EBWU-Ergebnisbericht Leistungskennwerte gemäß 11 und 18 AEG für Infrastrukturvarianten auf der Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn

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1 EBWU-Ergebnisbericht Leistungskennwerte gemäß 11 und 18 AEG für Infrastrukturvarianten auf der Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn DB Netz AG, Zentrale Freigabe: Olaf Schmidt, (030) Langfristfahrplan / Fahrwegkapazität (I.NMF 3 S) Erstellt: I.NMF 3 S Ra Geprüft: I.NMF 3 S No 1 Berlin

2 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 2

3 Steckbrief: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Ziel/Aufgabenstellung/Ergebnisdarstellung: Ermittlung der Leistungskennwerte gemäß 11 und 18 AEG für Strecke 2670 auf der Basis des Betriebsprogramms 2011 und der vorgegebenen Infrastrukturänderungen im Planfeststellungsbereich PFB 1 (Projekt RRX) und der sich in Langenfeld über die S-Bahn- Infrastruktur bis Düsseldorf anschließenden Strecke Ermittlung von Leistungssteigerung bzw. -minderung für Strecken Auftraggeber DB Netz AG, Regionalbereich West Produktionsdurchführung Düsseldorf, I.NP-W-D-DÜS (P) Herr Ebers (schriftlicher Auftrag von ) Grundlagen Ergebnisermittlung erfolgt über einen Vergleich der Bestands- und Zielinfrastruktur und der Betriebsprogramme 2011 und 2025 (Varianten 0 bis 2). Verwendete Tools, Methoden, Verfahren: STRELE Ergebnis Die geplanten Infrastrukturänderungen auf der Strecke 2670 und Verlagerung der Verkehre führen zu einer Steigerung der Kapazität um ca. 87,0 %. Die Prognose 2025 des BMVBS (Überprüfung des Bedarfsplanes) ist mit optimaler Betriebsqualität fahrbar. Bearbeiterin Sabine Rabe 3

4 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 4

5 Aufgabenstellung: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Übersicht der untersuchten Aufgabenstellungen Aufgabenstellung Ermittlung der Leistungskennwerte für 11 und 18 AEG mit STRELE auf der Basis des Betriebsprogramms 2011 und folgender infrastruktureller Änderungen: Schließung der Lücken in der Zweigleisigkeit der Strecke 2670 im Bereich Langenfeld und Leverkusen Mitte einschließlich Blockoptimierung und Anpassung der Bahnhöfe Köln-Mülheim Gbf, Leverkusen Mitte und Langenfeld Planfeststellungsbereich PFB 1 im Projekt Rhein-Ruhr-Express (RRX) Auftraggeber DB Netz AG I.NP-W-D-DÜS (P) Herr Ebers Die Untersuchung ist im Zusammenhang mit der Untersuchung 2650 zu sehen. 5

6 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 6

7 Infrastrukturvarianten: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Übersicht der untersuchten Infrastrukturvarianten Variante 0 IST-Infrastruktur basierend auf den Spurplandaten zum Jahresfahrplan 2011 mit dem Betriebsprogramm (Freitag, ) Variante 1 IST-Infrastruktur mit Betriebsprogramm der Prognose 2025 des BMVBS = identisch mit Variante 0, da der SGV in der IST-Infrastruktur nicht verlagerbar ist Variante 2 Zielinfrastruktur mit dem Betriebsprogramm gemäß Prognose 2025 des BMVBS (Fortschreibung des Bedarfsplanes) 7

8 Der Auswerteraum umfasst den Streckenabschnitt Köln-Mülheim Düsseldorf-Reisholz Düsseldorf Hbf (S-Bahn) Auswerteraum 1 Betrachtungsraum Auswerteraum 2 Der Betrachtungsraum entspricht dem Abschnitt Köln-Mülheim (KKM) Düsseldorf (KD). Für die Varianten 0 und 1 wurde als Auswerteraum 1 der längste eingleisige Abschnitt Köln Bayerwerk (KBAY) Leverkusen-Küppersteg (KLKH) gewählt und hierfür das Betriebsprogramm ermittelt. Für die Variante 2 wurde als Auswerteraum 2 der Abschnitt Köln-Mülheim Berliner Str. (KKMN) Düsseldorf (KD) ausgewählt, da in diesem Abschnitt die geplanten Infrastrukturänderungen vorgesehen sind. 8

9 Die geplanten Infrastrukturänderungen im Streckenabschnitt haben Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der Strecke Die geplanten Infrastrukturänderungen umfassen die Aufhebung der beiden eingleisigen Abschnitte sowie Änderungen in der Signaltechnik (Einrichtung von Sbk) und die Blockoptimierung (Standorte der Sbk). Die Stellwerke der Bahnhöfe Leverkusen Mitte, Langenfeld und Düsseldorf werden auf ESTW- Technik umgerüstet. Dies ist im Zusammenhang mit den Infrastrukturmaßnahmen der Streck 2650 (Fernbahn) zu sehen. Es werden neue Überleitmöglichkeiten zur Strecke 2650 geschaffen. 9

10 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 10

11 Betriebsprogramm (Zugzahlen) EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Alle Zugzahlen beziehen sich auf den längsten eingleisigen Abschnitt KBAY - KLKH SPFV SPNV SGV / Sonstige Zugzahlen [Z/d] Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) IST IST + 20 % Ri: 0 GRi: 0 Ri: 0 GRi: 0 Abschnitt KKM - KLA Ri: 58 GRi: 58 Ri: 57 GRi: 57 Netzfahrplan (Quelle: PAULA-Z): Betrieb (Quelle: IBL): Statistik für KW 43/2010 Ri: 0 GRi: 0 Ri: 1 GRi: 0 Ri: 58 GRi: 58 : 116 Ri: 70 GRi: 70 : 140 Ri: 58 GRi: 57 : 115 Ri: 70 GRi: 68 : 138 Prognose BMVBS 2025 Ri: 0 GRi: 0 Ri: 58 GRi: 58 Ri: 8 GRi: 9 Ri: 64 GRi: 65 : 129 (Fortschreibung des Bedarfsplanes) 11

12 Betriebsprogramm (Zugzahlen) EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Alle Zugzahlen beziehen sich auf den am stärksten belasteten Abschnitt KLA - KDRA SPFV SPNV SGV / Sonstige Zugzahlen [Z/d] Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) Netzfahrplan (PAULA-Z) Betrieb (IBL) IST IST + 20 % Ri: 0 GRi: 0 Ri: 0 GRi: 1 Abschnitt KLA - KDRA Ri: 77 GRi: 76 Ri: 77 GRi: 76 Netzfahrplan (Quelle: PAULA-Z): Betrieb (Quelle: IBL): Statistik für KW 43/2010 Ri: 6 GRi: 7 Ri: 7 GRi: 6 Ri: 83 GRi: 83 : 166 Ri: 100 GRi: 100 : 200 Ri: 84 GRi: 83 : 167 Ri: 101 GRi: 100 : 201 Prognose BMVBS 2025 Ri: 0 GRi: 0 Ri: 77 GRi: 76 Ri: 8 GRi: 9 Ri: 85 GRi: 85 : 170 (Fortschreibung des Bedarfsplanes) 12

13 Die Strecke ist gegenwärtig teilweise eingleisig und im Knoten Düsseldorf fädeln zahlreiche Verkehre ein/aus 13

14 Laufwege der in die Untersuchung eingegangenen Züge: Variante 0 = IST-Zustand mit Fpl 2011 Wegen der eingleisigen Abschnitte können in der Leistungsfähigkeitsuntersuchung nur die Modellzüge der durchgehenden S-Bahn-Linie berücksichtigt werden. Diese S-Bahn-Linie wird auch im zukünftigen Betriebsprogramm (Fpl Prognose 2025) beibehalten. Weil in Köln-Mülheim gegenwärtig kein SGV auf die Str.2670 übergeleitet werden könnte, wird dieser in der Variante 1 nicht berücksichtigt. Deshalb sind in den beiden Varianten mit der IST-Infrastruktur die Betriebsprogramme identisch. 14

15 Laufwege der in die Untersuchung eingegangenen Züge: Variante 2 = SOLL-Zustand mit Fpl Prognose 2025 Nach dem Umbau der Infrastruktur ist die Strecke durchgehend zweigleisig und es können alle Modellzüge berücksichtigt werden. Im zukünftigen Betriebsprogramm (Fpl Prognose 2025) sind auch die von der Strecke 2650 umgeleiteten Modellzüge des SGV abgebildet. 15

16 Betriebsprogramm (Tagesganglinie) EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Richtung Köln-Mülheim Düsseldorf (Querschnitt: Langenfeld) Betriebsprogramm: PAULA-Z SPFV Richtung Düsseldorf Köln-Mülheim (Querschnitt: Langenfeld) 16

17 Betriebsprogramm (Verspätungsniveau) EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn empirisches Verspätungsniveau für Zeitraum von bis von der Betriebszentrale West am für die Betriebsstelle Langenfeld ermittelt Mittelwert versp. Züge Mittelwert versp. Züge Wahrscheinlichkeit Wahrscheinlichkeit Näherungswerte Verspätungsniveau R A03 SPFV Ri: - GRi: - Ri: - GRi: - SPNV (außer S-Bahn) S-Bahn Ri: - GRi: - Ri: - GRi: - Ri: 2,69 GRi: 3,42 Ri: 0,307 GRi: 0,569 SGV Ri: 23,00 GRi: 84,02 Ri: 0,500 GRi: 0,538 Mittelwert verspäteter Züge des SGV für die Berechnung bei 10 Minuten gekappt 17

18 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 18

19 Eingesetzte Werkzeuge für die Untersuchung EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Die Leistungsuntersuchungen wurden mit dem Programm STRELE für Strecken aus der Programmfamilie SLS durchgeführt. Das Verfahren STRELE wurde angewendet, um die Vergleichbarkeit mit früheren Rechnungen zu gewährleisten. Weiterhin liegen für die sich nördlich bis Düsseldorf anschließenden Strecken bislang nur Vorplanungsunterlagen vor, die noch nicht in jedem Fall die für das Verfahren LUKS erforderliche Genauigkeit haben. STRELE ermöglicht das Ermitteln von Fahrzeiten, Sperrzeiten sowie der Mindestzugfolgezeiten. Mit Hilfe der Matrizen der Mindestzugfolgezeiten und unter Berücksichtigung der Zugfolgefälle sowie des Verspätungsniveaus der einzelnen Modellzüge sind im Ergebnis der Kapazitätsberechnung die Pufferzeiten so zu bemessen, dass eine optimale Betriebsqualität, welche sich an der zulässigen Summe der Folgeverspätungen orientiert, eingehalten wird. Die Fahrwegkapazität bei optimaler Betriebsqualität wird Nennleistung genannt. In Abhängigkeit der vorhandenen Charakteristik des jeweils untersuchten Betriebsprogramms können sich unterschiedliche Werte für die Leistungsfähigkeit ein und derselben Eisenbahnbetriebsanlage ergeben, wenn sich die Struktur des Betriebsprogramms und zeitliche Verteilung entscheidend ändert. Eine alleinige Änderung der Anzahl der Züge, wie sie bei der Hochrechnung bis zur hundertprozentigen Auslastung der Nennleistung erfolgt, führt zu keiner Änderung der Leistungsfähigkeit. 19

20 Randbedingungen der Untersuchung EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Bei den Berechnungen wurden keine Mindestlängen für Überholungen des SGV festgelegt. Die Ermittlung der Mindestzugfolgezeiten für ungleichrangige Züge erfolgte durch einen Vergleich der Matrizen. Die Berechnungen wurden nach dem Ganglinienverfahren mit einer Warteschlange durchgeführt, da die beiden eingleisigen Abschnitte in kurzem Abstand hinter einander folgen und eine zweite Warteschlange nicht nutzbar ist. Das angenommene Verspätungsniveau entspricht den empirisch ermittelten Werten für die Zeit vom bis und wurde durch die Betriebszentrale West ermittelt. Die Verspätungswerte für Züge des SGV wurden bei 10 Minuten gekappt. Alle Ergebnisse beziehen sich auf Tageswerte von 24 Stunden. Wegen der Brisanz der Realisierung im Tageszeitraum wurden zusätzlich alle Varianten auch im Zeitraum Uhr dargestellt. 20

21 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 21

22 Leistungskennwerte für Regelbetrieb Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn Übersicht der Leistungskenngrößen für 24 Stunden nach Ganglinienverfahren Betriebsprogramm: PAULA-Z Betriebsprogramm Nennleistung Nutzungsgrad der Nennleistung Variante 0 Ri: 58 GRi: 58 Ri + GRi: 162 Ri + GRi: 0,72 Betriebsprogramm: Prognose 2025 BMVBS Variante 1 Ri: 58 GRi: 58 Ri + GRi: 162 Ri + GRi: 0,72 Variante 2 Ri: 89* GRi: 89* Ri: 162 GRi: 141 Ri: 0,55 GRi: 0,63 Variante 0 Ausgangszustand 2011 Variante 1 identisch mit Variante 0, SGV auf Strecke 2650 Variante 2 Änderung der Infrastruktur im Streckenabschnitt Köln-Mülheim Düsseldorf und Blockoptimierung mit Betriebsprogramm der Prognose 2025 BMVBS einschl. SGV * einschließlich zusätzlicher Tfz-Fahrten (wie Fpl 2011) 22

23 Leistungskennwerte für Regelbetrieb Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn für h Übersicht der Leistungskenngrößen für 19 Stunden nach Ganglinienverfahren Betriebsprogramm: PAULA-Z Betriebsprogramm Nennleistung Nutzungsgrad der Nennleistung Variante 0 Ri: 53 GRi: 54 Ri + GRi: 128 Ri + GRi: 0,84 Betriebsprogramm: Prognose 2025 BMVBS Variante 1 Ri: 53 GRi: 54 Ri + GRi: 128 Ri + GRi: 0,84 Variante 2 Ri: 82* GRi: 82* Ri: 128 GRi: 112 Ri: 0,64 GRi: 0,73 Variante 0 Ausgangszustand 2011 Variante 1 identisch mit Variante 0, SGV auf Strecke 2650 Variante 2 Änderung der Infrastruktur im Streckenabschnitt Köln-Mülheim Düsseldorf und Blockoptimierung mit Betriebsprogramm der Prognose 2025 BMVBS einschl. SGV * einschließlich zusätzlicher Tfz-Fahrten (wie Fpl 2011) 23

24 Inhalt: EBWU Strecke 2670 Köln-Mülheim Düsseldorf ( Duisburg) S-Bahn 1 Steckbrief (Management Summary) 2 Aufgabenstellung und Grundlagen 2.1 Infrastrukturvarianten 2.2 Betriebsprogramm 2.3 Methoden und Verfahren 3 Untersuchungsdurchführung und Berechnungsergebnisse 4 Ergebnisaussagen und Interpretation der Ergebnisse 24

25 Beim bestehender Infrastruktur auf der Strecke 2670 ist ein ausreichende Kapazitätsreserve für die S-Bahn vorhanden Zusammenstellung der Leistungskennwerte gemäß 11 AEG Betriebsprogramm: IBL KW 43/2010 Leistungskennwerte (STRELE) Variante 0 Variante 1 Betriebsprogramm: IST IST+20% Ri: 58 Z/d 70 Z/d GRi: 57 Z/d 68 Z/d Nennleistung: Ri + GRi: 162 Z/d Betriebsprogramm: Ri: 58 Z/d GRi: 57 Z/d Nennleistung: Ri + GRi: 162 Z/d Änderung Nennleistung: Ri + GRi: + 0 % Kapazitätsreserve: Ri + GRi: Nennleistung > IST+20% da 162 Z/d > 138 Z/d Wertung I.NMF 3 Die gegenwärtige Infrastruktur mit den beiden eingleisigen Streckenabschnitten auf der Strecke 2670 reicht aus, den gegenwärtigen Fpl zu realisieren. Der Vergleich mit dem Fpl Prognose 2025 ist nur bedingt darstellbar. 25

26 Auf der bestehenden Infrastruktur kann die Leistungsfähigkeit von 162 Z/d nachgewiesen werden: es sind 8 Z/h konstruierbar 26

27 Beim Umbau der Infrastruktur auf der Strecke 2670 ergibt sich eine deutliche Kapazitätssteigerung Zusammenstellung der Leistungskennwerte gemäß 11 AEG Betriebsprogramm: Fpl Prognose 2025 Leistungskennwerte (STRELE) Variante 1 Variante 2 Betriebsprogramm: IST IST+20% Ri : 58 Z/d 70 Z/d GRi: 58 Z/d 70 Z/d Nennleistung: Ri + GRi: 162 Z/d Betriebsprogramm: Ri: 89 Z/d GRi: 89 Z/d Nennleistung: Ri: 162 Z/d + GRi: 141 Z/d = 303 Z Änderung Nennleistung: Ri + GRi: + 87,0 % Kapazitätsreserve: Ri: Nennleistung > IST+20% da 162 Z/d > 70 Z/d GRi: Nennleistung > IST+20% da 141 Z/d > 70 Z/d Wertung I.NMF 3 Dem Umbau der betrieblichen Infrastruktur auf der Strecke 2670 wird zugestimmt. Wegen der deutlichen Kapazitätssteigerung ist der Fpl Prognose 2025 mit optimaler Betriebsqualität fahrbar und die Kapazitätsreserve ist gegeben. 27

28 Fazit: Den geplanten Infrastrukturänderungen auf der Str im Bereich Köln-Mülheim Düsseldorf-Reisholz Düsseldorf Hbf (S-Bahn) wird zugestimmt Die Untersuchungen wurden mit dem Programm STRELE durchgeführt. Das untersuchte Betriebsprogramm entspricht den Werten aus PAULA-Z vom Da die IBL-Werte für die KW 43/2010 weniger als 10 % von den Werten aus PAULA-Z abweichen, muss gemäß Zertifizierung keine Anpassung des zu untersuchenden Betriebsprogramm erfolgen. Als Betriebsprogramm konnte im Ist-Zustand (wegen der teilweisen Eingleisigkeit) nur die durchgehende S-Bahn-Linie berücksichtigt werden. Die geplanten Infrastrukturänderungen im Streckehabschnitt Köln-Mülheim - Düsseldorf führen zu einer deutlichen Steigerung der Streckenkapazität. Die Zugzahlen gemäß der Prognose2025 des BMVBS (Fortschreibung des Bedarfsplanes) können im Bereich der optimalen Betriebsqualität gefahren werden. 28

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