InfrasTrUkTUr Fahrbahnerhalt Internationales Verkehrswesen (64) 4 | 2012 36 Vom reaktiven zum proaktiven Anlagenmanagement Die meisten Eisenbahninfrastrukturverwaltungen bedienen sich eines reaktiven Unterhaltssystems. Dabei werden Messfahrten eines Diagnosefahrzeugs isoliert voneinander betrachtet. Für eine Verbesserung des Unterhalts ist es erforderlich, auch die geeigneten Eingrifsschwellen für eine gesamtwirtschaftlich optimierte Nutzungsdauer anzusetzen. Die verursachergerechte Verrechnung von Kosten der Schadensbehebung soll ein Umdenken bei der Beschafung, Verwendung und Konstruktion von Fahrzeugen bewirken. D er Bereich „Fahrbahn und Interaktion“ der Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) hat sich zum Ziel gesetzt, zur Optimierung der Fahrbahnerhaltung sowohl fahrwegseitige als auch kundenseitige Maßnahmen umzusetzen. fahrwegseitige Maßnahmen Die größten Kostentreiber, die mehr oder weniger direkt durch die Infrastruktur beeinlusst werden können, sind: Gleisbelastung, Trassierung, Oberbauform und Unterbauqualität. Basierend auf diesen Kostentreibern hat das Anlagenmanagement Fahrbahn der SBB 2010 begonnen, die strategische Ausrichtung des Bereichs Fahrbahn auf ein neues Fundament zu stellen. Unter Mitwirkung zahlreicher Experten wurde durch das Anlagenmanagement Fahrbahn eine Investitionsstrategie auf Basis von Lebenszykluskosten erarbeitet (Abbildung 1). Diese hat per 1.-Januar-2012 in dem Regelwerk RI-22211 ihre Gültigkeit er- Abb. 1: Oberbaustrategie Gleis der SBB Infrastruktur Fahrbahn reicht und ist für alle Fahrbahnprojekte ab 2014 bindend. Von einem reaktiven zu einem proaktiven anlagenmanagement Aufgrund der sich ständig ändernden Rahmenbedingungen hinsichtlich der Belastung und Beanspruchung der Fahrbahn - sowohl in Form von steigenden Zugzahlen als auch höheren Geschwindigkeiten, Achslasten und Radaufstandskräften - ist es für ein proaktives Anlagenmanagement zwingend notwendig, eine detaillierte Betrachtung und ein fundiertes Verständnis über das Qualitätsverhalten seiner Anlagen zu bekommen. Eisenbahngleise auf Schotterbett verformen sich unter Betrieb dauerhaft und werden von Zeit zu Zeit in ihrer geometrischen Lage durch Unterhaltsarbeiten verbessert. Eine Professionalisierung des Fahrbahnunterhalts erfordert die Verfolgung der Entwicklung der Gleisgeometrie und die Auswirkung von bereits gesetzten Maßnahmen. Das ist nur möglich, wenn das Qualitätsverhalten für die jeweils vorliegenden, speziischen Rahmenbedingungen abschätzbar wird. Aufgrund kostengünstiger Speichermedien und ausgereifter Messfahrzeuge bietet sich auf der Basis der vorliegenden Ergebnisse von Messfahrten über mehrere Jahre die Möglichkeit, das Qualitätsverhalten des Gleises über die Zeit zu verfolgen. Gegenwärtig bedienen sich die meisten Eisenbahninfrastrukturverwaltungen eines reaktiven Unterhaltssystems. Dabei werden Messfahrten eines Diagnosefahrzeugs, die in der Größenordnung von zweibis sechsmal jährlich netzweit durchgeführt werden, isoliert voneinander betrachtet. Für die ermittelten Ergebnisse der Messung wird die Überschreitung von Grenzwerten wie z.- B. der Aufmerksamkeits- (AS), der Eingrifs- (ES) sowie der Soforteingrifsschwelle (SES) überprüft. Auf Basis dieser Betrachtungen werden ausschließlich die unmittelbar notwendigen Maßnahmen zu Erneuerung und Unterhalt (Abbildung 2) abgeleitet. Reaktives Handeln bewirkt einen nicht geplanten bzw. planbaren und aufgrund der Kurzfristigkeit kostenintensiven Unterhalt. Eine Veränderung kann hierbei nur durch eine zuverlässige Prognose der Qualitätsentwicklung des Gleises und der dafür erforderlichen Kenntnisse über die Zusammenhänge des unterschiedlichen Verhaltens der Fahrbahn sein. Dadurch wird es möglich, den Einsatz von Großbaumaschinen besser zu planen und vorzubereiten, sowie eine deutliche Eizienzsteigerung im Bereich der Eisenbahninfrastruktur zu erzielen. Für eine zusätzliche Optimierung des Unterhalts ist es erforderlich, neben der zeitlichen Planbarkeit von Unterhaltsarbeiten, die geeigneten Eingrifsschwellen für eine gesamtwirtschaftlich optimierte Nutzungsdauer anzusetzen (Abbildung 3). kundenseitige Ma ßn ahmen Die historische und aktuelle Situation der Fahrbahn bei den SBB zeigt, dass die aktuel- Die Autoren: stefan Marschnig, Jochen Holzfeind Internationales Verkehrswesen (64) 4 | 2012 37 len Erhaltungsmengen nicht ausreichen, um den derzeitigen und zukünftigen Anforderungen zu genügen. Die ständig steigenden Belastungen und die vermehrt grenzwertige Ausnutzung von Toleranzbereichen bei der Fahrzeugbeschafung zwingen den Fachbereich „Fahrbahn und Interaktion“ zum Handeln. Diesbezüglich hat dieser Fachbereich beschlossen, den Kostentreiber Achslast in Bezug auf die Geschwindigkeit zu betrachten und damit für bogenschnell verkehrende Fahrzeuge zu beschränken. Zudem soll der Toleranzbereich für verschleißkritische Rad-Schiene-Kräfte nicht mehr vollumfänglich ausgenutzt werden. Dieses Problem wurde konzernweit erkannt. Gemeinsam mit SBB Personenverkehr hat die SBB Infrastruktur hier einen wesentlichen Schritt in Richtung Weiterentwicklung und Fortschritt geschaft. Basierend auf dem steigenden Bedarf an Erhaltungsmaßnahmen in hoch belasteten und hoch frequentierten Bereichen sowie auf den Schadensbildern in Weichen entwickelt das Anlagenmanagement Fahrbahn ein Werkzeug, das den Schadensverursacher isoliert und den verursachten Schaden transparent dem Verursacher zuweist. Damit soll dank der verursachergerechten Verrechnung von Schäden bzw. von Kosten der Schadensbehebung ein Umdenken bei der Fahrzeugbeschafung, Fahrzeugverwendung und Fahrzeugkonstruktion erreicht werden. Philosophie des Verursacherprinzips „Wird nicht gefahren und somit die Fahrbahn nicht beansprucht, dann tritt auch keine Abnützung der Anlagen ein.“ Als Dienstleiser will die Infrastruktur die zur Verfügung gestellte Transportkapazität jedoch nicht verringern, sondern für ihre Kunden noch weiter erhöhen. Damit die erforderlichen Erhaltungsmaßnahmen nicht exorbitant ansteigen, müssen sich neben der Weiterentwicklung der Fahrbahnkomponenten auch die Beanspruchungen seitens des Kunden reduzieren. Gelingt es - bei gleichbleibender Transportkapazität - durch direkte Einlussnahme auf den Verursacher (Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU), Industrie) die Beanspruchung der Anlagen zu reduzieren, so kann damit erfolgreich eine Ursache und nicht nur ein Symptom beseitigt werden. Um dies zu realisieren, muss den Schadensverursachern ein Anreiz geboten werden, von einem „schädlichen“ zu einem „weniger schädlichen“ Fahrzeug zu wechseln. Ein transparentes und verursachergerechtes Trassenpreissystem ist ein möglicher Ansatz, um die Steuerungswirkung erfolgreich zu erreichen. Dabei sind die EVU so zu motivieren, dass sie die an sie gestellten Heraus- und Anforderungen direkt an die Industrie bzw. die Hersteller von Schienenfahrzeugen weitergeben. Damit wird erreicht, dass auch die Entwicklung und Forschung in die richtige Richtung angestoßen wird. Werkzeuge für die nachweisführung Um diesem Ziel einen Schritt näher zu kommen, hat das Anlagenmanagement Fahrbahn unter anderem das Tool ANA- BEL (ANAlyse BELastungsdaten) entwickelt. Dieses Tool soll Belastungen „strangscharf“ abbilden, d. h. es kann auf den Gleis- und Weichenmeter genau erhoben werden welches Fahrzeug, mit welcher Häuigkeit, mit welcher Fahrtrichtung, mit welcher Geschwindigkeit und mit welcher Achslast über einen bestimmten Punkt im Netz gefahren ist. Dies gilt auch für die abzweigenden Weichenstränge und innerhalb von Doppelkreuzungsweichen (Abbildung 4). Damit wurde ein Meilenstein im Bereich des Belastungs- und Beanspruchungsmonitoring erreicht. Das Ziel einer transparenten, verschleißabhängigen Verrechnung an den Verursacher rückt so in greibare Nähe. Die SBB Infrastruktur ist derzeit dabei, ein neues Trassenpreissystem in der Schweiz zu entwickeln und bis 2013 einzuführen. Die Netzzugangsverordnung (NZV) und damit auch das neue Trassenpreissystem, sind am 31.-August 2011 vom Bundesrat verabschiedet worden. Die NZV tritt ab 2013 in Kraft und das neue Trassenpreissystem wird ab 2013 angewandt. Auch der Bereich Fahrbahn und Interaktion wird zu diesem neuen Trassenpreissystem seinen Beitrag leisten. Für 2013 ist bereits ein Platzhalter für einen Verschleißfaktor Fahrbahn im neuen Trassenpreissystem eingearbeitet. Es wird angestrebt den Verschleißfaktor Fahrbahn ab 2017 im neuen Trassenpreissystem der Schweiz zu integrieren. Derzeit wird Abb. 2: SwissTAMP ermöglicht die Erweiterung der Entscheidungsbasis um die Komponente Zeit und damit ein proaktives und vorausschauendes Überwachungs- und Anlagenmanagement. Abb. 3: Die Wahl der richtigen Eingrifsschwelle ermöglicht eine Verlängerung der Nutzungsdauer. InfrasTrUkTUr Fahrbahnerhalt Internationales Verkehrswesen (64) 4 | 2012 38 neben den laufenden Diskussionen mit dem BAV zu einem realistisch umzusetzenden Verschleißfaktor für die Fahrbahn an vielen Vorbereitungen und Grundvoraussetzungen für ein verschleißabhängiges Trassenpreissystem gearbeitet. Auch in Österreich gibt es Bestrebungen, das Trassenpreissystem (Infrastrukturbenützungsentgelt, kurz: IBE) von einem reinen Finanzierungszu einem Steuerungselement auszubauen. Diese Entwicklung ist aufgrund der Vorgaben der EU-Richtlinien (91/ 440 [1] bzw. 14/ 2001 [2]) sicherlich richtig. Der Grundgedanke des Kostenersatzes durch die Bepreisung der Trassennutzung ist eine kostenbasierte, verursachungsgerechte und diskriminierungsfreie Vorgehensweise. „Diskriminierungsfrei“ ist in der Vergangenheit dabei allzu oft missinterpretiert worden und zwar im Sinne von gleichen Kostensätzen für alle Züge. Letztlich sind drei Fragen zu klären: • Welche Kosten verursacht ein Zug? • Welche Kosten werden im IBE berücksichtigt? • Welcher Teil der Gesamtkosten wird verrechnet? Die erste Frage ist eine technisch-betriebliche, die es seitens der Infrastruktur zu beantworten gilt. Die zweite ist eine betriebswirtschaftliche Frage, deren Beantwortung ebenfalls dem Infrastrukturbetreiber obliegt. Die Antwort auf die dritte Frage ist unternehmenspolitisch bzw. politisch zu klären. Die Aufgabenstellung, ein verursachungsgerechtes IBE zu entwickeln, ist durch die Deinition des Kostendeckungsgrades jedoch nur bedingt betrofen. Sich dabei ausschließlich auf das zu berufen, „was der Markt tragen kann“, wie die Richtlinie 14/ 2001 festschreibt, führt zu großen Schwankungen über die Jahre, da dieses Faktum letztendlich konjunkturabhängig ist (Abbildung 5). Der Infrastrukturbetreiber hat zu klären und auch monetär darzustellen, welche Kosten durch eine Zugfahrt anfallen. Dies gilt für den Verschleiß ebenso wie für die notwendige Qualität und Dimensionierung der Anlagen und den Kapazitätsverbrauch. Für Stationen bzw. Stationsaufenthalte kann ein verursachungsgerechter Kostensatz auch vergleichsweise einfach be- und verrechnet werden. Beim Produkt Zugfahrt ist diese Zuordbarkeit der einzelnen Efekte deutlich schwieriger. Die Themenkreise Verschleiß bzw. Erhaltung, Kapazitätsverbrauch und Anforderungen an die Qualität des zugeordneten Slots werden daher getrennt betrachtet. Im Projekt VIBER (Verursachungsgerechte Infrastrukturbenützungsentgelt Rechnung) der TU Graz für die SCHIG [3] wurden ein Grundschema entwickelt, das auf Basis der bereits existierenden Daten und Erkenntnisse der Verursachungsgerechtigkeit näher kommt. Wesentlich ist dabei die Teilung des Trassenpreises in die Elemente „Erhaltung“ und „Betrieb“ mit den dabei zu berücksichtigenden Faktoren. Als Beispiel wird im Folgenden die Erhaltungsmaßnahme „Gleisstopfung“ behandelt. Die notwendige Gleislagequalität ist für unterschiedliche Zuggeschwindigkeiten durchaus verschieden, was auch im Instandhaltungsplan der ÖBB Infrastruktur AG relektiert wird. Mit dem existierenden Wissen über das Verhalten der Gleislagequalität über die Zeit und den Zusammenhängen zwischen Gleislagequalität, Gleisstopfungen und Gleisnutzungsdauer können die Efekte unterschiedlicher Qualitätsanforderungen dargestellt werden. Diese technischen Efekte können durch Lebenszykluskostenmodellierung auch in Kostenfaktoren umgerechnet werden, um jedem Zug genau jenen Teil der Kosten anzurechnen, die er verursacht. Ähnliche Zusammenhänge gelten für andere Verschleißerscheinungen; manche bedürfen noch intensiver Forschungsarbeiten. Diese Efekte sollen letztendlich in einem „Verschleißfaktor“ Eingang inden. Bisher nur in wenigen Trassenpreissystemen relektiert sind die unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Marktsegmente an das Pünktlichkeitsniveau der bestellten Trasse. Unterschiedliche Zuggattungen haben auch unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des akzeptablen Verspätungsniveaus. Daher werden auch im eingeschränkten Be- Abb. 4: Das Tool Analyse Belastungsdaten ist seit 2012 aktiv und ermöglicht unter anderem die stranggenaue Verfolgung der Belastungslüsse auf Achslast-Granularität. Abb. 5: Entwicklung des Benützungsentgelts für verschiedene Marktsegmente normiert auf einen hochrangigen Personenfernverkehrszug Kontakt: DVV Media Group GmbH, Nordkanalstr. 36, 20097 Hamburg, Germany, Telefon: +49 40/ 237 14-440, E-Mail: buch@dvvmedia.com Technische Daten: ISBN 978-3-7771-0439-3, 166 Seiten, Format 205 x 235 mm, Hardcover, Preis: € 42,00 inkl. MwSt., zzgl. Versandkosten Was ist ein Verbund? Warum gibt es ihn? Was macht der MVV genau? Wie hat sich in den vergangenen 40 Jahren alles entwickelt? Nach einer Zeitreise durch Themen wie Verbundtarif, Fahrgastinformation, Öfentlichkeitsarbeit und Verkehrsforschung ziehen die Autoren Bilanz und bieten einen Blick sowohl auf die Gegenwart als auch auf die Zukunft des MVVs. Zahlreiche Grußworte runden das Geburtstagsbuch ab. Jetzt bestellen unter www.eurailpress.de/ mvv Das MVV - Geburtstagsbuch Vierzig Jahre Münchener Verkehrs- und Tarifverbund NEU! trieb (Störungen, Gleissperrungen im Zuge von Gleisarbeiten) Züge unterschiedlicher Marktsegmente anders disponiert. Takt- Intercityzüge beispielsweise sind hochsensibel auf Verspätungen, es sollte daher seitens der Infrastruktur alles unternommen werden, diese Züge so wenig wie möglich zu verspäten, während Güterzüge häuig nicht so sensibel sind. Dies könnte durch unterschiedliche Trassenqualitäten relektiert werden (Premium-Trasse, High Quality- Trasse, Economy-Trasse), wobei diese verschiedene Preise nach sich ziehen. Während hochrangigen Personen(fernverkehrs)zügen jedenfalls High Quality-Trassen zuzuweisen wären, könnten Güterzugbetreiber die Trassenqualität wählen. Dieser Punkt ermöglicht auch dem Infrastrukturbetreiber, die notwendigen Arbeiten bestmöglich zu planen (vgl. Richtlinie- 14/ 2001). Es versteht sich von selbst, dass der Infrastrukturbetreiber bei Nichterfüllung des garantiert niedrigen Verspätungsniveaus eine Pönale an das betrefende EVU zu entrichten hätte. Die Deinition unterschiedlicher Trassenqualitäten ist zugleich ein Performance- Regime. Der Infrastrukturbetreiber sollte auch ein Signal an die EVU senden, dass eine Reduktion der Belastung (roter Pfeil in Abbildung-6) zu geringeren Kosten führt. Dieses Signal kann nur dann wirkungsvoll sein, wenn es zu entsprechend geringeren Trassenpreisen für jene EVU führt, die beispielsweise durch besseres Rollmaterial mithelfen, die Infrastrukturkosten zu senken. Beispiele hierfür sind der bereits umgesetzte Triebfahrzeugfaktor bei den ÖBB, die „variablen Kostenkomponenten“ in England oder lärmabhängige Trassenpreise, wie sie in der Schweiz seit langem existieren oder in Deutschland zur Implementierung anstehen. Ein solches Steuerungselement ist auch der Verschleißfaktor Fahrbahn. Generell kann gesagt werden, dass die Kostenermittlung nicht einfach sein kann, weil auch die Efekte nicht trivial sind. Für den Nutzer (EVU) muss und wird dies jedoch nicht zwingend mehr Aufwand bedeuten. ■ Abb. 6: Zustandsentwicklung und strategische Schritte zur Trendumkehr LITEraTur [1] Richtlinie 91/ 440/ EWG* des Rates vom 29. Juli 1991 zur Entwicklung der Eisenbahnunternehmen der Gemeinschaft, Brüssel, 1991. [2] Richtlinie 2001/ 14/ EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2001 über die Zuweisung von Fahrwegkapazität der Eisenbahn, die Erhebung von Entgelten für die Nutzung von Eisenbahninfrastruktur und die Sicherheitsbescheinigung, Brüssel, 2001. [3] MARSCHNIG, S.; VEIT, P.: Projektbericht VIBER, Graz, 2010. stefan Marschnig, Ass. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Assistenzprofessor Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft, TU Graz stefan.marschnig@tugraz.at Jochen Holzfeind, Dipl.-Ing. Dr. techn. Leiter Anlagenmanagement Fahrbahn SBB Infrastruktur jochen.holzfeind@sbb.ch