V. Profillidis:
Interoperabilität für Südosteuropa,
Schienen der Welt (Rail International), Heft 8/9, 2001
(15) D. Nieuwenhuis:
Entwicklung eines einheitlichen europäischen Eisenbahnsystems – Standpunkt
der Eisenbahnindustrie,
Schienen der Welt (Rail International), Heft 2, 2001
(16) U. Schneider:
GSM-R bei der DB AG und den europäischen Bahnen,
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Institut für Land- und Seeverkehr
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Schienenverkehrsbinnenmarkt?,
Deine Bahn, Heft 2, 2001
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Vorlesungsskript, TU Berlin, Fachgebiet Betriebssysteme elektrischer Bahnen, 2000
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(19) J. Schulze: www.bahnstrom.de, 2002
(20) C. Cornelius, I. Rabs:
Interoperabilität im Europäischen Bahnverkehr
Referat im Rahmen der Veranstaltung „Neuartige und weiterentwickelte
Bahnsysteme“, 2004
(21) SCNF:
Présentation des dessertes TGV EST EUROPÉEN, Metz, 02.02.2005
(22) Schneider, Francois:
Schnellverbindung Paris – Ostfrankreich – Süddeutschland (POS)
TGV Est, Referat im Rahmen der Veranstaltung „Neuartige und weiterentwickelte
Bahnsysteme“, 2004
(23) Deutsche Bahn AG: Bahn und Industrie fordern Abbau nationaler bürokratischer
Hindernisse, Presse-Information 2004
Betriebssysteme elektrischer Bahnen
Institut für Land- und Seeverkehr