Lärmminderungsmaßnahmen im

Transkript

1 Lärmminderung im Schienenverkehr Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zu Lärmminderungsmaßnahmen im Güterverkehr Präsentation DLR Symposium 24. November 2011 Dr. Roland Bänsch, Folie 1 von 32

2 LZarG Maßnahmenkatalog und seine akustische Wirkung Fuhrparkanalyse & Umrüstung LCC-Berechnung Retrofit Empfehlungen und Zusammenfassung Dr. Roland Bänsch, Folie 2 von 32

3 LZarG Maßnahmenkatalog und seine akustische Wirkung Fuhrparkanalyse & Umrüstung LCC-Berechnung Retrofit Empfehlungen und Zusammenfassung Dr. Roland Bänsch, Folie 3 von 32

4 Güterwagenradsätze mit Radschallabsorbern Nachgewiesene Pegelreduktion 2-3 db gegenüber einem mit K- Sohle ausgerüsteten Güterwagen Bochumer Verein BA 309 mit Absorber GHH Radsatz BA 308 mit Schrey & Veit Absorber Dr. Roland Bänsch, Folie 4 von 32

5 1.03 Drehgestell DRRS 25L von DB WBN 9bi bis 10dB(A) 1. Reduktion Radverschleiß sowie Geräuschreduktion bei Einsatz Schienenverschleiß durch radiale der Kompaktbremse Einstellbarkeit 2. Einstellen der Radsätze im Gleisbogen reduziert den Energieverbrauch um bis zu 10% Reduzierter Wartungs- und Instandhaltungsaufwand durch Gummirollfeder und gekapseltes Bremssystem Dr. Roland Bänsch, Folie 5 von 32

6 Retrofit von Y25 Drehgestellen mit der CFCB Befestigung der CFCB an 4 Punkten Kopplung mit der K- Bremssohle Akustisch wirksame ik Einzelmaßnahme (8-9 db(a)) Gekapseltes Bremsgestänge Erhöhte Zuverlässigkeit, konstante Bremsleistung Reduzierter Wartungs- und Instandhaltungs- aufwand Ersatz der Gestängeklotzbremse t erbringt bi eine Gewichtsersparnis je Drehgestell von ca. 550kg = 1 Tonne je Fahrzeug Dr. Roland Bänsch, Folie 6 von 32

7 Übersicht der lärmwirksamen Umrüstungsoptionen GG gebremste Fahrzeuge Drehgestellfahrzeuge 2 Achser Y25 Drehgestellfahrzeuge g andere Drehgestellfahrzeuge g DRRS 25L + CFCB CFCB Absorber Rdät Radätze Absorber Radsätze DRRS 25L + CFCB Absorber Radsätze Die L Zar G Maßnahmen wurden primär zur Sanierung der Drehgestellfahrzeuge erarbeitet wegen deren hohen Anteils am gesamten Verkehrsaufkommen. Insgesamt kann mit den erarbeiteten Maßnahmenkombinationen annähernd der Schallpegel von Personenzugwagen erreicht werden. Dr. Roland Bänsch, Folie 7 von 32

8 LZarG Maßnahmenkatalog und seine akustische Wirkung Fuhrparkanalyse & Umrüstung LCC-Berechnung Retrofit Empfehlungen und Zusammenfassung Dr. Roland Bänsch, Folie 8 von 32

9 Strategie bei der akustischen Lärmsanierung von Güterwagen Pä Prämissen Je höher die Jahresfahrleistung eines Güterwagen ist, desto größer ist der Effekt der Lärmsanierung auf die Lärmemission des Gesamtverkehrs A Die Fahrzeuge mit der höchsten Jahreslaufleistung sollten zuerst saniert werden. Die optimale Wirkung von lärmsanierten Güterwagen wirkt sich nur in einem homogenen Zugverband aus. B Fahrzeuge im überwiegend festen Zugverband sollten ebenfalls saniert werden, um das volle Lärmsenkungspotenzial auszuschöpfen Zur effektiven Lärmsanierung ist es sinnvoll, beide Strategien A (Laufleistung) und B (Ganzzug) bei der Maßnahmenplanung anzuwenden. Dr. Roland Bänsch, Folie 9 von 32

10 B - Akustische Lärmsanierung von Ganzzügen Selbst wenn bereits 50 % der Wagen um 14 db leiser sind als die übrigen alten Wagen, sinkt der Immissionspegel für die Anrainer lediglich um 3 db (Quelle: UMGEBUNGSLÄRM / INFORMATIONEN ZU WESENTLICHEN MAßNAHMEN AN DER QUELLE) 898 Dr. Roland Bänsch, Folie 10 von 32

11 A - Laufleistungsanalyse Y25-Waggons DB Schenker Fahrzeuge Fahrzeugtyp Stückzahl Fahrzeuge Sgns 504 Sgjs Sggmrs (714/715) Fahrzeuge Sggmrs ( ) 126 Sgjmmss 99 Sdggmrs 438 Summe Die Sanierung des Bestandes mit diesem Programm A deckt ca.1/6 der Transportleistung von DB Schenker Rail ab. Dr. Roland Bänsch, Folie 11 von 32

12 B - Akustische Lärmsanierung von Ganzzügen Es existieren eine Flotte von Fahrzeugen bei DB Schenker Rail, mit denen u.a. aggressive Schüttgüter transportiert werden (z.b. Kalisalz-Transporte) Tanoos 896 Insgesamt Fahrzeuge, davon 345 Fahrzeuge mit GG-Sohlen Tagnoos 898 Insgesamt 200 Fahrzeuge, alle mit K-Sohlen Fahrzeugtyp 896 Stückzahl Tanoos Summe 345 Quelle Dr. Roland Bänsch, Folie 12 von 32

13 LZarG Maßnahmenkatalog und seine akustische Wirkung Fuhrparkanalyse & Umrüstung LCC-Berechnung Retrofit Empfehlungen und Zusammenfassung Dr. Roland Bänsch, Folie 13 von 32

14 Drehgestell - Varianten Y25 und DRRS 25L Drehgestell Basis DG mit Stahlfeder DRRS 25L mit Gummirollfeder GG-Sohle V-BK-Sohle Gestänge K-Sohle CFCB CFCB mit / ohne mit / ohne Absorber Absorber mit / ohne Absorber Dr. Roland Bänsch, Folie 14 von 32

15 Variantenbezeichnung der Drehgestelle X. X. X. 1 Basis DG mit Stahlfedern 1 GG-Sohle + Gestänge 1 BA DRRS mit Gummirollfeder 2 K-Sohle + Gestänge 3 K-Sohle + CFCB 2 BA Absorber 3 BA Absorber Referenzfahrzeug ist ein Y-25 Drehgestellfahrzeug mit BA 004 Radscheiben und GG-Bremsklotzsohlen (Variante ) Dr. Roland Bänsch, Folie 15 von 32

16 LCC - Wirkung Drehgestell DRRS 25L CFCB mit K-Bremssohle Geringerer Rollwiderstand durch glattere Lauffläche Geringere Wartungskosten Bessere Betriebsleistung. DRRS: Double Rubber Rolling Spring Geringere Reibung durch Winkelverstellung der Achsen beim Kurvenfahren und damit Energieeinsparung und höhere Standzeit von Radsatz und Gleis Geringere Wartungskosten durch höhere Standzeit der Federn, insbesondere bei aggressiven Einsatzbedingungen. Lärmsenkungsmaßnahmen an der Quelle reduzieren zusätzlich den Energieverbrauch und den Verschleiß am Rad und an der Schiene! Dr. Roland Bänsch, Folie 16 von 32

17 LCC - Kostenblöcke Instandhaltungskosten planmäßig/außerplanmäßig Instandsetzung nach Instandhaltungs-Plan Reprofilierung nach Laufkilometern Jährliche Instandsetzung planmäßig Jährliche Instandsetzung außerplanmäßig Trassenpreis pro Zug/km (fester Parameter in dieser Simulation) Energie- und Traktionskosten Fahrwiderstand d Kapitalkosten der Lokomotive Betriebskosten der Lokomotive Personalkosten (Lokführer) Wartungs- und Inspektionskosten Durchsicht Wageninstandhaltungsarbeiten Sohlenwechsel Investitionen / Umbaukosten Dr. Roland Bänsch, Folie 17 von 32

18 LCC - Kostenblock Energie- und Traktionskosten Energiekosten - Fahrwiderstand Fahrgeschwindigkeit 80 km/h Stromkosten je kwh 0,10 Anteil relevanter Gleisbögen 10% Sparpotential Rollwiderstand DRRS 25L effektiv 9% Traktionskosten ohne Trassenentgelte (25 Wagen Zugverband) Kapitalkosten der Lokomotive Betriebskosten der Lokomotive Personalkosten (Lokführer). Investition Energie- und Traktionskosten Inspektionskosten Instandsetzung (Beispiel Tanoos 896) 12% 1% 37% 50% Personalkosten 19% Schon bei Fahrzeugen mit relativ geringen Laufleistungen machen die Energiekosten ca. 21% der gesamten Lebenszykluskosten aus! 8% Wartungskosten der Lok Kapitalkosten 16% Energiekosten (Fahrwiderstand) 57% Dr. Roland Bänsch, Folie 18 von 32

19 LCC - Kostenverteilung beim Güterwagen LCC Zusammensetzung ( Jahres km) Trassenpreis LCC Zusammensetzung ( Jahres km) Trassenpreis Investition Traktionskosten (ohne Energie) Energiekosten Inspektionskosten k t Instandsetzung Investition Traktionskosten (ohne Energie) Energiekosten Inspektionskosten k t Instandsetzung 1. Je höher die Laufleistung des Güterwagens, desto größer wird der Anteil der Betriebskosten an den Gesamtkosten. Ab ca km überwiegen diese. 2. Bei einer hohen km-laufleistung sind Energiekosten und Trassenentgelte die dominierenden Kostenarten. 3. Bei höheren Laufleistungen sollten auch relativ teure Umrüstmaßnahmen einen wirtschaftlichen Vorteil ermöglichen, wenn diese die Betriebskosten nachhaltig senken. Dr. Roland Bänsch, Folie 19 von 32

20 LCC - Vergleich - Umrüstung von Bestandsfahrzeugen Tanoos GG gebremst im Salzverkehr Sdggmrs - GG gebremst Dr. Roland Bänsch, Folie 20 von 32

21 Fahrzeug Tanoos 896 im "Salzverkehr" Berechnungsparameter Life Cycle = 30 Jahre (Umrüstung nach 12 Jahren mit Restnutzung 18 Jahre ) Laufleistung km/jahr Abzinsungsfaktor 14%,, Inflationsrate 2,0 / 2,5% Instandhaltungsdaten und Felddaten DB Schenker Umrüstung zum Zeitpunkt einer großen Instandhaltungsmaßnahme am Fahrwerk. Quelle: DB Railion 2008 Dr. Roland Bänsch, Folie 21 von 32

22 LCC - Vergleich nach Umrüstung am Tanoos 896 Außerbetriebnahme/ Nachnutzung Komponenten DRRS 25L Jahr der Umrüstung Die Umrüstung auf eine CFCB führt zu günstigeren LCC als die Umrüstung der Gestängebremse auf eine K-Sohle. Das DRRS 25L Drehgestell kompensiert die Umrüstkosten über 18 Jahre zu 75%, da im Salzverkehr in den jährlichen Betriebskosten ca. 650 eingespart werden (wartungsarme Bremse, Entfall Federntausch!) Im Salzverkehr ist damit die Umrüstung auf das DRRS 25L besser als jede andere Umrüstvariante. Dr. Roland Bänsch, Folie 22 von 32

23 LCC - Kostenblöcke nach Umrüstung am Tanoos 896 Die Restwerte der verwendeten Komponenten ergeben sich aus der kurzen Nutzungsdauer von 18 Jahren im Betrachtungszeitraum (Soll- Lebensdauer des Fahrzeuges ohne Umrüstung 30 Jahre). Der dargestellte Betriebskostenvorteil der Absorberradsätze liegt nur in der Systematik tik begründet, da beim Einbau eine Instandsetzung entfällt. Dr. Roland Bänsch, Folie 23 von 32

24 Fahrzeug Taschenwagen Sdggmrs Berechnungsparameter Laufleistung km/jahr Life Cyce Cycle = 30 Jahre (Umrüstung nach 12 Jahren und 18 Jahre weitere ete e Nutzung) u Abzinsungsfaktor 14%, Inflationsrate 2,0 / 2,5% Instandhaltungsdaten und Felddaten DB Schenker Umrüstung zum Zeitpunkt einer großen Instandhaltungsmaßnahme am Fahrwerk. Dr. Roland Bänsch, Folie 24 von 32

25 LCC - Vergleich nach Umrüstung am Sdggmrs Außerbetriebnahme und Break-even Verwertung DRRS 25L Die Umrüstung auf eine CFCB führt zu günstigeren LCC als die Umrüstung der Gestängebremse auf eine K-Sohle. Jahr der Umrüstung Das DRRS 25L Drehgestell liegt von den LCC günstiger als alle anderen Umrüstvarianten einschließlich der Basisvariante Y25 DG mit GG-Sohle! Dr. Roland Bänsch, Folie 25 von 32

26 Die Restwerte der verwendeten Komponenten ergeben sich aus der kurzen Nutzungsdauer LCC Differenz nach 18 Jahren von 18 Jahren im Betrachtungszeitraum (Soll Umrüstkosten Lebensdauer des Betriebskostenersparnis Fahrzeuges ohne Umrüstung Restwert nach 18 Jahren 30 Jahre) LCC - Kostenblöcke nach Umrüstung am Sdgmns V V V V V V V V Der dargestellte Betriebskostenvorteil der Absorberradsätze liegt nur in der Systematik begründet, da beim Einbau eine Instandsetzung entfällt. Dr. Roland Bänsch, Folie 26 von 32

27 LZarG Maßnahmenkatalog und seine akustische Wirkung Fuhrparkanalyse & Umrüstung LCC-Berechnung Retrofit Empfehlungen und Zusammenfassung Dr. Roland Bänsch, Folie 27 von 32

28 Umrüstung von Bestandsgüterwagen mit L Zar G-Maßnahmen Jahresfahrleistung Retrofit Y25 mit CFCB Retrofit Y25 Tausch Drehgestell gegen DRRS 25L DRRS 25L Durchschnittliche Laufleistung von Güterwagen Radschallabsorber rechnen sich nicht! Bei lärmabhängigen Trassenentgelten wird die Grenze zur Wirtschaftlichkeit nach unten verschoben. Bei einer zusätzlichen Verschleißkomponente im Trassenentgelt wäre es attraktiv, ki oberbau- b schonende Drehgestelle wie das DRRS 25L auch bei geringen Laufleistungen nachzurüsten. Dr. Roland Bänsch, Folie 28 von 32

29 Zusammenfassung 1. Das DRRS 25L Drehgestell bietet eine Reihe von Betriebskostenvorteilen gegenüber einem herkömmlichen Y25-Drehgestell. Der Energiebedarf ist um bis zu 10% geringer gegenüber Y25-Drehgestell mit GG-Bremse. 2. Die Kompaktbremse ist eine wirtschaftlich und betriebstechnisch interessante Alternative bei der Umrüstung von Güterwagen auf Verbundstoffbremsklotzsohlen. 3. Abhängig vom Einsatzfall und der Restnutzungsdauer des Güterwagens ist eine Umrüstung mit DRRS 25L Drehgestellen unter rein wirtschaftlichen Erwägungen sinnvoll. 4. Bei der Neuanschaffung von Fahrzeugen amortisieren sich die Mehrkosten eines DRRS 25L Drehgestelles innerhalb der ersten Betriebsjahre. 5. Der Einsatz von Radschallabsorbern führt zu einer Kostenerhöhung und ist damit unwirtschaftlich für den Betreiber. Dr. Roland Bänsch, Folie 29 von 32

30 Empfehlungen a. Die lärmabhängige Differenzierung der Trassenentgelte unterstützt den Umrüstprozess von Bestandswagen wirkungsvoll und senkt die Rentabilitätsgrenze von L Zar G- Maßnahmen zu kleinen Laufleistungen ab, wie Sie der heutigen Struktur des Güterwagenbestandes mit durchschnittlichen Laufleistungen von ca km entspricht. b. Der Einsatz von Radschallabsorbern ist akustisch nur bei einer Verschärfung der TSI- Noise Grenzwert < 80 db(a) erforderlich. Um die Mehrkosten zu kompensieren müsste das lärmabhängige Trassenentgelt deutlich stärker ausdifferenziert werden als es bisher diskutiert wird. c. Eine zusätzliche Schienenverschleißkomponente im Trassenentgelt würde die Kosten der Oberbauinstandhaltung/-sanierung verursachungsgerechter zuordnen und als Konsequenz die seit Jahrzehnten überfällige Innovation in der Fahrwerkstechnologie von Güterwagen wirksam befördern. Dr. Roland Bänsch, Folie 30 von 32

31 Bei wem fallen welche Kosten im Güterverkehr an? Abfüller / Transporteur / Mieter Trassenpreis Investition Traktionskosten (ohne Energie) Energiekosten Inspektionskosten EVU Vermieter Instandsetzung Die Wirkung von Investitionen auf Energiekosten und Trassenentgelte wird mit den heutigen Geschäfts- und dverrechnungsmodellen nicht an den Käufer der Fahrzeuge weitergeleitet. Die Energiekosten sind im Kostenblock Traktion enthalten und werden von Traktionsdienstleister nicht nach Verbrauch abgerechnet! Dr. Roland Bänsch, Folie 31 von 32

32 Lärmminderung im Schienenverkehr Der Schienengüterverkehr steht im Umbruch. Dieser kann nur mit Mut und Entscheidungsfreude bewältigt werden! Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Dr. Roland Bänsch, Folie 32 von 32