Verkehrsinfrastrukturforschung (VIF) Kick Off am 4.11.2011 THEMENSCHWERPUNKT 2: INFRASTRUKTUR FÜR DIE SCHIENE Seite 1
Stab Forschung & Entwicklung der ÖBB-Infrastruktur AG 15 Mitarbeiter/innen ca. 50 Forschungsprojekte an nationalen und internationalen F&E Projekten im Wert von über 90 Mill. beteiligt Seite 2
Hauptfokus der Forschung und Entwicklung Künftige Markt- und Kundenerfordernisse Life-Cycle- Costs Zusammenwirken Fahrzeug Infrastruktur Seite 3
Unsere Hauptaufgaben Strategische Forschung für die ÖBB Infrastruktur AG Bildung von Netzwerken mit Industrie, Wirtschaft und Universitäten für die Entwicklung von Ideen und neuen Innovationen, Technologien und Lösungen für das System Bahn. International, national und/oder regional ausgerichtete Forschungsvorhaben für unsere Auftraggeber und Kunden zur Untersuchung und Überprüfung. Bündelung von eisenbahntechnischen System-Knowhow, um das System Bahn als Innovationsmotor zu positionieren und zu stärken. Seite 4 4
Themenschwerpunkt 2: Infrastruktur für die Schiene 1. Oberbau 1.1. Alternative Schwellenmaterialien 1.2. Neue Schwellenimprägnierungsmittel und methoden 1.3. Verringerung von Schotter- und Eisflug 2. Eisenbahnkreuzungen 2.1. Eisenbahnkreuzungen und Verkehrspsychologie 3. Energietechnik 3.1. Verwendung von Geothermie im Infrastrukturbereich PCP Pre Commercial Procurement Projekt: 4. Detektion von Naturgefahren Seite 5
Seite 6 1. Oberbau 1.1. Alternative Schwellenmaterialien
1. Oberbau 1.1. Alternative Schwellenmaterialien Gegenwärtig werden Schwellen aus Beton und Holz am Netz der ÖBBInfrastruktur eingesetzt. Weitere Schwellenwerkstoffe sind Stahl, sowie für Spezialanwendungen Kunststoff wobei letztgenannter mit hohen Kosten verbunden ist. Jeder dieser Werkstoffe besitzt spezifische Vor und Nachteile, insbesondere in Bezug auf das Zusammenspiel von RadSchiene und Oberbau weiters in Bezug auf die Lebensdauer sowie in Bezug auf die Kosten. Die Entwicklung von kostengünstigen alternativen Schwellenmaterialien ist daher für die österreichischen Eisenbahnen von großem Interesse. Im Rahmen des Projektthemas soll die Möglichkeit von alternativen Schwellenmaterialien erforscht werden und der Entwicklungsprozess von geeigneten Technologien zur Herstellung von Schwellen aus alternativen Schwellenwerkstoffen bis hin zur Erprobung von Prototypen implementiert werden. Seite 7
Attribute: - Entwicklung von alternativen Schwellenmaterialien für die Anforderungen des täglichen Eisenbahnbetriebes - Entwicklung des Herstellungsprozesses von Schwellen aus alternativen Werkstoffen - Entsprechende Nachweise für Anwendung der Schwelle im Bahnbetrieb (z.b. Festigkeit, Beständigkeit, etc.) - Geringe Bauhöhe ist vorteilhaft zu bewerten - Kostengünstig(er) im Vergleich zu bestehenden Schwellen - Kosten-Nutzen- sowie LCC-Analyse - Baukastensystem hinsichtlich Schienenbefestigung ist anzustreben, d.h. für den Bahnbetrieb zugelassene Bauteile sind zu verwenden Einsatzorte: - Oberbau im österreichischen Schienennetz, d.h. bei der ÖBB-Infrastruktur AG, bei Privatbahnen und bei Anschlussbahnen Seite 8
Ziele: Ziel ist es, alternative Schwellenmaterialien zu konzipieren und in einem zweiten Schritt als Pilot umzusetzen. Um - die Anforderungen an Schwellen zu erfüllen (Normen, Vorschriften etc.) - Schwellen kostengünstiger herzustellen - die Handhabung der Schwellen in derzeit bestehende Prozesse (z.b. maschineller Schwelleneinbau) sicherzustellen Nicht Ziele: - neue Gleiskonstruktion Instrument: ko-finanzierte F&E Dienstleistung max. Projektdauer: 12 Monate max. Projektkosten: 100.000 (excl. USt.) Seite 9
1. Oberbau 1.2. Neue Schwellenimprägnierungsmittel und Imprägnierungsmethoden Seite 10
1. Oberbau 1.2. Neue Schwellenimprägnierungsmittel und methoden Zur Verlängerung der Lebensdauer werden Holzschwellen imprägniert. Das derzeit bestmögliche Mittel ist Kreosot, welches von Seiten der Gesetzgeber als Karzinogen der Kategorie 1B eingestuft ist. Aus Umweltschutzgründen sollen im Rahmen des Projektthemas Möglichkeiten alternativer Schwellenimprägniermittel und methoden unter den Rahmenbedingungen der technischen und ökonomischen Anforderungen an die Bahnschwelle erforscht werden. Attribute: - Gebrauchsklasse 4 - Schutz gegen Braunfäule (Basidiomyceten, Zelluloseabbau), Weißfäule (Ligninabbau), Moderfäule (Ascomyceten, Fungi imperfecti), Insekten (vorbeugende Wirkung gegen Insekten, nicht gegen Termiten) - Tiefenschutz wie bei Druckverfahren (wegen Eindrückungen des Gleisschotters in den Schwellenkörper) Seite 11
- günstiges ökotoxikologisches Profil und langfristige Verfügbarkeit des Ersatzstoffes - angestrebte Nutzungsdauer der Holzschwelle von 30 Jahren - erreichen definierter technischer Eigenschaften - geringe elektrische Leitfähigkeit - Berücksichtigung der Korrosion von Verbindungsmitteln - UV-Beständigkeit - Hitze- und Tieftemperaturbeständigkeit - Beständigkeit gegen Öl / chemische Substanzen - Entflammbarkeit / Brandbeständigkeit - Entsorgung / thermische Nutzung / Aufarbeitung von Holzschwellen - ökologische Bilanz der Holzschwelle - chemische Rückstände der Holzschwellen im Oberbauschotter - LCC-Analyse des gesamten Lebenszyklusses des neuen Schwellenimprägniermittels und/oder der neuen Schwellenimprägniermethode Seite 12
Ziele: Ziel ist es, innovative Schwellenimprägnierungsmittel und -methoden zur Haltbarmachung von Holzschwellen zu identifizieren und durch Labortests alle relevanten Aspekte der Anforderungen an die Bahnschwelle während des gesamten Lebenszyklus nachzuweisen. Nicht Ziele: - Änderung des Schwellenwerkstoffes - Änderung des Gleisaufbaues - Verringerung der Nutzungsdauer Instrument: ko-finanzierte F&E Dienstleistung max. Projektdauer: 12 Monate max. Projektkosten: 100.000 (excl. USt.) Seite 13
1. Oberbau 1.3. Verringerung von Schotter und Eisflug Seite 14
1. Oberbau 1.3. Verringerung von Schotterund Eisflug Rahmen: Höhere Geschwindigkeiten im Schienenverkehr können bei Schotteroberbau Schotterflug sowie im Winter Eisflug verursachen, welcher Schäden an Fahrzeug und Infrastruktur auslösen kann. Die Entwicklung von Maßnahmen zur Verringerung genannter Schädigungen ist daher für die österreichischen Eisenbahnen von großem Interesse. Im Rahmen des Projektthemas sollen Möglichkeiten zur Minimierung des Schotterund Eisfluges erforscht werden, welche fahrzeug- und/oder infrastrukturseitig umgesetzt werden können. Seite 15
Attribute: - Identifizierung der Parameter für Entstehen von Schotter- und Eisflug - Kosten-Nutzen- sowie LCC-Analyse - Nachrüstung von bestehenden Fahrzeugen / rasch zu installieren - wartungsarm - Kostengünstig, Umweltfest - Entsprechende Nachweise für Anwendung im Bahnbetrieb (z.b. Normen, Vorschriften, etc.) Ziele: Ziel ist es, Maßnahmen zur Vermeidung von Schotter- und Eisflug - zu konzipieren und - in einem zweiten Schritt als Pilot umzusetzen Nicht Ziele: - Änderung des Gleisaufbaues, z.b. Feste Fahrbahn Instrument: ko-finanzierte F&E Dienstleistung max. Projektdauer: 18 Monate max. Projektkosten: 150.000 (excl. USt.) Seite 16
2. Eisenbahnkreuzungen 2.1. Eisenbahnkreuzungen und Verkehrspsychologie Seite 17
2. Eisenbahnkreuzungen 2.1. Eisenbahnkreuzungen und Verkehrspsychologie Rahmen: Es ist eine bekannte Tatsache, dass sowohl auf nationaler als auch internationaler Ebene im langjährigen Durchschnitt mehr als 95% der Eisenbahnkreuzungs-Unfälle durch Fehlverhalten der Straßenverkehrsteilnehmer/innen verursacht werden. Im Rahmen des Projektthemas soll dieses Phänomen untersucht werden und innovative Maßnahmen zur Einleitung von Bewusstseins- und Verhaltensänderungen (unter Berücksichtigung möglicher Barrieren!) erarbeitet werden: Die Maßnahmen können sowohl die Aus- und Weiterbildung der Straßenverkehrsteilnehmer/innen betreffen als auch Aktionen in der Öffentlichkeitsarbeit sowie Tools (z.b. rechnerische, messtechnische) zur Identifizierung von potentiellem Fehlverhalten an Eisenbahnkreuzungen oder gezielte gestalterische Maßnahmen ebendort. Seite 18
Attribute: - Identifizierung von Parameter für Fehlverhalten an Eisenbahnkreuzungen - Maßnahmen abhängig von Kategorien der Eisenbahnkreuzung - große Akzeptanz und Reichweite der Maßnahme - Kostengünstigkeit bei gestalterischen Maßnahmen Ziele: Ziel ist es, durch verkehrs= psychologische Untersuchungen Maßnahmen zu identifizieren, welche ein Fehlverhalten der Straßenverkehrs= teilnehmer/innen minimieren bzw. verhindern und damit die Verkehrssicherheit an Eisenbahnkreuzungen heben und damit die Unfallzahlen senken. Nicht Ziele: - neue Eisenbahnkreuzungs-Sicherungsarten Instrument: ko-finanzierte F&E Dienstleistung max. Projektdauer: 12 Monate max. Projektkosten: 70.000 (excl. USt.) Seite 19
3. Energietechnik 3.1. Verwendung von Geothermie im Infrastrukturbereich Seite 20
3. Energietechnik 3.1. Verwendung von Geothermie im Infrastrukturbereich Im Rahmen der gesellschaftspolitischen Ziele wie CO 2 -Reduktion und Energieautarkie kann Geothermie auch bei Verkehrsinfrastrukturen einen Beitrag leisten. Projekte in diesem Themenbereich sollen an Hand konkreter Beispiele die Umsetzungsmöglichkeiten und potentiale erforschen, technische Lösungen entwerfen und hinsichtlich praktischer Umsetzbarkeit erproben. Seite 21
Ziel sind technische Systeme, welche vor Ort Geothermie erschließen und die jeweiligen Bedürfnisse der Verkehrsinfrastruktur erfüllen sowie energieautark, ausfallsicher und umweltfest sind. Beispiele für Geothermie im Infrastrukturbereich sind etwa Heiz-/Kühlanlagen für Gebäude entlang der Strecken, Nutzung von Tunnelwärme, Weichenheizungen, etc. Seite 22
Attribute: - Identifizierung von potentiellen geothermischen Anwendungen im Infrastrukturbereich zur Erreichung der gesellschaftspolitischen Ziele wie CO 2 - Reduktion und Energieautarkie - Identifizierung der erforderlichen Wärmeleistung in Abhängigkeit des Einsatzortes bzw. Einsatzbereiches - Identifizierung der am Einsatzort /-bereich verfügbaren geothermischen Wärmeleistung in Abhängigkeit vom Kostenaufwand - Kosten-Nutzen- sowie LCC-Analyse - Eigenständiges, insulares System - Baukastensystem: Wenn verfügbar, ist die weitgehende Verwendung von für den Bahnbetrieb zugelassenen (Groß-)Serienbauteilen anzustreben - rasch zu installieren - wartungsarm - gegen Diebstahl und Vandalismus geschützt - Kostengünstig - Umweltfest Seite 23
Ziele: Ziel ist es, das oben beschriebene System zu konzipieren und in einem zweiten Schritt als Pilot umzusetzen um - zuverlässig, je nach Einsatzort/-bereich die erforderliche Geothermie zu identifizieren und bereitzustellen - kostengünstig eine Anlage zu errichten und zu erproben Nicht Ziele: Anwendung von bereits allgemein üblichen Wärmepumpen Instrument: ko-finanzierte F&E Dienstleistung max. Projektdauer: 24 Monate max. Projektkosten: 200.000 (excl. USt.) Seite 24
4. Detektion von Naturgefahren PCP Pre Commercial Procurement Seite 25
4. Detektion von Naturgefahren Rahmen: In einem Gebirgsland wie Österreich mit ca. 5000 Wildbächen und 3800 Lawinenstrichen ist es weder aus finanziellen, noch aus Gründen des Natur- und Landschaftsschutzes möglich, alle Gefahrenpotentiale zu verbauen. Für eine sichere Bereitstellung von Verkehrsinfrastrukturen ist deshalb das Wissen um die Naturgefahren (Lawinen, Muren, Steinschlag, Rutschung, etc) und deren Auswirkungsflächen, sowie die Abschätzung von Intensität, Frequenz und Schadenspotential von großer Bedeutung und in weiten Bereichen bereits realisiert. Da die technische Sicherung oft aus technischen sowie wirtschaftlichen Gründen an ihre Grenzen stößt, ist das ergänzende oder alternative Detektieren des Gefahrenprozesses von großer Bedeutung. Seite 26
Das sollte in optimaler Weise mit ausreichender Vorwarnzeit an der Prozessentstehung, sowie unabhängig vom technischen Verbauungssystem (Entkoppelung von Versagenskonsequenz) erfolgen. Aber auch eine sichere Prozessdetektion im direkten Einwirkungsbereich (Gefahrenentstehung) ist aus Sicht zeitgerechter Entstörung von hohem Interesse. Für die österreichischen Verkehrsträger kommt Schadenspotentialbedingt den Gefahrenprozessen Steinschlag, Murenabgänge sowie Hangrutschung besondere Bedeutung zu, weshalb hier aktuell der Fokus der Entwicklung geeigneter Mess- bzw. Vorwarnsysteme liegt. Im Rahmen des Projektthemas sollen der Entwicklungsprozess von Methoden zur Umsetzung geeigneter Technologien und die erforderlichen Maßnahmen erforscht werden. Seite 27
Attribute: - Kapselung: Eigenständiges, insulares System (insb. bzgl. Energieversorgung und Datenübertragung) bei oftmals schwieriger Anbindung und Energieversorgung - Sicherheit: Überaus hohe Datenverfügbarkeit, selbständige Fehlermeldung/suche sowie redundante Informationsweitergabe. - Vernetzbarkeit: Schnittstellen zu Verkehrssteuerungssystemen der Infrastruktur= betreiber. Ausspezifizierte Datenschnittstelle (im Idealfall gemäß bereits verfügbarer Normen und Vorschriften) - Alternativ fix montiert oder mobil (z.b. Anhänger) - rasch zu installieren (in einem zu nennenden Radius betriebsbereit in 2 Stunden) jedoch gegen Diebstahl und Vandalismus geschützt - Frei konfigurierbar, Fernwartung möglich - Kostengünstig - Umweltfest Seite 28
Einsatzorte: Verkehrsinfrastrukturen jeglicher Art in gefährdeten Bereichen Ziele: Ziel ist es, das oben beschriebene System zu konzipieren und in einem zweiten Schritt als Pilot umzusetzen, um zuverlässig Naturgefahren zu identifizieren und zu detektieren - aus den Daten der verwendeten Detektoren Maßnahmen zur Verkehrssteuerung abzuleiten und in Sicherheitskonzepten zu implementieren - Verkehrsteilnehmer rechtzeitig an der Strecke zu informieren Nicht Ziele: - Naturgefahren verhindern 1. Stufe: Machbarkeitsstudie vorgesehene Projektdauer: 6 Monate vorgesehene Projektkosten max. 50.000 (excl. USt.) pro Projekt 2. Stufe: Prototypentwicklung vorgesehene Projektdauer: 15 Monate Instrument: vorkommerzielle Beschaffung (PCP) vorgesehene Projektkosten max. 250.000 (excl. USt.) pro Projekt Seite 29
Besonderer Dank für das große Engagement und die professionelle Erarbeitung der Ausschreibungsgrundlagen gebührt Mag. Petra Fröschl - Juristische Beratung sowie der Projektleiterin und den Projektleitern. Seite 30
Energietechnik Dipl.-Ing. Dr. Michaela Haberler-Weber Tel. 01/93000/33074 michaela.haberler-weber@oebb.at Seite 31
Oberbau Eisenbahnkreuzungen Lärmschutz Mag. Dr. Günter Dinhobl Tel. 01/93000/35047 guenter.dinhobl@oebb.at Seite 32
Brückenbau Dipl.-Ing. Dr. Markus Vill Tel. 01/93000/45913 Markus.Vill@oebb.at Seite 33
Detektion von Naturgefahren Dipl.-Ing. Dr. Michael Brauner Tel. 01/93000/33748 Michael.Brauner@oebb.at Seite 34
Gesamtleitung Ing. Wolfgang Zottl Tel. 01/93000/32604 Wolfgang.Zottl@oebb.at Seite 35
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Wir freuen uns auf Ihre Projektideen! Seite 36