Wie man einen Güterwagen baut

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1 Forschungsprojekt des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Aufbau und Erprobung von Innovativen Güterwagen Dortmund, 11. Oktober 2018

2 Aufbau und Erprobung von Innovativen Güterwagen (IGW) Projektziele PROJEKTZIELE 27 TECHNISCHE INNOVATIONEN IM TEST WIRTSCHAFTLICHKEIT Reduzierung der Lebenszykluskosten durch Einsatz innovativer Komponenten ENERGIE Einsparung von Traktionsenergie in Höhe von -3% bis -8% LÄRMREDUZIERUNG -3dB(A) bis -6dB(A) im Vergleich zu den aktuell gültigen Grenzwerten ÜBER 30 NATIONALE UND INTERNATIONALE PROJEKTPARTNER ENTWICKLUNG UND KONSTRUKTION VON 4 INNOVATIVEN WAGENTYPEN IN 12 MONATEN Kesselwagen Containertragwagen Flachwagen ( BraCoil ) Autotransportwagen 2

3 Aufbau und Erprobung von Innovativen Güterwagen (IGW) Demonstrationszug 500 METER LANGER DEMONSTRATIONSZUG 12 innovative Wagen, 8 Standardwagen und 3 Wagen mit automatischer Mittelpufferkupplung PROJEKTLAUFZEIT: 10/2016 bis 04/2019 Januar/Februar & Oktober 2018 März 2018 bis Februar 2019 Testphase im Prüf- und Validierungszentrum Betriebserprobung in 5 Ländern Wegberg-Wildenrath mit mehr als (DE, CH, AT, IT, SE) mit einer gesamten 70 Lärm- und Energiemessungen Laufleistung von km 3

4 Innovativer Güterwagen 80 -Containertragwagen Sggnss 4

5 80 -Containertragwagen Sggnss: leichter, belastbarer, vielfältiger EINSATZ UND FUNKTIONALITÄTEN: Gewichtsoptimierter 80 -Containertragwagen mit vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten für Container in allen Längen Hohe Laufleistungen von mehr als Kilometern pro Jahr Reduzierung von Verschleiß und Lärmemission durch scheibengebremste Drehgestelle MARKT- UND VERKEHRSPOTENZIALE: Sehr hohe Nachfrage am Markt durch stark zunehmenden Containerverkehr Kombination aus Scheibenbremse und Telematiksystem ermöglicht längere Wartungsintervalle und damit höhere Verfügbarkeit der Wagen für die Kunden 5

6 Innovativer Güterwagen Kesselwagen Zacens 6

7 Kesselwagen Zacens: zwei Meter kürzer bei gleichem Ladevolumen EINSATZ UND FUNKTIONALITÄTEN: Universeller 77-cbm-Edelstahl-Kesselwagen mit Heizung und Isolierung zur Verwendung im Bereich leichter temperatursensibler Chemieprodukte Reduzierung der Wagenlänge um zwei Meter gegenüber dem Vorgänger durch Verwendung neuer Werkstoffe, Fertigungsmethoden und Komponenten Mehrgewicht der scheibengebremsten Drehgestelle kann so kompensiert werden Scheibengebremste Drehgestelle reduzieren Verschleiß und Lärmemission MARKT- UND VERKEHRSPOTENZIALE: Reduktion der Wagenlänge um zwei Meter ermöglicht die Einstellung zusätzlicher Wagen in den Zugverbund und damit effizientere Transporte Kombination aus Scheibenbremse und Telematiksystem ermöglicht längere Wartungsintervalle und damit höhere Verfügbarkeit der Wagen für die Kunden 7

8 Die IGW von VTG wurden mit verschiedenen innovativen Komponenten ausgestattet. *Lärmschürzen nur während Testfahrten in Wegberg-Wildenrath Jan./Feb verwendet. IGW Innovative Drehgestelle Innovative Scheibenbremse Innovative Radsätze Radsatzbeschichtung Radschallabsorber Lärmschürze* (Drehgestell oder Radsatz) Telematik-Basisausstattung (GPS, ) RFID/QR-/NFC-Code Digitale Bremsanzeige Stromleitung Datenbus ep-bremse "light x - - x - - Automatische Pufferschmiereinrichtung x x x

9 An den Kessel- und Containertragwagen von VTG werden innovative Drehgestelle getestet. Innovativer Baustein Aufgrund der radialen Einstellbarkeit der Radsätze im innovativen Drehgestell ist eine Lärmminderung, eine Reduzierung des Energieverbrauchs sowie ein verringerter Radsatzverschleiß zu erwarten. Die tatsächliche Höhe der Effekte ist jedoch durch die Betriebserprobung zu evaluieren. Da bei den innovativen Drehgestellen mit einem höheren Gewicht sowie höheren Beschaffungspreisen zu rechnen ist, hängt die Wirtschaftlichkeit dieser Innovation von den tatsächlich gemessenen Effekten ab. Subunternehmer/Lieferant Eisenbahnlaufwerke Halle GmbH & Co. KG WBN Waggonbau Niesky GmbH Eisenbahnlaufwerke Halle GmbH & Co. KG RC25NT WBN Waggonbau Niesky GmbH DRRS25L Erwarteter Beitrag zu den Projektzielen Lärmminderung erwarteter Beitrag Energieeffizienz Wirtschaftlichkeit Quelle Bildmaterial: Eisenbahnlaufwerke Halle GmbH & Co. KG bzw. WBN Waggonbau Niesky GmbH 9

10 Innovative Drehgestelle RC25NT und DRRS25L Drehgestell RC25NT der Eisenbahnlaufwerke Halle GmbH & Co. KG am IGW Kesselwagen Drehgestell DRRS25L der WBN Waggonbau Niesky GmbH am IGW Containertragwagen 10

11 An den IGW von VTG wird eine innovative Scheibenbremse von Faiveley Transport getestet. Innovativer Baustein Die innovativen Scheibenbremsen von Faiveley Transport wurden in die innovativen Kessel- und Containertragwagen eingebaut. Im Vergleich zu bisherigen Scheibenbremsen bringen sie deutlich weniger Gewicht auf die Waage: Statt bisher ca. 135 kg wiegen die neuen Modelle nur noch 86 kg pro Scheibe. Insgesamt beläuft sich die Einsparung auf rund 400 kg je 4-achsigem Güterwagen. Der Einsatz der neuen Scheibenbremsen vermeidet Zuladungsverluste und damit Produktivitätseinbußen. Subunternehmer/Lieferant Scheibenbremsen: Faiveley Transport Erwarteter Beitrag zu den Projektzielen Lärmminderung erwarteter Beitrag Energieeffizienz Wirtschaftlichkeit 11

12 Die neue Scheibenbremse von Faiveley spart im Vergleich zu konventionellen Scheibenbremsen ca. 400 kg Gewicht je 4-achsigem Güterwagen. Radsatz mit innovativer Scheibenbremse von Faiveley Transport 12

13 An den IGW werden verschiedene innovative Radsätze getestet. BraCoil Bonatrans mit Ringelement Autotransportwagen Bonatrans mit Ringelement Autotransportwagen Lucchini mit Absorber Kesselwagen Lucchini mit Syope-Absorber Containertragwagen Bonatrans mit Ringelement 13

14 Die Lärmschürzen wurden nur bei den Testfahrten in Wegberg-Wildenrath verwendet. Aufhängung ohne Lärmschürzen Aufhängung mit Lärmschürzen Autotransportwagen Drehgestell-Lärmschürze für Kesselwagen Containertragwagen 14

15 Zur Bewertung des Potenzials für die Lärmminderung wurden diese Aktivitäten durchgeführt: Nov./Dez Akustische Untersuchungen an Radscheiben der verschiedenen Radsatzhersteller durch die RWTH Aachen Jan./Feb. und Okt Mär. Dez Testfahrten zur Lärm- und Energiemessung im Siemens-Prüfzentrum Wegberg-Wildenrath Lärm- und Energiemessungen während der Betriebserprobung Die Firma PROSE wurde vom BMVI mit der Durchführung der Lärm- und Energiemessungen in Wegberg-Wildenrath sowie bei der Betriebserprobung beauftragt. 15

16 Die IGW wurden vor der Betriebserprobung in Wegberg-Wildenrath getestet. Prüfzentrum Wegberg-Wildenrath (PcW)* Nach der Lieferung der Prototypen der IGW wurden sie auf Lärm und Energieeffizienz getestet. Die Testfahrten fanden im Zeitraum vom bis im PcW der Siemens AG in Wegberg-Wildenrath statt. Im Rahmen der Testfahrten wurden verschiedene innovative Komponenten montiert und demontiert (z. B. Radsätze mit/ohne Beschichtung, Radgeräuschdämpfer, Lärmschürzen etc.), um die Wirksamkeit der innovativen Komponenten bei der Lärmminderung zu demonstrieren. Darüber hinaus wurden Energie-Testfahrten durchgeführt. Weitere Lärm- und Energiemessungen werden im Oktober 2018 auch im PcW der Siemens AG in Wegberg-Wildenrath durchgeführt. *Copyright Foto Siemens 16

17 Eine Lärmminderung von 3 bis 6 Dezibel wurde bereits bei Fahrten auf dem Testgelände erreicht. VTG Kesselwagen (4 Radsätze) VTG Containerwagen (4 Radsätze) VTG PKW-Transportwagen (4 Radsätze) DBC Flachwagen "BraCoil" (6 Radsätze) Typ Maßeinheit Referenzwagen IGW -Variante 1 IGW -Variante 2 IGW -Variante 3 IGW -Variante 4 IGW -Variante 4 (einschl. Schalldämmschürzen) Referenzwagen IGW -Variante 1 IGW -Variante 2 IGW -Variante 1 (einschl. Schalldämmschürzen) Referenzwagen IGW -Variante 1 IGW -Variante 2 IGW -Variante 3 IGW -Variante 2 (einschl. Schalldämmschürzen) Referenzwagen IGW -Variante 1 IGW -Variante 2 IGW -Variante 3 TSI Geräusch geradegängig LpAeq, Tp (APLref=0.225) [db(a)] 83,3 78,1 78,6 82,0 76,2 74,8 82,7 76,4 77,5 76,3 86,9 80,4 78,9 80,5 79,1 81,3 81,1 76,4 77,2 Die Messungen der akkreditierten Prüfstelle PROSE ergaben für die Innovativen Güterwagen aller vier Wagengattungen eine Lärmminderung von 4 bis 7 Dezibel gegenüber der aktuellen TSI- Lärmgrenze von 83 Dezibel. Lärmschürzen an den Kesselwagen, Containertragwagen und Autotransportwagen haben keinen bzw. nur einen geringen Effekt erzielt. Ein valides Urteil über die Wirkung der lärmmindernden Maßnahmen ist erst nach den verbleibenden Testfahrten möglich. Erst dann wird sich zeigen, wie sich der Faktor Verschleiß auf die Lärmemission auswirkt. 17

18 Noise-Array-Bild: innovativer Kesselwagen mit Lucchini-Radsatz und Syope-Dämpfer 18

19 Noise-Array-Bild: konventioneller Kesselwagen mit konventionellem Radsatz 19

20 Noise-Array-Bild: innovativer Containertragwagen mit Bontrans-Radsatz mit Ringelement 20

21 Noise-Array-Bild: konventioneller Containertragwagen mit konventionellem Radsatz 21

22 Die Betriebserprobung wird in 5 Ländern (DE, CH, AT, IT, SE) mit einer Gesamtlaufleistung von km durchgeführt. Fotos vom Beginn der Betriebserprobung am 5. März 2018 in Minden (oben) und bei der Geräuschmessung in Donauwörth 22

23 Zwischenergebnis nach ca km Betriebsprüfung sowie zahlreichen Lärmmessungen LÄRMMINDERUNG Bei allen vier Wagengattungen wurde eine Lärmminderung von 4 bis 7dB(A) im Vergleich zur TSI-Lärmgrenze erzielt; die betriebliche Validierung ist derzeit in Bearbeitung. Absorber-Systeme haben einen positiven Lärmeffekt, verhindern aber den Blick auf die Radscheibe. Vielversprechend sind Radsätze mit Ringelement allerdings mit höheren Beschaffungs- und Instandhaltungskosten. Nachhaltigkeit der Lärmminderung noch nicht geklärt. Lärmschürzen zeigen kaum Wirkung. Ein valides Urteil über die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der erreichten Lärmminderung ist erst nach Abschluss der Betriebserprobung im Rahmen einer LCC-Betrachtung möglich. 23

24 Zusammenfassung und Ausblick ZUSAMMENFASSUNG Die neutrale Validierung der Wirksamkeit verschiedener Lärm- und Energieeinsparungsmaßnahmen am Güterwagen durch ein vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) beauftragtes Prüfinstitut ermöglicht ein hohes Maß an Transparenz für die gesamte Branche. AUSBLICK Digitalisierung und Automatisierung können die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit des Schienengüterverkehrs steigern. Darüber hinaus besteht ein weiterer Bedarf an Forschung und Entwicklung sowie an der Erprobung von Innovationen. Das Forschungsprojekt des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) liefert dem Eisenbahnsektor wertvolle Impulse zur Förderung von Innovationen im Schienengüterverkehr. 24

25 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! Dr. Hanno Schell Head of Technical Innovations VTG Rail Europe GmbH 25