Bahnsystemtechnik I Fahrplan und Betriebskonzepte

Transkript

1 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Häßler Dipl.-Ing. Peter Reinbold Bahnsystemtechnik I Fahrplan und Betriebskonzepte LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 1

2 Umlaufplanung und Fahrplan Unterschiedliche Anforderungen ÖPNV Personenverkehr Güterverkehr Öffentlicher Personennahverkehr (BOStrab/ international) Kriterium: Bewältigung des über den Tagesverlauf variierenden Fahrgastaufkommens über den Zugfolgeabstand Methode: Umlaufplanung der verschiedenen (Bahn-/Bus-)Linien Personennah- und -fernverkehr(ebo) Kriterium: Definition verlässlicher Abfahrts-und Ankunftszeiten und Verknüpfung verschiedener Züge/Linien miteinander in Bahnhöfen Methode: Minutenscharfer Fahrplan vorwiegend Netzfahrplan Güterverkehr (EBO) Kriterium: (Ankunfts-)Pünktlichkeit und optimaler Ressourceneinsatz Methode: für Regelverbindungen (z.b. Kombinierter Verkehr) Netzfahrplan für Bedarfsverkehre (z.b. Brennstoff-Versorgungsfahrten zu Kraftwerken) kurzfristig im Gelegenheitsfahrplan LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 2

3 Umlaufplanung im ÖPNV (Tram, Metro, Bus) ÖPNV Umlaufplanung als Fahrplan-Ersatz Zugfolgeabstand (Takt) statt minutenscharfer Abfahrtspläne = Fahrplan-Ersatz in vielen, vor allem internationalen Nahverkehrssystemen Der Takt soll in einem vom Fahrgast sinnvoll handhabbaren Intervall als Teil der vollen Stunde stattfinden (z.b. 15 min, nicht 17 min) Umlaufplanung: Ermittlung des Zugfolgeabstandes (Zeit zwischen zwei Zügen; engl. Headway) aus gegebener Zuganzahl aus gegebener Anzahl der zu transportierenden Fahrgäste (Fahrgastaufkommen) Faustformel: Fahrgastaufkommen (engl. Passengersper Hour per Direction)zur Spitzenstunde (engl. Peak Hour)entspricht ca. 10% des Gesamtaufkommens pro Tag LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 3

4 Umlaufplanung im ÖPNV (Tram, Metro, Bus) ÖPNV Umlaufplanung: Ermittlung der Zugfolge aus gegebener Zuganzahl h = [h] h = 2 ä h [/h] h aus gegebener Anzahl der zu transportierenden Fahrgäste h =!ö # [$%] hh [$% h ] LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 4

5 Fahrplan Markt: Eingangskriterien Personenverkehr Güterverkehr Fahrpläne im Personennah- und -fernverkehr Definition verlässlicher Abfahrts- und Ankunftszeiten Verknüpfung verschiedener Züge/Linien miteinander in Bahnhöfen Minutenscharfer Fahrplan Fahrplan als Produktmanagement Nachfrage, Markterfordernisse, Wettbewerb Angebot an Trassen unter dem Gesichtspunkt Wirtschaftlichkeit Auslastung der nachgefragten Infrastruktur (Strecke und Bahnhof) Regulierung und strenge Überwachung durch die Bundesnetzagentur (BNetzA) LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 5

6 Fahrplan Betrieb: Eingangskriterien Personenverkehr Güterverkehr Fahrplan als betriebliche Steuerung Leistungsparameter Infrastruktur (Strecke und Bahnhof): Spurplan, Ein-/Zweigleisgkeit, Topographie Elektrifizierung, Leit-und Sicherunstechnik(Blockabstände/LZB) Baugeschehen Leistungsparameter Fahrzeuge: Beschleunigungs-und Bremsverhalten ( Bremshundertstel ), Höchstgeschwindigkeit, Zuglast und -länge Zeiten für Ein- und Ausstieg Fahrgäste (engl. Dwell time) LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 6

7 Fahrplan Betrieb: Grundprinzipien Personenverkehr Güterverkehr Betriebliche Grundprinzipien des Fahrplanes Ein Fahrplan legt fest welcher Zug (und nur dieser!) sich wann wo in welcher Fahrtrichtung auf welchem Gleis* mit welcher Geschwindigkeit als Zugfahrt** aufhalten darf. * auf freier Strecke normalerweise in Fahrtrichtung rechts; in Bahnhöfen: Festlegung zur Nutzung von Haupt-/Nebengleisen via Fahrplan für Zugmeldestellen (FFZ; früher: Bahnhofsfahrordnung BFO) ** Rangierfahrten können ohne Fahrplan stattfinden LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 7

8 Fahrplan Arten von Fahrplänen Personenverkehr Güterverkehr Arten von Fahrplänen der DB Netz AG Netzfahrplan: Konfliktfreie Konstruktion von Trassen für fristgerechte Anmeldungen im Jahresfahrplan ( großer Fahrplanwechsel jeweils am zweiten Sonntag im Dezember); die Erstellung wird von der Bundesnetzagentur (BNetzA) besonders auf Diskriminierungsfreiheit hin überwacht Gelegenheitsfahrplan: Vermarktung von Restkapazitäten außerhalb des Netzfahrplanes bzw. zur Änderung von im Netzfahrplan angemeldeten Trassen Baufahrplan: Koordination zwischen den Bedürfnissen der Eisenbahnverkehrsunternehmen und der Durchführung von Baumaßnahmen LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 8

9 Netzfahrplan: Eingangskriterien, Entstehungsprozess, Trassenanmeldung Quelle: Jürgen Janicki: Systemwissen Eisenbahn. Berlin 2011, S.177 / LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 9

10 Baufahrplan: Vorlaufzeiten zur Koordination zwischen Bauen und Fahren Quelle: DB Netz AG, Ressort Vertrieb und Fahrplan LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 10

11 Fahrplan Konstruktion von Fahrplänen Personenverkehr Güterverkehr Erstellung von Fahrplänen bei der DB Netz AG Trassenkonstruktion: Planmäßige Belegung eines oder mehrerer Streckenabschnitte mit einer Zugfahrt in bestimmten Zeitfenstern ICE 515 fährt von Hagen Hbfab 08:57h, Gleis 9, nach Wuppertal Hbfan 09:12h, Gleis 1 In der Vergangenheit wurde die Fahrplanerstellung mit Zeit-Wege-Diagrammen händisch durchgeführt Heute erfolgt die Trassenkonstruktion weitestgehend EDVunterstützt Sonderthemen der Fahrplanerstellung Fahrplanharmonisierung (next), Entkopplung Zug - Trasse Integraler Taktfahrplan (ITF) LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 11

12 Fahrplanformate Zeit-Wege-Diagramm LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 12

13 Fahrplanformate: Ausblick Harmonisierung und Verdichtung der Trassen 16:00 16:10 16:20 16:30 16:40 16:50 17:00 17:10 17:20 LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik Quelle: I DB Netz AG 13

14 Fahrplanformate Netzgrafik, Tabellenfahrplan, Aushangfahrplan Umlaufplanung Fahrplan Erstellung Formate Betriebskonzepte Einführung Tabellenfahrplan Netzgrafik; Quelle: Jürgen Janicki: Systemwissen Eisenbahn. Berlin 2011, S.180 LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 14

15 Zugkompositionen Quellen: o: m: u: wuppertal jpg LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 29

16 Lokbespannt klassische Konfiguration Quellen: o: d=baureihe%20110&sid=varianten%20b- F-L-S_110; u: umbs/deutschland--e-lok--br jpg Antrieb einem (manchmal 2 oder 3) Fahrzeug konzentriert Lokomotive Fahrzeuge zum Transport von Fahrgästen oder Gütern ohne Antrieb Waggons Anpassen der Transportkapazität durch an-oder abhängen von Waggons bei Richtungswechsel Umsetzen der Lokomotive ans andere Zugende oder Lokwechsel LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 30

17 Lokbespannt Wendezug letzter Wagen mit Führerstand ausgerüstet (Steuerwagen) kein Umsetzen der Lokomotive oder Lokwechsel beim Richtungswechsel erforderlich Lokomotive wird im Steuerwagenbetrieb vom Steuerwagen ferngesteuert und schiebt den Zug Lokomotiven mit zusätzlicher Ausrüstung für Wendezugbetrieb erforderlich heute die Regel bei lokbespannten Reisezügen (ausgenommen internationaler Verkehr) Quellen: o: u: Bahn#/media/File:N-Wagen_RB_48.jpg; u: LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 31

18 Triebwagen Quellen: o: p:// 627/627-1.html&h=110&w=165&tbnid=owxoZSNzr qvhvm&tbnh=88&tbnw=132&usg= R- MoFcg3c9H_5ViuXfOYUvmGr34=&hl=de &docid=wrpqlxkqn5fcqm; u: Deutsche Bahn AG Wagen mit integriertem Antrieb LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 32

19 Triebzug Quellen: o: S40-Tulln.jpg; u: als-s9-wuppertal jpg Verband aus min. 1 Triebwagen und en speziell für diesen Triebwagen vorgesehenen Wagen (z.b. Mittel-und Steuerwagen) LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 33

20 Triebzug- Mehrfachtraktion Quelle: mmons/7/71/ice_3_gekuppelt.jpg Anpassen der Transportkapazität durch Kuppeln er Triebzugeinheiten LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 34

21 Zugkompositionen - Übersicht Lokbespannt klassische Konfiguration Lokbespannt Wendezug Triebwagen Triebzug Triebzug Mehrfachtraktion Quellen: o: m: u: wuppertal jpg LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 35

22 Problem: sich später verzweigende Verkehrsströme von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt Richtung A Richtung B LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 36

23 Lösung 1: Umsteigen am Knotenpunkt von gemeinsamer Richtung + leichte Betriebsführung - geringere Attraktivität Knotenpunkt Richtung A Richtung B LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 37

24 Lösung 1: Umsteigen am Knotenpunkt von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt Richtung A Richtung B Quelle: LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 38

25 Lösung 2: Kurswagen von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt heute nur noch selten verwendetes Prinzip: Nachtreisezüge IC nach Westerland/Sylt mit Kurswagen ab Niebüll nach Dagebüll + mehr Direktverbindungen möglich - erheblicher Rangieraufwand an den Knotenpunkten Richtung A Richtung B LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 39

26 Lösung 2: Kurswagen von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt Richtung A Richtung B Quelle: 6b5cc8e0c5532/image/i6a a804f17/version/ /image.jpg LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 40

27 Lösung 3: alternierende Bedienung von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt + Taktverdichtung auf gemeinsamem Laufweg - Leistungsmehrung und höhere Streckenbelastung auf gemeinsamem Laufweg Richtung A Richtung B LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 41

28 Lösung 3: alternierende Bedienung von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt Richtung A Richtung B Quelle: LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 42

29 Lösung 4: Flügeln von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt hauptsächlich mit Triebzügen verwendet (aber auch mit lokbespannten Wendezügen denkbar) Kuppeln und Entkuppeln der entsprechenden Zugteile (Flügel) + mehr Direktverbindungen möglich + gleichzeitige Anpassung der Fahrgastkapazitäten an den Bedarf - Störanfälligkeit des Kuppelvorgangs - Bahnhof am Knotenpunkt muss signaltechnisch auf die Flügelung eingerichtet sein Richtung A Richtung B LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 43

30 Lösung 4: Flügeln von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt Richtung A Richtung B Quelle: jpg LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 44

31 Lösung 4: Flügeln von gemeinsamer Richtung Knotenpunkt Quelle: Richtung A Richtung B LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 45

32 Problem: sich veränderte Fahrgastnachfragen auf dem Laufweg LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 46

33 Lösung 1: Brechen Züge mit unterschiedlichen Kapazitäten enden an einem Bahnhof Weiterreisende müssen umsteigen + einfache Betriebsführung (besonders bei Übergang von E- auf Dieseltraktion) - geringere Attraktivität LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 47

34 Lösung 1: Brechen Quelle: nehmen~abellio+rail+nrw/digitalfotografie/72.html&h=800&w=1200&tbnid=9qcb3adfpmp XVM&tbnh=183&tbnw=275&usg= NzaCWJZtXIsJTsrZtAgrsyAQZuY=&hl=de&docid=7FuB GtwQ1SVldM LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 48

35 Lösung 2: Durchlauf Züge mit hoher Kapazität läuft durch + kein Umsteigezwang - Überkapazität auf Teilstück mit geringem Fahrgastaufkommen LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 49

36 Lösung 2: Durchlauf Quelle: LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 50

37 Lösung 3: Stärken und Schwächen an einem Unterwegsbahnhof werden Wagen bzw. ein Zugteil abgehängt + flexible Anpassung der Fahrgastkapazitäten an den Bedarf - hoher Personal- und Rangieraufwand am Unterwegsbahnhof LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 51

38 Lösung 3: Stärken und Schwächen Quelle: LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 52

39 Betriebsdurchführung - Übersicht Sich später verzweigende Verkehrsströme: Umsteigen Kurswagen Alternierende Bedienung Flügeln Sich verändernde Verkehrsnachfrage auf dem Laufweg: Brechen Durchlauf Stärken und Schwächen Quellen: o: m: u: wuppertal jpg LuFG Bahnsystemtechnik: Vorlesung Bahnsystemtechnik I 53