Der Knorr-Bremse Konzern - Schienenfahrzeugtagung Graz
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41. Tagung Moderne Schienenfahrzeuge:<br />
Zeitgemäße Güterwagenausrüstung für hochwertige Transportaufgaben<br />
<strong>Graz</strong>, 09.04.2013<br />
G. Fregien, J. Paddison, M. Beck, G. Kock<br />
<strong>Knorr</strong>-<strong>Bremse</strong> Group
Agenda<br />
Schienengüterverkehr weltweit<br />
• Weltweite Standards für Bremssysteme<br />
• Zahlen und Fakten<br />
• Technologische Initiativen<br />
• Anforderungen an den Güterverkehr der Zukunft<br />
Innovative Lösungen für den<br />
Güterverkehr<br />
• Die elektro-pneumatische <strong>Bremse</strong> EP60<br />
• Telematik-Einsatz im „Etihad Smart Car“ Projekt<br />
• Das Fahrerassistenzsystem LEADER<br />
• Automatisierter Fahrbetrieb eines Eisenerzzuges<br />
Zusammenfassung<br />
• Fazit<br />
• Ausblick<br />
<strong>Knorr</strong>-<strong>Bremse</strong> Group Dr. Gert Fregien, R/IO, Zeitgemäße Güterwagenausrüstung.ppt, Druck: 11.04.2013 │ 2 von 19
Güterverkehr<br />
Schienengüterverkehr weltweit – Weltweite Standards für Bremssysteme<br />
AAR-System<br />
UIC-System<br />
GOST-System<br />
AAR-China<br />
ARA-System<br />
Vakuum-System<br />
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Güterverkehr<br />
Schienengüterverkehr weltweit – Zahlen und Fakten<br />
Marktvolumen in Mio. € für neue Güterwagen pro Jahr<br />
(Quelle: SCI Verkehr, Weltmarkt Bahntechnik 2009-2013)<br />
2.865<br />
3.290<br />
1.380<br />
2.700<br />
65<br />
180<br />
180<br />
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Güterverkehr<br />
Schienengüterverkehr weltweit – Zahlen und Fakten<br />
Güterwagenbestand (Anzahl der Wagen)<br />
(Quelle: Railway Directory 2013)<br />
Bedarf an neuen Güterwagen<br />
(Quelle: Eigene Analyse 2012)<br />
Russia<br />
China<br />
USA<br />
India<br />
Canada<br />
Ukraine<br />
Kazakhstan<br />
Germany<br />
Australia<br />
Poland<br />
South Africa<br />
Brazil<br />
Romania<br />
Austria<br />
Czech Republic<br />
181.343<br />
170.119<br />
124.910<br />
120.504<br />
117.076<br />
99.036<br />
97.848<br />
77.849<br />
69.649<br />
45.291<br />
33.209<br />
32.500<br />
449.007<br />
648.892<br />
568.647<br />
(+ Privatwagen)<br />
Russia & FSU<br />
North America AAR<br />
China<br />
India<br />
Australia<br />
Germany<br />
South America<br />
SEA, Hong Kong & Taiwan<br />
South Africa<br />
France<br />
Czech Republic<br />
Turkey<br />
5.494<br />
5.050<br />
3.900<br />
1.232<br />
1.000<br />
780<br />
725<br />
696<br />
15.000<br />
4.000<br />
15.000<br />
5.000<br />
4.641<br />
300<br />
1.200<br />
800<br />
350<br />
800<br />
40.000<br />
54.500<br />
49.500<br />
40.000<br />
80.000<br />
100.000<br />
2012<br />
2016<br />
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Innovationsinitiativen<br />
Technologische Initiativen im Bereich Schienengüterverkehr<br />
Technischer Innovationskreis Schienengüterverkehr - Die Zukunftsinitiative “5L”<br />
• Die Ziele werden im Weißbuch „Innovativer Eisenbahngüterwagen 2030“<br />
definiert und als „5L“ abgekürzt:<br />
• Leicht, Leise, Laufstark, Logistikfähig, LCC-orientiert<br />
• Pilotprojekte:<br />
• Entwicklung eines neuen Standarddrehgestells<br />
• Entwicklung einer logistikfähigen Telematikausrüstung<br />
SHIFT 2 RAIL Joint Technology Initiative - IP5 - Sustainable & Attractive European Freight Transport<br />
• Ziele:<br />
• Kapazität steigern durch Beseitigung von Engpässen sowie Einführung von<br />
längeren und schwereren Zügen<br />
• Attraktivität des Schienengüterverkehrs steigern durch Verbesserung des<br />
Services und der Zuverlässigkeit<br />
Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) - Arbeitskreis Güterverkehrssysteme<br />
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Anforderungen und Lösungen<br />
Anforderungen und bereits existierende Lösungen für den Güterverkehr<br />
• Geringere Lärmemissionen<br />
→ Komposit-Bremssohlen statt Grauguss-Sohlen<br />
→ Flachstellenvermeidung durch Gleitschutz<br />
→ Güterwagen-Scheibenbremsen<br />
→ Güterwagen-Kompaktbremse<br />
• Energieeinsparungen<br />
→ Fahrerassistenzsysteme für Güterzüge 3 Beispiele für existierende Lösungen<br />
• Logistikfähig<br />
aus dem AAR-Bereich<br />
→ Telematik-Systeme für Güterwagen<br />
• LCC minimieren<br />
→ Längere Lebensdauer der Räder und Bremssohlen durch EP-<strong>Bremse</strong><br />
• Höhere Sicherheit für Gefahrentransporte<br />
→ Entgleisungsdetektor<br />
→ Drehgestellüberwachung mit Sensoren<br />
→ Wagenüberwachung mit Sensoren<br />
• Geringere Zuglängskräfte und längere Güterzüge<br />
→ EP-<strong>Bremse</strong><br />
→ Fahrerassistenzsysteme für Güterzüge<br />
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EP-<strong>Bremse</strong><br />
Das elektro-pneumatische Bremssystem EP-60 / CCB II<br />
Car ID Module<br />
& Car-Car Connector<br />
End of Train<br />
Device (EOT)<br />
Power Supply<br />
Operator<br />
Interface Unit<br />
Car Control Device<br />
Trainline<br />
Communication<br />
Controller<br />
EP-60 / CCB II<br />
Brake Valve<br />
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EP-<strong>Bremse</strong><br />
Das elektro-pneumatische Bremssystem EP-60 / CCB II<br />
Eigenschaften<br />
• Sofortiges Bremssignal über die komplette Zuglänge<br />
• Alle Fahrzeugbremsen sprechen (fast) gleichzeitig an<br />
• Konstante Bremsrate<br />
• <strong>Der</strong> Zug hat eine konstante Bremsrate<br />
• Jeder Wagen liefert nur seinen Anteil an der Bremsung<br />
• Abgestufte Bremsleistung<br />
• Proportionale Regelung von Brems- und Lösefunktion<br />
• Konstantes Nachfüllen der Hauptluftleitung<br />
• Bremssignal elektrisch statt pneumatisch<br />
• Pneumatische Rückfallebene im Fehlerfall<br />
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EP-<strong>Bremse</strong><br />
Das elektro-pneumatische Bremssystem EP-60 / CCB II<br />
Vorteile und Nutzen<br />
• Kürzere Bremswege (40-60%)<br />
• Geringere Zuglängskräfte<br />
• Energieeinsparungen (7-10 %)<br />
• Längere Lebensdauer für Räder und Bremssohlen (20-25%)<br />
• Echtzeit Zug-Diagnostik<br />
Vergleich der Bremswege von AAR-Güterzügen mit und ohne EP-<strong>Bremse</strong><br />
Bremsart<br />
AAR – Full service<br />
AAR – Emergency<br />
Bremswege<br />
Zug Konventionell EP-<strong>Bremse</strong><br />
50 mph, 100 Wagen, 13.860<br />
US ton<br />
50 mph, 100 Wagen, 13.860<br />
US ton<br />
2165 m 1136m<br />
1088 m 959 m<br />
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Telematik<br />
Telematik-Einsatz im „Etihad Smart Car“ Projekt<br />
Etihad Rail: Unternehmen und Streckennetz<br />
• Gegründet 2010 zum Aufbau eines nationalen Eisenbahnnetzes<br />
• Entwicklung und Bau eines 1200 km Streckennetzes in den VAE<br />
• Netzwerk vorerst für Gütertransport, später dann für<br />
Personenverkehr<br />
Projektdaten<br />
• Endkunde – Etihad Rail<br />
• Lokomotivenhersteller – EMD (7 Loks)<br />
• Güterwagen-Hersteller – China South<br />
Locomotive & Rolling Stock Corporation Limited<br />
(CSR) (240 gedeckte Schüttgutwagen für<br />
Schwefeltransporte)<br />
• NYAB führt zur Zeit Abnahme der ersten 30<br />
Güterwagen durch<br />
• EMD Lokomotive wird im Juni 2013<br />
abgenommen<br />
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Telematik<br />
Telematik-Einsatz im „Etihad Smart Car“ Projekt<br />
Komponenten & Funktionen<br />
• Funksensoren zur Überwachung von:<br />
• Ladeluke (offen/geschlossen)<br />
• Entladeluke (offen/geschlossen)<br />
• Lagertemperatur<br />
• Vibrationen<br />
• Aktuatoren<br />
• Öffnen und Schließen der Ladeluken<br />
• Receiver Logic Unit (RLU)<br />
• Kommunikation mit Funksensoren<br />
• Smart Car Sensor Hub (SCSH)<br />
• Entgleisungsdetektion<br />
• Kommunikation zur Lok<br />
RLU<br />
Ladeluken-<br />
Sensoren<br />
Ladeluken-<br />
Aktuator<br />
Sensor für<br />
Entladeluke<br />
SCSH<br />
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FTT-10<br />
RS-485<br />
Telematik<br />
Etihad Rail Smart Car - Systemarchitektur<br />
Locomotive<br />
Wagon<br />
EMD FIRE<br />
Computer/Display<br />
TCC<br />
ECP Trainline<br />
RS-422/LSI Interface<br />
CCD<br />
LON FTT-10<br />
IPM<br />
T/L power<br />
SMART Car<br />
Sensor Hub<br />
vdc<br />
HATCH CONTROL<br />
Input Power<br />
Hatch Sensors (2)<br />
RLU<br />
RF<br />
Door Sensors (3)<br />
GE Tower<br />
Control System<br />
RF<br />
1L<br />
1R 2L 2R 3L 3R 4L 4R<br />
Hot Bearing/<strong>Der</strong>ailment Sensors<br />
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Fahrerassistenz-Systeme<br />
Das Fahrerassistenzsystem LEADER ®<br />
Locomotive Engineer Assist Display & Event Recorder<br />
LEADER® besteht aus zwei Hauptbestandteilen:<br />
Fahrerassistenzsystem in der Lok<br />
Die fahrzeugseitigen Funktionen unterstützen<br />
den Triebfahrzeugführer den Zug sicher und<br />
effizient zu steuern<br />
Back Office<br />
Mit den „data-logging-Funktionen“ im<br />
LEADER ® Back Office können die<br />
Fahrdaten detailliert analysiert werden<br />
Nutzen:<br />
• Verringerung von dynamischen<br />
Zuglängskräften<br />
• Erhebliche Reduzierung des<br />
Kraftstoffverbrauchs<br />
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Fahrerassistenz-Systeme<br />
Weiterentwicklung von LEADER ® zum automatisierten Zugbetrieb<br />
2015 / 16<br />
2014 / 15<br />
LEADERAutoHaul<br />
LEADERDP<br />
2013<br />
2010<br />
LEADERAT =AutoThrottle<br />
Explicit Driver Assist<br />
• Geschwindigkeitsvorhersage<br />
• Distributed Power<br />
(DP) Anzeige<br />
• 6%-10% Kraftstoffeinsparung<br />
• Traktionsregelung<br />
wie bei AutoThrottle<br />
Funktion<br />
• Zusätzlich 2%-4%<br />
Kraftstoffeinsparung<br />
• Automatische<br />
“Distributed Power”<br />
Funktion<br />
• Signifikante<br />
Einsparung bei den<br />
Betriebskosten im<br />
Vergleich zu<br />
existierenden DP-<br />
Lösung<br />
• AutoHaul ist Rio Tintos<br />
Name für den<br />
automatisierten Zugbetrieb<br />
• Sicherheitsbetrachtungen<br />
stellen den Hauptanteil der<br />
Ingenieursleistungen dar<br />
• Ansaldo ist<br />
Systemintegrator für Rio<br />
und LEADER ist eine<br />
Schlüsseltechnologie des<br />
AutoHaul-Systems als<br />
“Driver Strategy Engine”<br />
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Fahrerassistenz-Systeme<br />
Automatisierter Fahrbetrieb eines Eisenerzzuges in Australien<br />
• LEADER ist die “Driving Strategy Engine (DSE)” als<br />
fundamentale Komponente im AutoHaul System.<br />
• DSE errechnet die effektivste Zugbewegung und<br />
schickt Anforderungen zum ATO (Automatic Train<br />
Operator) Controller<br />
• DSE besteht aus den folgenden Komponenten:<br />
<br />
<br />
<br />
Ein automatisches Fahrsystem, das die<br />
benötigte Leistung und die<br />
<strong>Bremse</strong>instellungen des Zuges regelt<br />
Computersteuerung aller Hauptfunktionen und<br />
Szenarien, um den Zug sicher zwischen den<br />
Minen betreiben zu können<br />
Schnittstellen zum existierenden Lok-Steuerund<br />
Bremssystem<br />
Source: AdelaideNow<br />
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Fahrerassistenz-Systeme<br />
Automatisierter Fahrbetrieb eines Eisenerzzuges in Australien<br />
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Fazit & Ausblick<br />
• Innovative Lösungen für den Güterverkehr wie EP-<br />
<strong>Bremse</strong>, Telematik oder Fahrerassistenzsystem sind<br />
entwickelt und werden beispielsweise im AAR-Markt<br />
genutzt<br />
• Erste Fahrerassistenzsysteme werden in Europa<br />
eingesetzt, hier vornehmlich zur<br />
Pünktlichkeitssteuerung des Personenverkehrs<br />
• Im zusammenhängenden europäischen Netz<br />
wurden EP-<strong>Bremse</strong> und Telematik bisher kaum<br />
eingesetzt,<br />
• da diese im Einzelwagenverkehr nicht<br />
durchgängig kompatibel zur bisherigen<br />
Technologie sind,<br />
• da eine Stromversorgung am Güterwagen<br />
fehlt.<br />
• Um den Schienenverkehrsmarkt zukunftsfähig zu<br />
halten und sein Potenzial weiter auszubauen, ist<br />
eine Gesamtlösung unter Anteilnahme der größten<br />
europäischen Betreiber und vor allem der Politik<br />
nötig.<br />
<strong>Knorr</strong>-<strong>Bremse</strong> Group Dr. Gert Fregien, R/IO, Zeitgemäße Güterwagenausrüstung.ppt, Druck: 11.04.2013 │ 18 von 19
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
<strong>Knorr</strong>-<strong>Bremse</strong> AG<br />
Dr. Gert Fregien<br />
Moosacher Straße 80<br />
D-80809 München<br />
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