Simulationsergebnisse PfA 1.3b

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1 EBWU PfA 1.3b Aachen, 08. März 2019 Simulationsergebnisse PfA 1.3b Eike Hennig, Dr. Thorsten Büker VIA Consulting & Development GmbH Römerstr Aachen Germany

2 Inhalt Ausgangslage Simulationsprämissen Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Sensitivitätsanalyse Fahrzeitreserven 2

3 Ausgangslage Infrastruktur Infrastrukturzuschnitt Stuttgart Hbf Stuttgart Vaihingen Neuhausen Horb Plochingen Tübingen Ulm Weitere Angaben zur Infrastruktur Infrastrukturplanung Abschnitt PfA 1.3b gemäß Planung 2/2018 Stuttgart Vaihingen wird gemäß aktueller Ausbauplanung (insbesondere Mittelbahnsteig zwischen Gleis 4 und Gleis 6) unterstellt Stuttgart Flughafen Terminal wird mit flexibler und fixer Gleisnutzung betrachtet 3

4 Ausgangslage Fahrplan Personenverkehr Abschnitt Stuttgart Hbf Horb Gemäß Variante B.0 (BVWP-Variante) aus dem Gäubahngutachten 8/2016 S-Bahnen gemäß Abstimmung mit dem VRS 11/17 Im Vergleich zum Gäubahngutachten gibt es aufgrund der fixen Gleisnutzung in Stuttgart Flughafen Terminal Anpassungen im Regionalverkehr nach Norden. Diese Anpassungen werden nach Möglichkeit auch in der flexiblen Gleisnutzung unterstellt. Personenverkehr Abschnitt Stuttgart Hbf Ulm Gemäß Zielkonzept ITF BW 2025 mit Bedarfsplaninfrastruktur Personenverkehr Abschnitt Stuttgart Hbf Tübingen Gemäß Zielkonzept ITF BW 2025 mit Bedarfsplaninfrastruktur Zusätzliche HVZ-Verstärker Metzingen Flughafen Stuttgart RegionalStadtBahn Neckar-Alb gemäß RSB Modul 1 4

5 Ausgangslage Fahrplan Stuttgart Hbf Flughafen Böblingen (Grundtakt) Stuttgart Hbf Flughafen Terminal Böblingen Der Güterverkehr ist im Ausschnitt nicht (gesamthaft) dargestellt, im System aber vorhanden. 5

6 Ausgangslage Fahrplan Stuttgart Hbf Flughafen Tübingen (Grundtakt) Stuttgart Hbf Flughafen NBS Tübingen Hbf Der Güterverkehr ist im Ausschnitt nicht (gesamthaft) dargestellt, im System aber vorhanden. 6

7 Ausgangslage Fahrplan Stuttgart Hbf Ulm (Grundtakt) Stuttgart Hbf Flughafen NBS Ulm Hbf 7

8 Ausgangslage Fahrplan Strömungsgrafik Personenverkehr Abschnitt PfA 1.3b Abzw. Heerstraße Flughafen Terminal Böblingen Nur Personenverkehr im Auswertezeitraum (07-11 Uhr) dargestellt. 8

9 Ausgangslage Fahrplan Gleisbelegung Flughafen Terminal TFIL 08:00 08:15 08:30 08:45 09:00 09:15 09:30 S2 TFIL S2 TFIL S2 TFIL TFIL S3 TFIL S3 TFIL S3 S2 S2 S2 L1 L11 IC L1 L11 TBO TBO L1 TBO TBO IC TBO L11 TBO TBO 08:00 08:15 L1 TFIL 08:30 08:45 L11 TFIL 09:00 09:15 L1 TFIL TBO TBO TBO TFIL S3 TFIL S3 TFIL S3 S2 S2 S2 IC L11 TBO L1 TBO IC TBO L11 TBO 09:30 Fixe Gleisbelegung Flexible Gleisbelegung 9

10 Ausgangslage Fahrplan Güterverkehrstrassen gemäß Prognose im Simulationszeitraum 6-12 Uhr Es werden keine Güterzüge auf der NBS in der morgendlichen HVZ unterstellt. Abschnitt Richtung Gegenrichtung Plochingen Wendlingen 2 2 Wendlingen Tübingen 1 0 Vaihingen Böblingen 1 1 Böblingen Horb 3 2 Annahmen für den Güterverkehr: - Halt für 740 m Züge in Tübingen Güterbahnhof möglich - Zusätzliches Blocksignal in Bempflingen (km 21,000) in beiden Richtungen Güterzugkonfigurationen Plochingen Tübingen: BR , 740 m, 1600 t Vaihingen Böblingen: BR , 640 m, 1380 t 10

11 Inhalt Ausgangslage Simulationsprämissen Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Sensitivitätsanalyse Fahrzeitreserven 11

12 Simulationsprämissen Bei flexibler Gleisnutzung sind alle Fahrwege über Gleis 1 oder Gleis 3 zugelassen. Simulationsprämissen Nr. Prämissen und Parameter 1 Auswerteraum spannt sich über folgende Knoten auf: Stuttgart Hbf, Stg-Vaihingen, Horb, Plochingen, Tübingen, Ulm 2 Fahrplan (Basis = Zielkonzept 2025) gemäß Abstimmung mit VM Baden-Württemberg. Beinhaltet HVZ-Verstärker aus Metzingen nach Stuttgart Hbf (2 Einzellagen nur in Richtung Stuttgart aufgrund des gewählten Simulationszeitraums (morgendliche Lastrichtung)) 3 S-Bahn Fahrzeiten gemäß Abstimmung VRS (November 2017) 4 S-Bahn Erweiterung nach Neuhausen unterstellt, S-Bahn Mindestwendezeit Terminal = 5 Minuten, Mindesthaltezeit S-Bahn 30 Sekunden 5 Gleisnutzung Terminal Flughafen: - Variante 1: flexible Gleisnutzung (RE/MEX Gleis 1 & 3) - Variante 2: nicht flexible Gleisnutzung (RE/MEX Gleis 3) 6 Abfertigungszeit FV = 30 s, Nahverkehr = 15 s, S-Bahnen = 12 s 12

13 Simulationsprämissen * Infrastrukturmodell beinhaltet Gäubahn bis Schaffhausen. Simulationsprämissen Nr. Prämissen und Parameter 7 GV-Zahlen aus BVWP-Prognose 2030, Tageszeitscheibe heruntergebrochen auf 6 Stunden Untersuchungszeitraum (Abstimmung mit Herrn Kaspar). 8 Einbruchsverspätung: - Plochingen & Tübingen gemäß historischen Betriebsdaten (I.NMF 34 vertreten durch Frau Fechner ) - Horb gemäß parallelen Simulationsstudien (hohes Niveau) * - Übrige Einbruchverspätungen gemäß den hohen Einbruchsverspätungen aus Richtlinie R405 9 Haltezeitverlängerungen (hohes Niveau) gemäß Richtlinie R405 eingestreut 10 Verspätungsabbau durch Nutzung des Regelzuschlags wird nicht zugelassen 11 Disporegeln gemäß Richtlinie R Auswertezeitraum 7-11 Uhr (4 Stunden gemäß Angebot) 13

14 Simulationsprämissen ** Die Sensitivitätsanalyse wurde aufgrund von Schnittmengenbildung nur über ca. 90 Simulationsläufe ausgewertet. Diese Menge reichte aus um die Stabilität des Fahrplans zu bestätigen. Simulationsprämissen Nr. Prämissen und Parameter 13 Es werden mindestens 100 Simulationsläufe ausgewertet ** 14 (Mindest-) Haltezeiten in Stuttgart Flughafen Terminal betragen im SPNV und SPFV jeweils 120 Sekunden 15 Bauzuschläge: - In der Basisvariante sind keine Bauzuschläge berücksichtigt. - In der Sensitivitätsanalyse Fahrzeitreserven sind 25 % der vorhandenen Fahrzeitreserven in Bauzuschlag umgewandelt und werden nicht zum Verspätungsabbau genutzt. - In beiden Fällen sind die Haltezeitreserven identisch. Simulationsprämissen sind von I.NMF 34 bestätigt. Das gewählte Vorgehen zum Thema Bauzuschlag ist aufgrund fehlender detaillierter Angaben zum Bauzuschlag seitens I.NMF 34 vertretbar. 14

15 Inhalt Ausgangslage Simulationsprämissen Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Sensitivitätsanalyse Fahrzeitreserven 15

16 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Beide Varianten halten Grenzwerte im Bahnhofskopf ein. Flexible Gleisnutzung für SPFV und SPNV vorteilhaft. Verspätungsentwicklungen im Bahnhofskopf Flughafen Linie Relation Auswerteabschnitt Mittlere Verspätungsdifferenz pro Zug (Abfahrt bis Ankunft) Fixe Gleisnutzung S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Echterdingen Flughafen 0 s 0 s S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Flughafen Filderstadt -27 s -27 s S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Filderstadt Flughafen 1 s 1 s S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Flughafen Echterdingen 0 s 0 s S3 Stuttgart Hbf Flughafen Echterdingen Flughafen -1 s -1 s S3 Flughafen Stuttgart Hbf Flughafen Echterdingen 0 s 0 s SPNV Stuttgart Hbf Horb X414 Flughafen 2 s -7 s -5 s SPNV Stuttgart Hbf Horb Flughafen Echterdingen -6 s -8 s -14 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Echterdingen Flughafen 22 s -3 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Flughafen X s -1 s SPFV Stuttgart Hbf Zürich X414 Flughafen 13 s 2 s SPFV Stuttgart Hbf Zürich Flughafen Echterdingen 0 s 0 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Echterdingen Flughafen 17 s 13 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Flughafen X s -28 s -25 s +20 s -11 s -4 s -1 s Flexible Gleisnutzung Premium: <0 min/z wirtschaftlich-optimal: 0 min/z < 1 min/z (Strecke) und 0 min/z <30s/Z (Bahnhofskopf) mangelhaft: > 1 min/z 16

17 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Beide Varianten halten Grenzwerte ein. Flexible Gleisnutzung ist für den SPNV und SPFV leicht vorteilhaft. * Ausgewertet wird die Verspätung bei zurückliegender Abfahrt bis zu nachfolgender Ankunft im Auswerteabschnitt. Verspätungsentwicklungen über den Bereich Flughafen Terminal * Linie Relation Auswerteabschnitt Mittlere Verspätungsdifferenz pro Zug (Abfahrt bis Ankunft) Fixe Gleisnutzung S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Echterdingen Filderstadt -46 s -48 s S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Filderstadt Echterdingen -1 s -2 s SPNV Stuttgart Hbf Horb X414 Echterdingen 12 s -1 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Echterdingen X414 2 s -15 s -2 s -1 s -13 s -17 s Flexible Gleisnutzung SPFV Stuttgart Hbf Zürich X414 Echterdingen 24 s 12 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Echterdingen X414 5 s 1 s Premium: <0 min/z wirtschaftlich-optimal: 0 min/z < 1 min/z (Strecke) und 0 min/z <30s/Z (Bahnhofskopf) mangelhaft: > 1 min/z -12 s -4 s 17

18 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Beide Varianten halten Grenzwerte ein. Flexible Gleisnutzung ist für den SPNV und SPFV leicht vorteilhaft. Verspätungsentwicklungen über den Bereich PfA 1.3b Linie Relation Auswerteabschnitt Mittlere Verspätungsdifferenz pro Zug (Abfahrt bis Ankunft) Fixe Gleisnutzung S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Vaihingen Neuhausen 0 s 0 s Flexible Gleisnutzung S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Neuhausen Vaihingen -11 s -11 s S3 Stuttgart Hbf Flughafen Vaihingen Flughafen 8 s 8 s S3 Flughafen Stuttgart Hbf Flughafen Vaihingen 5 s 8 s SPNV Stuttgart Hbf Horb Abzw. Heerstraße Böblingen 19 s 12 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Böblingen Abzw. Heerstraße -11 s -22 s SPFV Stuttgart Hbf Zürich Abzw. Heerstraße Böblingen 38 s 26 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Böblingen Abzw. Heerstraße 24 s 14 s +3 s -7 s -11 s -12 s -9 s Premium: <0 min/z wirtschaftlich-optimal: 0 min/z < 1 min/z (Strecke) und 0 min/z <30s/Z (Bahnhofskopf) mangelhaft: > 1 min/z 18

19 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Folgende Abweichungen zum Gäubahngutachten (08/16) haben einen negativen Einfluss: Gesteigerte Güterverkehrsmenge (aus BVWP 2030) Leicht veränderte S-Bahnfahrlagen + inkl. Anpassung der Mindesthaltezeiten (Abstimmung mit VRS) Unterschiedliche Modellierung der fixen Gleisnutzung (aktuell keine Reduzierung der Haltezeit) Folgende Abweichungen zum Gäubahngutachten (08/16) haben einen positiven Einfluss : Angepasste Infrastruktur (im Bereich PfA 1.3b & Neckarhausen) Überarbeitetes NeiTech-VzG! Tendenz der Verspätungsentwicklung bleibt ähnlich zum Gäubahngutachten (08/16) und wird teilweise außerhalb des Betrachtungsraums abgebaut. 19

20 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b (fix) Infrastrukturbezogene Behinderungen fixe Gleisnutzung Durchschnittliche Behinderungszeit pro Lauf *: < 1 Minute < 3 Minuten < 6 Minuten < 10 Minuten < 15 Minuten > 15 Minuten * Bezogen auf den Simulationszeitraum von 6 bis 12 Uhr. RiL 405 gibt vor, dass der Schwellwert von einer Minute infrastrukturbezogener Behinderung pro Stunde nach Möglichkeit nicht überschritten werden soll. Auf dem Gleis 3 in Stuttgart Terminal gibt es bei fixer Gleisnutzung in Fahrtrichtung Norden durchschnittlich 9,8 Minuten Behinderungszeit je Simulationslauf (> 1 min/h).! Die Ergebnisse der EBWU zeigen, dass die wirtschaftlich optimale Betriebsqualität auch ohne eine zusätzliche Weichenverbindung im Westkopf des Bahnhofs Flughafen Terminal erreicht werden kann. Ein positiver Nutzen dieser möglichen Weichenverbindung ist aber besonders für den Falle einer verspäteten S-Bahn in Richtung Terminal und der Kreuzung durch den Regionalverkehr zu erwarten. 20

21 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b (flex) Infrastrukturbezogene Behinderungen flexible Gleisnutzung Durchschnittliche Behinderungszeit pro Lauf *: < 1 Minute < 3 Minuten < 6 Minuten < 10 Minuten < 15 Minuten > 15 Minuten * Bezogen auf den Simulationszeitraum von 6 bis 12 Uhr. RiL 405 gibt vor, dass der Schwellwert von einer Minute infrastrukturbezogener Behinderung pro Stunde nach Möglichkeit nicht überschritten werden soll. Bei flexibler Gleisnutzung reduziert sich die maximale durchschnittliche Behinderungszeit in Stuttgart Terminal auf 2,2 Minuten je Simulationslauf (< 1 min/h).! Die Ergebnisse der EBWU zeigen, dass die wirtschaftlich optimale Betriebsqualität auch ohne eine zusätzliche Weichenverbindung im Westkopf des Bahnhofs Flughafen Terminal erreicht werden kann. Ein positiver Nutzen dieser möglichen Weichenverbindung ist aber besonders für den Falle einer verspäteten S-Bahn in Richtung Terminal und der Kreuzung durch den Regionalverkehr zu erwarten. 21

22 Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Auswertung erfolgt im Bereich Böblingen / Vaihingen / Neuhausen / Abzweig Heerstraße. Fahrzeitreserven können gesamthaft zum Verspätungsabbau genutzt werden. Würdigung der Simulationsergebnisse Die Verspätungsentwicklung aller Linien liegt im Bereich des PfA 1.3b im wirtschaftlich optimalen Bereich (oder sogar besser). Flexible Gleisnutzung ist vorteilhaft für Regional- und Fernverkehr und zugleich nicht nachteilig für die S-Bahnen. Die infrastrukturbezogenen Behinderungen verteilen sich bei flexibler Gleisnutzung wesentlich gleichmäßiger auf die Gleise 1 und 3 in Flughafen Terminal als bei fixer Gleisnutzung. 22

23 Inhalt Ausgangslage Simulationsprämissen Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Sensitivitätsanalyse Fahrzeitreserven 23

24 Sensitivitätsanalyse Sensitivitätsanalyse Randbedingungen DB Netz AG fordert für die Strecke Stuttgart Singen Schaffhausen einen Mindestbauzuschlag von 5,5 Minuten. Vorgehen ist aufgrund des Betrachtungsraums und der nicht immer durchgehenden Linien bis Schaffhausen vertretbar. Eine genaue Verteilung der Bauzuschläge ist nicht bekannt. Daher werden zur näherungsweisen Abbildung jeweils 25 % der vorhandenen Fahrzeitreserven (für jeden Zug) in Bauzuschlag umgewandelt. Fahrplanzeiten werden beibehalten. Bauzuschlag wird in der Simulation nicht zum Verspätungsabbau genutzt. Die Auswirkungen der reduzierten Fahrzeitreserven sind für die Infrastrukturbezogenen Behinderungen so gering, dass eine erneute Auswertung nicht durchgeführt wird. 24

25 Sensitivitätsanalyse Beide Varianten halten Grenzwerte im Bahnhofskopf ein. Flexible Gleisnutzung für SPFV und SPNV vorteilhaft. Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Verspätungsentwicklungen im Bahnhofskopf Flughafen Linie Relation Auswerteabschnitt Mittlere Verspätungsdifferenz pro Zug (Abfahrt bis Ankunft) Fixe Gleisnutzung S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Echterdingen Flughafen - 1 s -1 s S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Flughafen Filderstadt -23 s -23 s S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Filderstadt Flughafen 2 s -1 s 1 s S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Flughafen Echterdingen 0 s 0 s S3 Stuttgart Hbf Flughafen Echterdingen Flughafen -1 s -1 s S3 Flughafen Stuttgart Hbf Flughafen Echterdingen 1 s 1 s SPNV Stuttgart Hbf Horb X414 Flughafen 5 s -8 s -3 s SPNV Stuttgart Hbf Horb Flughafen Echterdingen -5 s -6 s -11 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Echterdingen Flughafen 22 s -24 s -2 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Flughafen X s +16 s -1 s SPFV Stuttgart Hbf Zürich X414 Flughafen 17 s -15 s 2 s SPFV Stuttgart Hbf Zürich Flughafen Echterdingen 0 s 0 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Echterdingen Flughafen 22 s -7 s 15 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Flughafen X s -1 s -24 s Flexible Gleisnutzung Premium: <0 min/z wirtschaftlich-optimal: 0 min/z < 1 min/z (Strecke) und 0 min/z <30s/Z (Bahnhofskopf) mangelhaft: > 1 min/z 25

26 Sensitivitätsanalyse Beide Varianten halten Grenzwerte ein. Flexible Gleisnutzung ist für den SPNV und SPFV leicht vorteilhaft. * Ausgewertet wird die Verspätung bei zurückliegender Abfahrt bis zu nachfolgender Ankunft im Auswerteabschnitt. Ergebnisse EBWU PfA 1.3b Verspätungsentwicklungen über den Bereich Flughafen Terminal * Linie Relation Auswerteabschnitt Mittlere Verspätungsdifferenz pro Zug (Abfahrt bis Ankunft) Fixe Gleisnutzung S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Echterdingen Filderstadt -44s -45 s S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Filderstadt Echterdingen 0 s -1 s SPNV Stuttgart Hbf Horb X414 Echterdingen 16 s 5 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Echterdingen X414 9 s -10 s -1 s -1 s -11 s -19 s Flexible Gleisnutzung SPFV Stuttgart Hbf Zürich X414 Echterdingen 29 s 11 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Echterdingen X s -6 s 8 s Premium: <0 min/z wirtschaftlich-optimal: 0 min/z < 1 min/z (Strecke) und 0 min/z <30s/Z (Bahnhofskopf) mangelhaft: > 1 min/z -18 s 26

27 Sensitivitätsanalyse Beide Varianten halten Grenzwerte ein. Flexible Gleisnutzung ist für den SPNV und SPFV leicht vorteilhaft. Stuttgart Böblingen Verspätungsentwicklungen über den Bereich PfA 1.3b Linie Relation Auswerteabschnitt Mittlere Verspätungsdifferenz pro Zug (Abfahrt bis Ankunft) Fixe Gleisnutzung S2 Stuttgart Hbf Neuhausen Vaihingen Neuhausen 3 s 5 s +2 s Flexible Gleisnutzung S2 Neuhausen Stuttgart Hbf Neuhausen Vaihingen -7 s -9 s S3 Stuttgart Hbf Flughafen Vaihingen Flughafen 11 s 11 s S3 Flughafen Stuttgart Hbf Flughafen Vaihingen 10 s 11 s SPNV Stuttgart Hbf Horb Abzw. Heerstraße Böblingen 23 s 17 s SPNV Horb Stuttgart Hbf Böblingen Abzw. Heerstraße -1 s -11 s -12 s SPFV Stuttgart Hbf Zürich Abzw. Heerstraße Böblingen 41 s 29 s SPFV Zürich Stuttgart Hbf Böblingen Abzw. Heerstraße 51 s 41 s Premium: <0 min/z wirtschaftlich-optimal: 0 min/z < 1 min/z (Strecke) und 0 min/z <30s/Z (Bahnhofskopf) mangelhaft: > 1 min/z -2 s +1 s -6 s -12 s -10 s 27

28 Sensitivitätsanalyse Auswertung erfolgt im Bereich Böblingen / Vaihingen / Neuhausen / Abzweig Heerstraße. Fahrzeitreserven können zu 75 % zum Verspätungsabbau genutzt werden. Die übrigen 25 % werden als nicht zum Verspätungsabbau nutzbarer Bauzuschlag unterstellt. Zusammenfassung Würdigung der Ergebnisse Die Verspätungsentwicklung aller Linien im Bereich des PfA 1.3b liegt weiterhin im wirtschaftlich-optimalen Bereich (oder sogar besser). Verspätungsaufbau auf den ausgewerteten Abschnitten nimmt leicht zu. Die Veränderung des Verspätungszuwachses in der Sensitivitätsanalyse Fahrzeiten liegt meisten bei maximal Sekunden im Vergleich zur Basisvariante. Dies ist allerdings stark abhängig von den zur Verfügung stehenden Fahrzeitreserven im Auswerteabschnitt. Flexible Gleisnutzung ist vorteilhaft für Regional- und Fernverkehr und zugleich nicht nachteilig für die S-Bahnen. In keinem der ausgewerteten Abschnitte verschlechtert sich die Betriebsqualität so sehr, dass sie im mangelhaften Qualitätsbereich liegt. Die infrastrukturbezogenen Behinderungen verteilen sich bei flexibler Gleisnutzung wesentlich gleichmäßiger auf die Gleise 1 und 3 in Flughafen Terminal als bei fixer Gleisnutzung. 28