Ein neuer U-Bahnhof für Bern als Bestandteil eines langfristigen Ausbaukonzeptes

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1 Ein neuer U-Bahnhof für Bern als Bestandteil eines langfristigen Ausbaukonzeptes Der Bahnhof Bern, der zweitgrösste Bahnknoten der Schweiz, soll in den kommenden Jahren ausgebaut werden. In einer ersten Etappe werden bis 2025 die Publikumsanlagen erweitert und ein neuer Tiefbahnhof erstellt. Nachfolgend wird das aktuelle Tiefbahnhof-Projekt kurz vorgestellt und auf die verkehrlichen Abklärungen genauer eingegangen. Mit derzeit über Zügen und rund Fahrgästen pro Tag ist der Bahnhof Bern der zweitgrösste Bahnknoten der Schweiz. Dieser umfasst neben dem normalspurigen, 13-gleisigen Bahnhof der SBB auch einen kleineren, unterirdischen Kopfbahnhof mit vier Gleisen für die vier meterspurigen Bahnlinien des Regionalverkehrs Bern-Solothurn (RBS). Das schweizweit feststellbare starke Nachfragewachstum im öffentlichen Verkehr der letzten Jahre war im Knoten Bern überproportional hoch: So hat sich die Zahl der Ein- und Aussteigenden in Bern in den vergangenen zehn Jahren um fast 60 % erhöht. Wenngleich sich dieses Wachstum in Zukunft abschwächen dürfte, rechnen Prog- Die Zahl der Ein- und Aussteigenden in Bern hat sich in den vergangenen zehn Jahren um fast 60 % erhöht. BILD 1: Perronhalle des bestehenden Bahnhofs Bern RBS nosen für das Jahr 2030 mit einem weiteren Anstieg um rund 50 %. Um diesen Anstieg bewältigen zu können, sollen die heute teilweise überlasteten Anlagen in den kommenden Jahren unter dem Projekttitel Zukunft Bahnhof Bern (ZBB) erweitert werden: Bis 2025 wird mit der SBB-Westpassage eine neue, grosszügige Fussgängerunterführung mit einem neuen Zugang zur Stadt und ein neuer, unterirdischer RBS-Bahnhof erstellt. Ein späterer Ausbauschritt bis etwa 2035 sieht schliesslich die Erweiterung des SBB-Bahnhofs mit vier zusätzlichen Gleisen vor. Der vorliegende Artikel fokussiert sich auf das Teilprojekt des neuen RBS-Bahnhofs. Dipl. Ing. ETH/SVI Ulrich Reinert Koordinator Betrieb und Technik Mitglied der Geschäftsleitung RBS ulrich.reinert@rbs.ch Dipl. Bauingenieur TH/SVI Guido Rindsfüser Mitglied der Geschäftsleitung Emch+Berger AG Bern guido.rindsfueser@emchberger.ch 1. DER BESTEHENDE RBS-TIEFBAHNHOF IN BERN Als Teil des Berner Hauptbahnhofes wurde der heutige RBS-Bahnhof 1965 in Betrieb genommen (Bild 1). An Werktagen wird dieser viergleisige Kopfbahnhof aktuell von 550 Zügen bedient, in der Spitzenstunde verkehren 42 Züge. Bei der Konzeption des Tiefbahnhofes in den 1950er-Jahren wurde mit einer Maximalfrequenz von Fahrgästen pro Tag gerechnet, heute benutzen ihn bis zu Personen täglich. Dies entspricht knapp einem Viertel der Gesamtfrequenz des Bahnhofs Bern: Bern RBS ist damit mit seinen vier Gleisen und den beiden nur 115 m langen und knapp 5 m breiten Bahnsteigen einer der meistfrequentierten Bahnhöfe der Schweiz. Der kontinuierliche Ausbau des Zugangebots bis an die Grenze der betrieblichen Leistungsfähigkeit und die unerwartet starke, immer noch steigende Nachfrage stellten wachsende und je länger je schwieriger beherrschbare Anforderungen an eine reibungslose und sichere Abwicklung der Verkehrsmengen. Eines der Kernprobleme des direkt und quer unter den SBB-Gleisen 70 ETR APRIL 2014 NR. 4

2 BILD 2: Morgenspitze im bestehenden Bahnhof BILD 3: Warteräume zur Hauptverkehrszeit liegenden Kopfbahnhofes sind die beiden nur knapp 5 m breiten Perrons, die nur über einen einseitigen Zugang erreicht werden. Die schmalen Bahnsteige verzögern einen raschen Abfluss der ankommenden Fahrgäste und führen wegen des dichten Bahnbetriebs mit kurzen Wendezeiten der Züge zu sehr starken Behinderungen zwischen Einund Aussteigenden (Bild 2). Diese unhaltbare Situation veranlasste den RBS in den 1990er-Jahren, grundlegende Studien zur Optimierung der Publikumsanlagen anzustellen. Ein räumlicher Ausbau wäre wegen der Lage nur knapp 6 m unter den Gleisen des SBB-Bahnhofs technisch ausgesprochen komplex und aufwändig; da zudem der Bahnbetrieb in beiden Bahnhöfen über Jahre massiv beeinflusst worden wäre, wurde eine alternative, kurzfristig umsetzbare Lösung gesucht. Aufgrund der Kopfbahnhofsituation mit nur einseitigem Zugang bot sich die Einrichtung eines Perron-Bewirtschaftungssystems an: In speziellen, linienspezifischen Warteräumen werden die in Bern einsteigenden Fahrgäste vor dem Bahnsteig solange zurückgehalten, bis die ankommenden Fahrgäste ausgestiegen sind und das Perron Bei einer weiteren Zunahme der Spitzenfrequenzen muss der Fahrplan entdichtet werden: Aus der wachsenden Nachfrage würde ein Angebotsabbau resultieren. BILD 4: Morgenspitze im Zugang zum RBS-Bahnhof verlassen haben. Mit dieser zeitlichen Trennung der Fahrgastströme konnte der Fussgängerverkehr beschleunigt und die Sicherheit auf den schmalen Bahnsteigen verbessert werden (Bild 3). Wenngleich sich die Warteräume ausgesprochen gut bewährt haben und heute nicht nur in den Hauptverkehrszeiten unverzichtbar sind, war von Beginn an klar, dass dieser Ansatz keine definitive Lösung der Kalamitäten sein konnte. Dies wegen der engen räumlichen Verhältnisse der Wartebereiche, der bahnbetrieblichen Leistungsfähigkeit des Bahnhofs sowie der engen Interaktion zwischen Bahnbetrieb und Fahrgastwechsel (Bild 4). Während die bahnbetriebliche Leistungsfähigkeit der doppelspurigen Zufahrtsstrecke mit einer minimalen Zugsfolgezeit von 75 Sekunden sehr hoch ist, beträgt die betriebliche Kapazität des Bahnhofs unter Berücksichtigung der Wende- und Fahrgastwechselzeiten etwa 44 Züge pro Stunde (22 Zugspaare). Diese Leistungsfähigkeit wird mit dem aktuellen Fahrplan in der Spitzenstunde hinsichtlich Zuganzahl und auch bezüglich Zuglängen fast ausgeschöpft. Die heute messbaren Personendichten von bis zu 3.8 Personen/m 2 in den Warte- und 1.6 Personen/m 2 in den Gehbereichen liegen deutlich unter einem akzeptablen Komfortniveau. Eine weitere Zunahme der Fahrgastfrequenzen dürfte mittelfristig zu längeren Aufenthalts- resp. Wendezeiten der Züge führen, mit der unangenehmen Folge, dass nicht mehr gleich viele Züge pro Stunde den Bahnhof bedienen könnten: Der Fahrplan würde also entdichtet aus der wachsenden Nachfrage würde ein Angebotsabbau resultieren. 2. DAS GESAMTKONZEPT ZUKUNFT BAHNHOF BERN Erste Überlegungen für einen Ausbau des RBS-Bahnhofs wurden bereits in den 1990er- Jahren angestellt und sahen den Bau eines» ETR APRIL 2014 NR. 4 71

3 neuen, zusätzlichen Tiefbahnhofs vor. Das starke Nachfragewachstum in Folge der Einführung von Bahn 2000 führte dazu, dass nicht nur der RBS-Bahnhof, sondern auch die Publikumsanlagen des SBB-Bahnhofs an ihre Kapazitätsgrenze gelangten, so dass eine abgestimmte Planung für den Gesamtknoten notwendig wurde. BILD 5: Das Gesamtkonzept Zukunft Bahnhof Bern im Überblick In einer ersten Phase kamen SBB und RBS überein, Machbarkeitsuntersuchungen für den Ausbau des gesamten Bahnknotens anzustellen. Diese sollten klären, welche Möglichkeiten für eine langfristige bauliche Entwicklung am bestehenden, sehr stark genutzten Bahnhofstandort mitten im Stadtzentrum von Bern bestehen. (Quelle: ZBB) BILD 6: 3D-Darstellung des RBS-Tiefbahnhofs (orange) und der SBB-Publikumsanlagen (blau) In der Folge dieser Machbarkeitsstudien wurde unter Federführung des Kantons Bern und mit Einbezug der Stadt und sämtlicher Anrainer der Variantenfächer nochmals geöffnet und insbesondere die Entwicklung des Bahnknotens in einen auch geographisch grösseren Kontext betrachtet. In über 20 Varianten und Untervarianten wurde dabei u. a. auch untersucht, ob eine Umspurung gewisser Strecken von Meter- auf Normalspur resp. umgekehrt zu langfristig günstigeren Lösungen führen könnte. Resultat dieses mehrjährigen Planungsprozesses ist ein breit abgestütztes Gesamtkonzept für einen schrittweisen Ausbau des Bahnknotens Bern. Dies erlaubt es, die jeweiligen Ausbauschritte auf die künftige Verkehrsentwicklung abzustimmen, was auch die Finanzierung vereinfacht. In einem ersten Ausbauschritt bis 2025 sollen die bestehenden SBB-Publikumsanlagen erweitert und insbesondere eine zusätzliche, grosszügige Passage unter dem SBB- Bahnhof erstellt werden. Diese sogenannte Westpassage erhält einen zweiten stadtseitigen Hauptzugang beim Bubenbergplatz mit kurzen Umsteigewegen zu den städtischen Tram- und Buslinien, als Entlastung des bestehenden Bahnhofplatzes. Ebenfalls bis 2025 soll unter den SBB-Publikumsanlagen ein neuer, leistungsfähiger RBS-Bahnhof als Ersatz für den bestehenden gebaut werden (Bild 5). Ein zweiter Ausbauschritt (Horizont 2035) sieht anschliessend eine nördliche Erweiterung des SBB-Bahnhofs mit vier zusätzlichen Gleisen auf bestehendem Niveau vor. Dies erlaubt einen weiteren Angebotsausbau sowohl im Fern- als auch im Regionalverkehr. Im Sinne (sehr) langfristiger Optionen sind weitere Entwicklungen denkbar, wie etwa ein Ausbau der SBB-Ostzufahrt von vier auf sechs Gleise, der Erweiterung des RBS- Tiefbahnhofs zu einem Durchgangsbahnhof oder gar ein zusätzlicher, viergleisiger SBB-Tiefbahnhof nördlich des neuen RBS- Bahnhofs. Das Ausbaukonzept wurde Mitte 2011 von den verantwortlichen Projektpartnern BILD 7: Visualisierung des Perrongeschosses BILD 8: Visualisierung der Verteilebene 72 ETR APRIL 2014 NR. 4

4 BILD 9: Längsschnitt durch den geplanten Bahnhof (Perrons 21/22) verabschiedet. Es war Grundlage für die anschliessende Vorprojekt-Ausarbeitung. Die beiden Vorprojekte für die Publikumsanlagen resp. den Tiefbahnhof wurden durch die Infrastruktureigner SBB und RBS getrennt aber eng koordiniert ausgearbeitet. 3. DER NEUE RBS-TIEFBAHNHOF Der neue Tiefbahnhof soll in Ost-West-Richtung unter der Passagenebene resp. den SBB-Gleisen 2 bis 7 zu liegen kommen. Der Bahnhof besteht aus zwei grossen, bergmännisch zu erstellenden Kavernen von knapp 200 m Länge mit jeweils zwei Gleisen und einem 12 m breiten Mittelbahnsteig. Aus geotechnischen resp. baubetrieblichen Gründen liegen diese Kavernen ca. 17 m unter der SBB-Passagenebene. Diese Höhenlage ergibt sich v. a. aus der statisch erforderlichen Felsüberdeckung zwischen dem Gewölbe der Bahnhofkavernen und den Stützenfundationen der vorhandenen Bahnhofsüberbauung, die sehr hohe Lasten in den Baugrund einleiten (Bilder 6 10). Das Vorprojekt sieht pro Perron vier Aufgänge zu den beiden Verteilebenen vor. Diese knapp 6 m über den Perrons angeordneten Verteilebenen ermöglichen einerseits eine Verbindung zwischen den beiden Kavernen. Anderseits führen von hier insgesamt vier Aufgänge mit je drei Fahrtreppen in die 11 m höher liegende Passagenebene der SBB. Zusätzlich werden die beiden Perrons mit jeweils zwei Liften aus der Westpassage erschlossen. Angeschlossen wird der neue Tiefbahnhof mit einer neuen zweigleisigen Tunnelzufahrt, welche aus dem bestehenden RBS- Streckentunnel abzweigt. Zwischen dem Tiefbahnhof und der doppelspurigen Zufahrt ist eine etwa 300 m lange viergleisige Aufweitung mit vier Einzelröhren vorgesehen. Diese Anordnung folgt aus der Lage des Tiefbahnhofs zum SBB-Bahnhof. Sie gestattet zudem, den bestehenden RBS-Bahnhof während des Baus der neuen Anlage in BILD 10: Querprofil durch den RBS-Tiefbahnhof zwischen West- und Hauptpassage BILD 11: Situationsplan des neuen Tiefbahnhofs inkl. Zufahrt unter den Bahnanlagen der SBB Betrieb zu halten und ermöglicht schliesslich vergleichsweise hohe Ein- und Ausfahrgeschwindigkeiten (Bild 11). Nach Inbetriebnahme des neuen RBS-Tiefbahnhofs kann der bestehende Kopfbahnhof neu genutzt werden, beispielsweise für Logistikzwecke und/oder als Fahrradstation. Räumlich gesichert wird schliesslich die Option einer späteren Verlängerung des neuen Tiefbahnhofs nach Westen BAHNBETRIEBLICHE ABKLÄRUNGEN UND VORGABEN Der heutige Berner Bahnhof ist für das RBS- Meterspursystem leistungsbestimmend: Neben den stark überlasteten Publikumsanlagen, welche harte betriebliche Einflüsse auf die Abwicklung des Bahnverkehrs haben, sind auch die Gleisanlagen (Topologie) deutlich leistungsschwächer als die Zufahrt: Wäh-» ETR APRIL 2014 NR. 4 73

5 BILD 12: Vergleich der Topologie des heutigen mit dem geplanten RBS-Bahnhof BILD 13: Zu-/Abfluss und Rückstau an einem Zu-/Abgang (2 Züge nacheinander an einem Perron) BILD 14: Verlauf der Dichte in einem definierten Abschnitt (2 Züge nacheinander an einem Perron) rend auf der Zufahrtsstrecke bis zu 64 Züge pro Stunde (d. h. 32 Zugspaare) fahrbar sind, kann der bestehende Bahnhof nur etwa 42 Züge bewältigen. Unter Berücksichtigung der maximalen Zugslängen resultiert daraus eine maximale Beförderungsleistung von Personen pro Stunde und Richtung (Dimensionierungswert). Effektive gezählt werden derzeit bis zu Personen pro Stunde und Richtung. Aus ökonomischen Gründen war von Beginn an klar, dass der neue RBS-Bahnhof leistungsmässig optimiert auszulegen war: Die Bahnanlagen sollen rationell und maximal nutzbar sein, aber auch teure Überdimensionierungen waren zu vermeiden. Dazu wurden diverse Gleistopologien entworfen und mittels OpenTrack-Simulationen evaluiert und optimiert. Das Resultat ist eine wiederum viergleisige Anlage, die jedoch hinsichtlich Topologie und in ihren Dimensionen wesentlich grosszügiger ist: So sind die Perrons über anderthalbmal länger und fast dreimal breiter als im bestehenden Bahnhof. Alle vier Gleise können flexibel mit 180 m langen Zügen angefahren werden. Die zügig trassierte Zufahrt lässt auch über die Weichenverbindungen Geschwindigkeiten von bis zu 60 km/h zu (Bild 12). Mit dem neuen Tiefbahnhof können bei vergleichbarer Fahrplanstabilität 48 Züge pro Stunde abgewickelt werden, das Beförderungsangebot kann dank längerer Züge unter Berücksichtigung der betroffenen Bahnlinien um 75 % auf Personen pro Stunde und Richtung (Dimensionierungswert) erhöht werden. Schliesslich kann der geplante neue Tiefbahnhof bei Bedarf um eine Wendeanlage oder gar zu einem Durchgangsbahnhof erweitert werden, sollte dies dereinst notwendig werden. Mit dieser Ergänzung könnten bis zu 64 Züge pro Stunde abgewickelt werden, was der Kapazität der Zufahrtsstrecke entspräche. Die Leistungsfähigkeit des neuen Tiefbahnhofs wäre damit hinsichtlich Zugszahlen 50 % höher, hinsichtlich Beförderungsleistung sogar ein Vielfaches DIMENSIONIERUNG DER PUBLIKUMSANLAGEN Aufgrund der Erfahrungen mit den hohen Verkehrsmengen im heutigen RBS-Bahnhof und der negativen Einflüsse auf Sicherheit, Leistungsfähigkeit, Qualität und Komfort der Reisenden wurde bei der Dimensionierung der neuen Anlagen sehr viel Wert auf diese Anforderungen gelegt. Trotz der hohen bautechnischen Komplexität waren die Betrachtungen der Personenhydraulik und der daraus abgeleiteten Dimensionierung der 74 ETR APRIL 2014 NR. 4

6 Kundenanlagen massgebend für das Layout der Gesamtanlage bis hin zur Einbindung in die Publikumsanlagen der SBB, welche die Verkehrsströme des RBS neben den eigenen und bahnfremden Verkehrsmengen aufzunehmen haben. Wegen der engen Abhängigkeiten der Personenstromabwicklung, aber auch aus einem gleichartigen Verständnis bezüglich Qualitäts- und Komfortansprüchen, wurden die Dimensionierungsgrundlagen, -methoden und -berechnungen der Kundenanlagen mit der SBB abgestimmt und unter Einbezug von Experten der ETH Zürich auch weiterentwickelt. Als Basis für die Verteilung der Verkehrsströme auf die zukünftigen Anlagen wurden die heutigen Verkehrsmengen und -ströme detailliert analysiert und Quelle- Ziel-Beziehungen abgeleitet. Diese wurden unter Berücksichtigung der zu erwartenden Veränderungen aus der Verkehrs- und Siedlungsentwicklung in zeitlich unterschiedliche Zukunftshorizonte projiziert und bildeten mit den prognostizierten Verkehrsmengen das Datengerüst für die Dimensionierung (Bild 13, 14). Im Verlauf der Arbeiten wurde aufgrund von vertieften Überlegungen zu den zu berücksichtigenden Lastfällen die statische Berechnung der Dichten auf den Perrons und der Leistungsfähigkeiten der Zu- und Abgänge in eine mesodynamische Betrachtung überführt. Mit der Entwicklung eines neuen Werkzeugs zwischen der statischen Berechnung und der mikroskopischen Simulation wurde ein wesentlicher Fortschritt in der Dimensionierung selber und deren Beurteilung anhand unterschiedlichster Kennwerte der Personenhydraulik erzielt: Ohne die Bewegung der einzelnen Personen detailliert abzubilden und zu visualisieren werden mit diesem Werkzeug die Wege und Gehzeiten der einzelnen Personen für die Bestimmung der Last auf definierten Flächen oder in definierten Querschnitten ermittelt und überlagert. Damit lässt sich der zeitliche Verlauf der Belastung in den Kundenanlagen aufgrund unterschiedlichster Lastfälle (z. B. ein einzelner Zug, zwei Züge zeitlich versetzt usw.) sehr effizient, detailliert und aussagekräftig abbilden, da mehr Kennwerte berechnet und visualisiert werden können als in einer statischen Berechnung (Bild 15, 16). 4. AUSBLICK Der neue Tiefbahnhof kann mehr und längere Züge verkraften. Die bahnbetriebliche Leistung steigt um 75 %. BILD 15: Ausschnitt der Simulation des gesamten Bahnhof Bern (links: neuer RBS-Bahnhof ) BILD 16: Visualisierung der Dichtewerte auf den RBS-Perrons und in der SBB-Westpassage (screenshot einer Simulation) Das Vorprojekt zum neuen RBS-Tiefbahnhof konnte im Frühjahr 2013 abgeschlossen werden. Es bildet zusammen mit dem gleichzeitig erarbeiteten Vorprojekt zu den SBB-Publikumsanlagen die Grundlage für die finanzpolitischen Beschlüsse zur ersten Ausbauetappe von Zukunft Bahnhof Bern. Der Finanzierungsbedarf umfasst dafür gesamthaft CHF 865 Mio. (± 30 %), wovon CHF 522 Mio. für den neuen RBS-Tiefbahnhof inkl. Zufahrt anfallen. Die Finanzierung wird von Bund und Kanton Bern sowie zu einem kleinen Teil von der Stadt Bern finanziert. Der Kantonsanteil an den Kosten des Tiefbahnhofs und der neuen Publikumsanlagen wurde im Juni 2013 gesprochen. Der Bund wird sich in erster Linie aus Mitteln des Infrastrukturfonds an den beiden Vorhaben beteiligen. Derzeit laufen die Arbeiten für das Auflageprojekt des neuen Tiefbahnhofs. Nach den aktuellen Planungen soll der Baubeginn 2017 erfolgen, es wird mit einer Bauzeit von sieben bis acht Jahren gerechnet. SUMMARY New underground station for Berne as part of a long-term expansion concept Some 1500 trains and passengers pass through the central station in Berne every day, making it the second largest railway interchange in Switzerland. By 2025, a new pedestrian passageway with a new access to the city centre is to be built, and a new four-track underground station is to be built for trains operated by the RBS. The project is being drawn up with close coordination between the Swiss Federal Railways (SBB) and the RBS. Their main concerns are to answer geo-technical and site-management questions but also and in particular to clarify details of the railways operational requirements and the dimensions of the facilities to be used by the travelling public. A sum of CHF 865 million has been budgeted for this upgrading work. ETR APRIL 2014 NR. 4 75