Öffentlicher Verkehr im Wandel Technische und wirtschaftliche Herausforderungen am Beispiel der Schienenfahrzeuge Boris Prehofer für den BSA Steiermark, Graz, 06.07.2017 Hintergrundbild: By Janismael02 (Own work) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons. Bild wurde modifiziert.

Problemfelder Schienenverkehr Auf kurzen Strecken Konkurrenz durch PKW, LKW, Bus etc. Nach wie vor heterogene Normenlandschaft in Europa Mangelnde Flexibilität aufgrund Spurführung Lange Amortisationsdauern von Investitionen in den Ausbau des Schienenverkehrs Unterschiedliche Zugsicherungs-, Stromsysteme, Spurweiten, Bahnsteighöhen etc. in Europa Starke Nachfrage nach Punkt zu Punkt - Verkehren, rasch veränderliche Nachfrage hinsichtlich Destinationen Schwere politische Durchsetzbarkeit von Bahnprojekten (Strecken, Fahrzeuge etc.) Private Konkurrenz nur auf Strecken mit hohem betriebswirtschaftlichen Potential Geschwächte Europäische Union Auf langen Strecken Konkurrenz durch Luftfahrt Konkurrenz durch E-Mobilität im Individualverkehr Starke Interessensvertreter für Straßen- und Luftverkehr Innovationsträgheit 06.07.2017 Boris Prehofer

Chancen Schienenverkehr Auf kurzen Strecken Konkurrenz durch PKW, LKW, Bus etc. Mangelnde Flexibilität aufgrund Spurführung Nach wie vor heterogene Normenlandschaft in Europa Geringere Zuladungen und Transportkapazitäten bei PKW, LKW, Bus etc. TSI-Normen Spurführung ermöglicht hohe Geschwindigkeits- und Sicherheitsniveau Lange Amortisationsdauern von Investitionen in den Ausbau des Schienenverkehrs Lange Lebensdauer von Infrastruktur und Fahrzeugen Unterschiedliche Zugsicherungs-, Stromsysteme, Spurweiten, Bahnsteighöhen etc. in Europa European Train Control System (ETCS) Schwere politische Durchsetzbarkeit von Bahnprojekten (Strecken, Fahrzeuge etc.) Politischer Druck aufgrund von steigender Umweltverschmutzung (Emissionen etc.) steigt Starke Nachfrage nach Punkt zu Punkt - Verkehren, rasch veränderliche Nachfrage hinsichtlich Destinationen Zunehmende Nachfrage nach (Urlaubs-)Destinationen mit kürzeren Reisezeiten Geschwächte Europäische Union Private Konkurrenz nur auf Strecken mit hohem betriebswirtschaftlichen Potential Komplizierte Situation außerhalb Europas könnte EU stärken Zunehmende Kritik an privaten Investoren / Betreibern (z.B. UK) Auf langen Strecken Konkurrenz durch Luftfahrt Stetig abnehmender Komfort in Flugzeugen Konkurrenz durch E-Mobilität im Individualverkehr Reichweite von E-Autos Starke Interessensvertreter für Straßen- und Luftverkehr Stärkeres Bewusstsein für ökosoziale Themen, zunehmende Kritik am Wirtschaftssystem Zunehmender Konkurrenzdruck aus Fernost als Innovationstreiber Innovationsträgheit 06.07.2017 Boris Prehofer

Zahlen zur Mobilität in Europa Modal Split Schiene vs. Land- und Wasserstraßen und (Fracht) in der EU und einzelnen europäischen Ländern zwischen 2001 und 2015 [Eurostat, 2017] [%] 06.07.2017 Boris Prehofer

Situation Frachtverkehr in Deutschland [Spiegel Online, 23.06.2017; Reuters, 12.05.2017] Budget 2018: 350 Mio. € für die Senkung von Schienennutzungsgebühren (entspricht einer Kostensenkung von 50%). Spezielle Maßnahmen sind für die Digitalisierung des Güterverkehrs angedacht (z.B. Wagenzusammenstellung bei Güterzügen). Abgabenentlastung beim Bahnstrom. Streckenausbau (Entlastung und Ermöglichung längerer Züge). Bahn-Forschungsprogramm für Innovationen im Bahnbereich. Kosten für Gesamtpaket: über 500 Mio. € p.a. Hintergrund: Politischer Druck aufgrund des hohen Treibhausgasausstoßes des Verkehrssektors. LKW hat Anteil an der Verkehrsleistung von über 70%. Milliardenverlust der Gütersparte der Deutschen Bahn. Marktanteil der DB Cargo hat sich um mehr als 40% zugunsten von Konkurrenten gesenkt. 06.07.2017 Boris Prehofer

Zahlen zur Mobilität in Europa Modal Split Schiene vs. PKW und Bus (Personen) in der EU und einzelnen europäischen Ländern zwischen 2001 und 2014 [Eurostat, 2017] [%] 06.07.2017 Boris Prehofer

Zahlen zur Mobilität in Europa Schienenverkehr in Österreich zwischen 2008 und 2015 [Eurostat, 2017] Durchschnittliches jährliches Wachstum seit 2010: ~2,9% 06.07.2017 Boris Prehofer

Zahlen zur Mobilität in Europa Luftverkehr in der EU und in Österreich zwischen 2008 und 2015, Passagierzahlen [Eurostat, 2017] [EU] [AT] Durchschnittliches jährliches Wachstum seit 2010: ~3,5% Durchschnittliches jährliches Wachstum seit 2010: ~3,4% 06.07.2017 Boris Prehofer

Transeuropäische Verkehrsnetze (TEN-V) Grundlage: Leitlinie für den Aufbau eines transeuropäischen Verkehrsnetzes, Verordnung (EU) Nr. 1315/2013 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11.12.2013. Inkrafttreten: 01.01.2014 Ziel: Ausgleich unter den Verkehrsträgern, Verlagerung von Verkehrsströmen von der Straße auf Schienen- und Wasserwege. 9 Korridore bilden ein europäisches Kernnetz, das bis 2030 realisiert sein soll. Prämissen: Verbesserung grenzüberschreitender Verbindungen Kombination von Verkehrsträgern unter Nutzung ihrer jeweiligen Vorteile Optimale Nutzung vorhandener Kapazitäten Umweltverträglichkeit Interoperabilität (in diesem Zusammenhang bedeutsam: Technische Spezifikationen für die Interoperabilität, TSI) Vollständige Elektrifizierung Güterstrecken: min. 22,5t Achslast, 100km/h Streckengeschwindigkeit, 740m Zuglänge Ausstattung der Fahrzeuge mit dem Zugsicherungssystem ERTMS (European Rail Traffic Management System) Regelspurweite für neue Strecken: 1435mm 06.07.2017 Boris Prehofer

Transeuropäische Verkehrsnetze (TEN-V) Kofinanzierung seitens der EU: Connecting Europe Fazilität (CEF). EU-Finanzmittel für die Periode 2014 – 2020: ~13 Mrd. €. Kofinanzierungsbeitrag max. 40%. Beantragung im Rahmen von Ausschreibungen. Projekte werden von der Europäische Kommission unter Beiziehung externer Gutachter evaluiert. Korridore mit : Ostsee-Adria (Südbahn mit der Semmering- und Koralm-Strecke) Orient-östliches Mittelmeer (Nordbahn) Skandinavien-Mittelmeer (Brenner) Rhein-Donau (Westbahn) 06.07.2017 Boris Prehofer

Rahmenplan ÖBB 2017 - 2022 *European Train Control System 06.07.2017 Boris Prehofer

Grundlagen Zugbeeinflussungssysteme Grundanforderung: Beachtung von Signalen ist unbedingt sicherzustellen. Hauptsignale begrenzen Zugfolgeabschnitte Vorsignale kündigen Information des Hauptsignals an Menschliche Handlungen weisen eine höhere Fehlerrate als technische auf. Grundaufgabe der Zugbeeinflussung ist die Überwachung der Reaktion auf die Signalisierung. Insbesondere im Hochgeschwindigkeitsverkehr: Vorsignalabstand (in der Regel 1000m) meist gerade ausreichend für Bremsung auf 0km/h. Es muss also die Stellung des Hauptsignals vor dem Vorsignal in das Fahrzeug übertragen werden. Es erfolgt eine Signalisierung von Informationen im Führerraum. „ÖBB Signal Frei Warnung“ von Johannes Fritz - Fotografie. Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%C3%96BB_Signal_Frei_Warnung.JPG#/media/File:%C3%96BB_Signal_Frei_Warnung.JPG 06.07.2017 Boris Prehofer

European Train Control System (ETCS) Situation in Europa: Europäische Union, Schengen – Entfall von Grenzkontrollen. Liberalisierung des Eisenbahnverkehrs, grenzüberschreitend agierende Bahnunternehmen. Ziel: Schaffung von durchgängigen, leistungsfähigen und getakteten Eisenbahnverbindungen und eines Ausgleichs unter der Verkehrsträgern. Beispiel: Transeuropäische Verkehrsnetze (TEN-V), ein Projekt der Europäischen Kommission. Problem: National unterschiedliche Systeme (z.B. Bahnstromversorgung, Spurweite, Signalisierung, Zugbeeinflussung etc.) müssen vereinheitlicht werden: Derzeit noch 14 verschiedene Zugbeeinflussungssysteme. Aus Platzgründen und Gründen der Übersicht (Instrumente) ist es unmöglich, die Ausrüstungen für alle nationalen Zugbeeinflussungssysteme im Fahrzeug unterzubringen. Ende der 1980er Jahre wurde daher von der UIC (Union internationale des chemins de fer) eine Initiative zur Vereinheitlichung der Zugbeeinflussungssysteme in Europa gestartet: European Train Control System (ETCS). 06.07.2017 Boris Prehofer

ETCS als Teil des European Rail Traffic Management System (ERTMS) Global System for Mobile Communication-Railway (GSM- R) -GSM-Digitalfunksystem - Voraussetzung für bestimmte ETCS-Ausrüstungsstufen European Traffic Management Layer (ETML) - Austausch von Zuglaufdaten über Ländergrenzen hinweg - Statistische Auswertungen Integrated European Signalling System (INESS) - Vereinheitlichung der Stellwerkstechnik - Entwicklung von Standards für ein „europäisches Stellwerk“ für vollständige Kompatibilität zu ETCS und GSM-R 06.07.2017 Boris Prehofer

European Train Control System (ETCS) Level 2: Kontinuierliche Übertragung und kontinuierliche Überwachung. Informationsübertragung über GSM-R. Datenübertragung vom Fahrzeug zur Infrastruktur möglich (Schnittstelle: Radio Block Centre, RBC). Fahrerlaubnis über GSM-R von RBC. Ortung über Balisen und Odometrie. Infrastrukturseitige Gleisfreimeldung über Stellwerke. Anzeige von Führungsgrößen auf einem Driver Machine Interface (DMI). „ETCS L2 w RBC de“ von ETCS_L2_w_RBC.jpg: bukkderivative work: Mickdermack - Diese Datei wurde von diesem Werk abgeleitet ETCS L2 w RBC.jpg:. Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ETCS_L2_w_RBC_de.svg#/media/File:ETCS_L2_w_RBC_de.svg 06.07.2017 Boris Prehofer

European Train Control System (ETCS) Level 3: Unterschiede zu Level 2: Keine ortsfeste Gleisfreimeldung, kein fester Raumabstand, keine ortsfesten Signale. Abstandshaltung durch Streckenzentrale (RBC und Stellwerk). „ETCS L3 w RBC de“ von ETCS_L3_w_RBC.jpg: bukkderivative work: Mickdermack - Diese Datei wurde von diesem Werk abgeleitet ETCS L3 w RBC.jpg:. Lizenziert unter CC BY-SA 2.5 über Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ETCS_L3_w_RBC_de.svg#/media/File:ETCS_L3_w_RBC_de.svg 06.07.2017 Boris Prehofer

ETCS Überwachungskurven Durchrutschweg Zulässige Geschwindigkeit v s Warnung Betriebsbrems-geschwindigkeit Zwangsbremsgeschwindigkeit 06.07.2017 Boris Prehofer

Normenlage am Beispiel der Bremse DIN-, EN-, ISO-Normen TSI-Normen VDI/VDV-Vorgaben Vorgaben der UIC Länderspezifische Regularien Kundenlastenheft und Betreiberrichtlinien Konzerninterne Regeln z.B. Verordnung […] über eine technische Spezifikation für die Interoperabilität des Teilsystems „Fahrzeuge — Lokomotiven und Personenwagen“ des Eisenbahnsystems in der Europäischen Union z.B. DIN EN 14531 Bahnanwendungen - Verfahren zur Berechnung der Anhalte­ und Verzögerungsbremswege und der Feststellbremsung z.B. UIC-Kodex 544-1 Bremse – Bremsleistung z.B. EBA, DB, VDB, VDV Ergänzungsregelung Nr. B 007 zur „Haftwertausnutzung„ EBA, DB, VDB Regelungen für die bremstechnische Beurteilung von Schienenfahrzeugen im Rahmen der Abnahme nach §32 EBO 06.07.2017 Boris Prehofer

Normenlage am Beispiel der Bremse TSI-Vorgaben für das Bremsvermögen (EU Verordnung Nr. 1302/2014 über das Teilsystem „Fahrzeuge – Lokomotiven und Personenwagen“, in Kraft seit 1.1.2015) Teilweise Koexistenz mit nationalen Vorschriften. Gültigkeitsbereich: Verbrennungs-Triebzüge oder elektrische Triebzüge, Verbrennungs-Triebfahrzeuge oder elektrische Triebfahrzeuge, Reisezugwagen. Voraussetzungen: Reduktion/Beibehaltung der Geschwindigkeit, Anhalten des Zuges innerhalb eines maximal zulässigen Bremswegs. Einflussfaktoren: Bremsleistung, Zugmasse, Fahrwiderstand, Geschwindigkeit, vorhandener Kraftschluss. Ermittlung des Bremsvermögens durch Verzögerungsprofile. Ableitung von Bremswegen, Bremshundertsteln etc. aus Verzögerungsprofilen. Vorgabe von Bremswegen, Rad-Schiene-Kraftschluss und Verzögerung. 06.07.2017 Boris Prehofer

Fahrzeuge: ICE 4 DB AG (Projektname: ICx) 119 Züge durch DB bei Hersteller Siemens (Konsortialführer; Zulieferer Bombardier) bestellt. Zulassung auch für Österreich und die Schweiz beabsichtigt (entsprechende ÖBB- und SBB- Stromabnehmer sind vorgesehen). Variantenreichtum: 24 Konfigurationen möglich (5- bis 14-Wagenzug). Insgesamt nur 5 Wagentypen, wagentypspezifische Zulassung. Konstruktionsgleiche Antriebsanlagen (Motoren, Transformatoren, Stromrichter, Kühlanlage). 100 12-Wagenzüge (davon 6 Triebwagen) ab 2017, 19 7- Wagenzüge (davon 3 Triebwagen) ab 2020. Wagenlänge: ~29m, Höhe: 4115mm, Breite: 2852. vmax: 250km/h (12-Wagenzug), 230km/h (7-Wagenzug); a: 0,55m/s² (12-Wagenzug). ~20% geringerer Energiebedarf gegenüber ICE 1. Von Rolf Heinrich, Köln, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44899738 Von DeffiSK - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51400320 06.07.2017 Boris Prehofer

Fahrzeuge: ICE 4 DB AG (Projektname: ICx) Ausstattung: Bordrestaurant mit Stehbistro, 2 Rollstuhlstellplätze, Hublift, Radabstellplätze. Sitzsystem: Reservierungsanzeigen in Sitz integriert, Sitze innerhalb der Sitzschale verstellbar. Beleuchtung: LED, tageslichtabhängig, Bodenbeleuchtung. Getrennte Netze für Zugsteuerung und Fahrgastinformationssystem (z.B. für WLAN). Diagnosesystem Lauffahrwerk mit Innenlagerung, Vorteile: Kompakter Fahrwerksrahmen, geringe Radsatzlast, geringe ungefederte Massen, Ermöglichung leichter Radsätze, geringe Gleisschädigung. Von Flickr.d5e - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52582133 Von Markus Giger - Eigenes Werk (Foto-Nr. 20090824S455), CC BY-SA 2.5 ch, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14893512 06.07.2017 Boris Prehofer

Fahrzeuge: Railjet ÖBB Insgesamt 60 Einheiten bei ÖBB, 7 Einheiten bei ČD, Hersteller Siemens. Wendezug, kein Triebzug. Zuglok: Taurus (ÖBB Baureihen 1116 und 1216) Einsatzgebiete: Österreich, Tschechien, Ungarn, Deutschland, Schweiz, Italien (zukünftig). Fahrzeug kombiniert Eigenschaften von Wende- und Triebzügen. Wendezug: Flexibilität in der Zugbildung; Triebzug: Vereinfachte Begehbarkeit (Wagenübergangstüren dauerhaft geöffnet). vmax: 230km/h; Wagenabmessungen: Länge: ~27m, Höhe: 4050mm, Breite: 2825mm; 408 Sitzplätze bei 7 Wagen. Änderungen: Speise- statt Bistrowagen, WLAN, verstellbare Sitze mit Fußauflagen auch in der Economy-Klasse, Fahrrad-Bereich. Barrierefreiheit Zugsicherung: ETCS Level 2 (u.a.) Von Liberaler Humanist - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=54076372 Von Simon Legner (User:simon04) - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52382522 06.07.2017 Boris Prehofer

Fahrzeuge: Cityjet ÖBB Von patricks_oepnv_bilder from Wien, Österreich - 4746 001 bei der Präsentation am Wiener HBF, 16.03.2015, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45129257 Von Lukas3333 - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=47088405 Insgesamt 165 Einheiten bei ÖBB bis Ende 2019. 2 verschiedene Konfigurationen für Regional- und S- Bahnverkehr. Max. Sitzplatzzahl: 259. Einsatzgebiete: Ballungsräume und Lokalnetze. vmax: 160km/h für 2 Stromsysteme. Behindertengerechte Einstiege und WCs, „Österreich- Sitze“, WLAN, Leseleuchten, Klapptische, Klimaanlage, Mehrzweckbereiche. Schiebetritte für unterschiedliche Bahnsteighöhen. Von Lukas3333 - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56529878 06.07.2017 Boris Prehofer

Fahrzeuge: Ulf und Avenio Sandy1503, gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1272430 Von darkweasel94 - Eigenes Werk, CC BY 3.0 at, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34834720 Von M(e)ister Eiskalt - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30982424 ULF (Ultra Low Floor): SGP, ELIN EBG Traction, Porsche Design; seit 1998 im Linienbetrieb, über 300 Einheiten. 197mm Einstiegshöhe, Fußboden durchgehend auf 220mm über Schienenoberkante. Fahrwerksportale mit Antriebseinheiten und Module. Avenio Losrad-Fahrwerke mit Längsradsätzen. Einstiegshöhe: 300mm (Avenio T1 für München). 06.07.2017 Boris Prehofer

Zürich: Beispiel für gelingenden ÖV Entwicklung des Öffentlichen Verkehrs (ÖV) ca. 30-jähriger Prozess. Prämisse: Ökologisch, ökonomisch, sozial, Flächen- und städtebaulich verträglicher Verkehr. Konsequente Einbindung von Akteuren und Betroffenen in verkehrspolitische Entscheidungen. Richtungsentscheidungen: 1973: Mehrheitliche Ablehnung des U-Bahnbaus (wegen hoher Investitions- und Folgekosten). 1974: Bekenntnis zur Einschränkung des motorisierten Individualverkehrs zugunsten des öffentlichen Verkehrs. 1979: Grundsatzweisung für die Bevorzugung des öffentlichen Verkehrs. Mehrere kreditfinanzierte Maßnahmen: 1977: 200 CHF für Straßenbahn- und Busausbau. 1981: 520 CHF für S-Bahnbau. 2000, 2001: Erarbeitung einer Mobilitätsstrategie unter Einbindung der Bevölkerung, der Wirtschaft, der Universitäten, der Interessensvertretungen etc. 06.07.2017 Boris Prehofer

Zürich: Strategie Stadtverkehr 2025 Erhöhung des Anteils von ÖV, Fuß- und Radverkehr am Gesamtverkehr um 10% bis 2022. Erhöhung der Fahrgastzahl im Netz um 60 Mio. und Verdoppelung der Fahrten mit dem Rad bis 2025. Keine Kapazitätserhöhung des Straßennetzes für den motorisierten Individualverkehr. Verringerung des CO2-Ausstoßes auf eine Tonne pro Person und Jahr bis 2050. ÖV-Finanzierung 57% aus Fahrausweisverkäufen und Nebenerträgen. 43% zu gleichen Teilen durch den Kanton und die Gemeinden getragen, abzüglich der Bundesbeiträge. Berechnungsschlüssel für die Gemeindebeiträge unter Berücksichtigung des Verkehrsangebots und der finanziellen Leistungsfähigkeit. Finanzierung aus Haushaltsmitteln (Mehrwertsteuer, Zölle etc.) und Fonds (Mineralölsteuer, Schwerverkehrsabgabe, Mehrwertsteuer). 06.07.2017 Boris Prehofer

Finanzierung: Status quo und Ideen Verkehrsanschlussabgabe Finanzausgleich Mineralölsteuer Nahverkehrsabgabe Emissionsabgabe City Maut Public-Private-Partnerships (PPP) Parkraumbewirtschaftung Beitragsfinanzierung Grundsteuer Betreiber: Erschließung neuer Geschäftsfelder Ratenzahlung an Fahrzeughersteller Verbesserte Ausschreibungsunterlagen 06.07.2017 Boris Prehofer

Alternativen zum Schienenverkehr? Von Edit1306 - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27709809 Von TheGamerJediPro - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34373401 Von Jan Oosterhuis, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42125180 06.07.2017 Boris Prehofer

Danke für die Aufmerksamkeit!