Während weltweit die Ressourcen knapper werden, nimmt die Bedrohung durch den Klimawandel stetig zu. Um den Folgen dieser Herausforderungen langfristig begegnen zu können und die Zukunft Europas zu sichern, ist es unabdingbar nachhaltige Entwicklungsstrategien zu verfolgen und in zukunftsfähige Lösungen zu investieren.

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Gastkommentar
Carlo Borghini, Exekutivdirektor der Forschungs- und Innovationsinitiative Shift2Rail

Der Erfolg der S2R-Initiative beginnt beim gemeinsamen Willen seiner Mitglieder, die wie Plasser & Theurer herausragende Unternehmen der europäischen Industrie auf einem globalen Markt vertreten.

Der vom Rat der Verkehrsminister der Europäischen Union gebilligte Shift2Rail Masterplan 2015 (S2R MP) führt acht zentrale Herausforderungen für den europäischen Bahnsektor an:

  • Stärkung der Rolle der Bahn im europäischen Transportwesen und der globalen Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie
  • Qualität der Dienstleistung
  • Kosten
  • Integration des europäischen Marktes
  • Infrastruktur
  • Wettbewerbsfähigkeit
  • Qualifikation
  • Innovation

In den vergangenen Jahren wurde diese Auflistung um drei Herausforderungen erweitert:

  • Nachhaltigkeit (einschließlich Dekarbonisierung)
  • Digitalisierung
  • Automatisierung

Als zentrale Prioritäten stellen sie die Basis für die Zukunft der Mobilität.

Der S2R MP gibt einen umfassenden Überblick über die notwendigen Schritte und schafft den Rahmen für Forschung und Innovation (F&I) innerhalb des S2R-Programms . Weiters koordiniert er die von allen operativen Akteuren nötigen Schritte zur Schaffung eines einheitlichen europäischen Eisenbahnraums (Single European Railway Area SERA).

Diese Absicht verfolgte der Gesetzgeber mit der Verordnung des Rates Nr. 642/2014. Ziel der Verordnung ist die Schaffung der Shift2Rail Initiative zur Verwaltung sämtlicher Forschungs- und Innovationsmaßnahmen im Schienenverkehrsbereich, die von der Europäischen Union kofinanziert werden.

2014 als Public-Private-Partnership (PPP) gegründet, ist Shift2Rail seit Mai 2016 voll einsatzfähig. Die Initiative dient als Plattform für verschiedene Akteure aus dem Schienenverkehrssektor und bietet so u.a. Produzenten von Eisenbahnausrüstung, Infrastrukturbetreibern oder Eisenbahnunternehmen die Möglichkeit zur Kooperation, zur Koordination von Innovationsanstrengungen und zum Austausch von Fachwissen. Als Plattform für KMU, Forschungszentren und Universitäten bietet Shift2Rail zudem die Möglichkeit, eine aktive Rolle in Forschungs- und Innovationstätigkeiten einzunehmen.

Durch die Beteiligung der Union und des Bahnsektors profitiert die Forschungs- und Innovationsinitiative S2R als Joint Venture vom Ideenreichtum und dem Einsatz der Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Shift2Rail verfolgt dabei das Ziel, gemeinsam folgende Ergebnisse zu erreichen:

  1. Verringerung der Lebenszykluskosten des Schienenverkehrs um 50 % (etwa Kosten für Bau, Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung und Demontage der Infrastruktur und der Schienenfahrzeuge)
  2. Verdopplung der Bahnkapazität
  3. Erhöhung der Zuverlässigkeit und Pünktlichkeit um 50%

Für den Bahnsektor ebnet Shift2Rail dadurch den Weg zu einer Kreislaufwirtschaft: einem System, das durch hocheffiziente Methoden und Nachhaltigkeit in den Bereichen Konstruktion, Bau und Instandhaltung, die Verschwendung von Ressourcen und Energie unterbindet. Digitalisierung, Automatisierung und zukünftige wissenschaftliche Entdeckungen und Technologien kommen dabei zum Einsatz.

Um ihre Vision umzusetzen, muss die Eisenbahn ihre Innovationsfähigkeit ausbauen und erneuern.

Die Forschungs- und Innovationsinitiative S2R soll entscheidend zur Bereitstellung der wesentlichen Kenntnisse und Innovationen beitragen, welche die Bausteine der Innovationsfähigkeit sind.

Die dafür im Rahmen von Shift2Rail durchgeführten Arbeiten sind auf fünf anlagenspezifische Innovationsprogramme (IP) aufgeteilt, in denen strukturelle (technische) und funktionelle (prozessbezogene) Subsysteme des Eisenbahnsystems zusammengefasst sind. Unterstützt werden die IP durch die Arbeit in fünf Querschnittsbereichen, deren Themen für jedes Projekt relevant sind und die die Interaktionen zwischen den IP und den Subsystemen behandeln.

Die praktische Demonstration von F&I-Aktivitäten im Rahmen von Shift2Rail basiert auf einer Kombination von einzelnen Technologiedemonstratoren (TD), integrierten Technologiedemonstratoren (ITD und der resultierenden Innovationsfähigkeit) sowie Systemplattformdemonstratoren (SPD).

Bis Ende 2017 wurden durch die Partnerschaft bereits 333,2 Mio. Euro in F&I-Aktivitäten investiert. Bis Ende 2018 werden es voraussichtlich knapp 0,5 Mrd. Euro sein.

Das Erreichen der S2R-Ziele durch fokussierte und koordinierte F&I im Rahmen der S2R bringt in Übereinstimmung mit der Folgenabschätzung des S2R-Programms einige Vorteile:

  • Indirekte Erschließung industrieller F&I in Bezug auf die Entwicklung industrieller Produkte, die H2020-Innovationen im Gegenwert von bis zu 9 Mrd. Euro im Zeitraum 2017–2023 verwerten
  • Erhöhung des BIP auf EU-Ebene um bis zu 49 Mrd. Euro im Zeitraum 2015–2030, aufgeteilt auf viele Mitgliedstaaten
  • Bis zu 140.000 zusätzliche Arbeitsplätze im Zeitraum 2015–2030
  • Zusätzliche Exporte in der Höhe von 20 Mrd. Euro im Zeitraum 2015–2030 dank weltweiter Kommerzialisierung neuer im Rahmen von H2020 entwickelter Bahntechnologien
  • Einsparungen bei den Lebenszykluskosten in Höhe von ca. 1 Mrd. Euro in den ersten zehn Jahren und danach durch fortlaufende Umsetzung in Höhe von 150 Mio. Euro jährlich

Konkret umfassen Forschung und Innovation im Rahmen von Shift2Rail folgende Aktivitäten:

  • Entwicklung von Schienenfahrzeugkonzepten für die nächste Generation von Zugförderungssystemen, die für technologisch bahnbrechende Entwicklungen wie Siliciumcarbid (SiC)-Halbleiter geeignet sind, die in Zukunft für eine optimale Traktions- und Bremsleistung bei verschiedenen Traktionsanwendungen sorgen werden. Neue Konzepte und Strukturen für Zugsteuerung und Zugüberwachung unter Einbindung spezifischer Anwendungen für die Kommunikation Zug/Strecke und hochsichere elektronische Bremssteuerung.
  • Technische Fortschritte bei den Signalanlagen und ein Verkehrsleitsystem, welche die Entwicklung verschiedener Aspekte der erforderlichen technischen Lösungen wie Automatisierung in den Fahrzeugen, leistungsstarke Funkkommunikation, sichere Zugtrennung, Cybersicherheit, innovative Prüfprozesse etc. synchronisiert. Durch verbesserte Funktionalitäten und standardisierte Schnittstellen, die auf gemeinsamen betrieblichen Konzepten basieren und den Übergang von Alt- zu Neusystemen erleichtern, werden die Gesamtkosten gesenkt und die Bedürfnisse verschiedener Bahnsegmente berücksichtigt.
  • Vertiefung des ganzheitlichen Infrastrukturansatzes und des Ausbaus bestehender Weichen- und Gleisanlagen für optimale Streckennutzung und -kapazität. Erforschung neuartiger Wege zur Verlängerung der Nutzungsdauer von Brücken- und Tunnelanlagen durch neue Ansätze in der Instandhaltung, Instandsetzung und Verbesserung dieser Bauten. Ganzheitlichere, intelligentere und durchgängigere Form der Anlagenverwaltung mit schlanken betrieblichen Abläufen und intelligenten Technologien, mit deren Hilfe die Zuverlässigkeit und Kundennähe sowie die gesamte Wirtschaftlichkeit des Schienenverkehrs erhöht werden können. Ambitionierte Forschung für eine schrittweise und doch radikale Änderung in der Konstruktion und Technik des Schienensystems, insbesondere des Subsystems Weichen und Kreuzungen.
  • Fahrgastzentrierte IT-Lösungen, die das Arsenal an Supporteinrichtungen für die nach dem „One-Stop-Shop“-Prinzip aufgebauten Abläufe ergänzen: Verkauf und Benutzung von Verkehrsprodukten und Zusatzleistungen für multiple Verkehrsmittel sowie Reisebegleiter und Travel Tracking, um der nächsten Fahrgastgeneration entsprechende Reiseerfahrungen zu bieten, inklusive Hilfestellung bei Betriebsstörungen verschiedener Verkehrsträger. Diese Arbeit ist wesentlich, um das Eisenbahnsystem lokal, regional und grenzüberschreitend besser zugänglich zu machen und nahtlos an andere Verkehrsmittel anzubinden. Deshalb werden auch die Bedingungen für die Marktfähigkeit eines durch ein semantisches Verkehrsnetz unterstützten multimodalen Marktes erforscht. Dadurch wird der Weg für zukünftige Entwicklungen im Interoperabilitätsrahmen bereitet.
  • Forschung zur Steigerung der Attraktivität des Gütertransports durch die Automatisierung der Ablaufkette von Ausrüstung über Knotenpunkte und Strecken bis hin zur Erprobung autonom fahrender Güterzugprototypen. Unter besonderer Berücksichtigung von Lärm und Lebenszykluskosten sind neue Entwicklungen bei Güterzuglokomotiven geplant, einschließlich Verbesserungen für die „Last Mile“-Problematik in Güterverkehrskonzepten und Forschungsprojekten, um die Einführung längerer Güterzüge oder Fahrerassistenzsysteme (FAS) zu ermöglichen. Disruptive Konzepte für intelligente Güterwaggons mit vorausschauender Instandhaltung werden untersucht, um die Attraktivität und Wettbewerbsfähigkeit des Schienengüterverkehrs, insbesondere für verderbliche, gefährliche oder teure Güter, durch Rückverfolgbarkeit der Ladung mittels kostengünstiger Systeme zu erhöhen.
  • Bereichsübergreifende Maßnahmen, beginnend mit der Festlegung sozioökonomischer Faktoren, die zu einem attraktiven Bahnsystem beitragen können, vor allem in Bezug auf die durch das S2R-Programm hervorgebrachten Innovationen. Querschnittsbewertung und Methodologien zu Energie, Lärm und Erschütterung, um sicherzustellen, dass alle Verbesserungspotenziale identifiziert bzw. identifizierbar sind, wenn sie gemeinsam bei Schienenprodukten und Systemlösungen eingesetzt werden. Integrierter Ansatz im Umgang mit der Sicherheit des Eisenbahnsystems und integrierte Planung mit Rücksicht auf die Interdependenzen in diesem System. So entsteht eine präzise Simulation des Eisenbahnnetzes zur Unterstützung der Bahnbetriebsplanung und bestmöglichen Entscheidungsfindung in Bezug auf globale Sicherheitsaspekte.

Demonstrationen sind eine Priorität innerhalb von Shift2Rail. Sie ermöglichen dem gesamten Bahnsektor, die Transformationsprozesse, die sie herbeiführen können, zu visualisieren und konkret zu testen. Mit diesen Demonstrationen kann auch eine bessere Quantifizierung der Auswirkungen jeder neuen Technologie (entweder alleine oder in Verbindung mit anderen Innovationen) vorgenommen werden.

Neben dem F&I-Fahrplan und zur Gewährleistung einer durchgängigen Einführungsstrategie sind noch weitere wesentliche Aspekte auf diesem Weg zu beachten: Innovationen in einen Standardisierungs- und Regulierungsrahmen zu stellen; eine überzeugende betriebswirtschaftliche Sicht zu entwickeln; eine effiziente Risikobewertungsstrategie umzusetzen; effektive Zusammenarbeit mit anderen wichtigen Organisationen die an der Zukunft des europäischen Eisenbahnsektors beteiligt sind.

Der Erfolg der S2R-Initiative beginnt beim gemeinsamen Willen seiner Mitglieder, die wie Plasser & Theurer herausragende Unternehmen der europäischen Industrie auf einem globalen Markt vertreten. Die Forschungs- und Innovationsinitiative Shift2Rail hat einen Paradigmenwechsel in der Herangehensweise zur Schaffung einer umfassenden Transformation der Eisenbahnsysteme und damit ein Umdenken bei der Lieferung von F&I-Ergebnissen eingeleitet.

1)Das S2R-Programm läuft von 2014 bis 2020 mit der Möglichkeit, es bis 2024 umzusetzen und abzuschließen.

2)Gründungsmitglieder: Europäische Union, ALSTOM Transport SA, ANSALDO STS S. p. A., Bombardier Transportation GmbH, Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles S. A., Network Rail Infrastructure Limited, Siemens Aktiengesellschaft, THALES, Trafikverket

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