Modellierung von Fahrdynamik, Leistung und Energiebilanz bei Nutzung alternativer Antriebskonzepte

Alternative Antriebskonzepte: Im Bahnverkehr bald Alltag

Obgleich die öffentlich verlautbarte Absicht besteht, den Anteil elektrifizierter Eisenbahninfrastruktur weiter zu vergrößern, ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und sehr langer Planungs- bzw. Bauzeiträume auf diesem Wege keine kurzfristige Substitution umweltpolitisch nicht mehr zeitgemäßer Dieselverkehre zu erwarten. Es sind also ergänzende technische Lösungen erforderlich: alternative Antriebskonzepte.

Solche – innerhalb der Branche oft als BEMU (Battery Electric Multiple Unit, Akkutriebwagen) oder HEMU (Hydrogen Electric Multiple Unit, Brennstoffzellentriebwagen) bezeichneten – Eisenbahnfahrzeuge finden demnächst zunehmend breitere Anwendung:

Energie- und Leistungsaspekte bei Traktion mit Brennstoffzelle oder Batterieelektrik

Grundlage rechnergestützter Fahrzeitberechnungen sind u.a. fahrzeugspezifisch hinterlegte Leistungsdaten und das darauf aufbauende Zugkraft-Geschwindigkeits-Diagramm. Bei klassischen Antriebskonzepten steht im Bedarfsfall den Fahrmotoren i.d.R. deren volle Traktionsleistung zum Beschleunigen zur Verfügung.

Schienenfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb und solche, die nicht nur über Traktionsbatterien verfügen, sondern auch Fahrleitungsbetrieb zulassen, gelten als Hybridfahrzeuge: Die für die (Nenn-)Leistung der Fahrmotoren benötigte Energie wird, teilweise parallel, aus verschiedenen Quellen bezogen, z. B.:

Brennstoffzelle und Batterie (HEMU)
Fahrleitung und Batterie (BEMU im Fahrleitungsbetrieb)

Konsequenzen für die rechnergestützte Fahrplankonstruktion

Energetische Berechnungen bzw. Bilanzbetrachtungen sind für Fahrzeuge mit alternativen Antriebskonzepten – bei realistischer Ausführung – notwendiger Bestandteil der Fahrzeitberechnung und damit der Fahrplankonstruktion.

Erheblich stärker als bei klassischen Traktionsarten entscheiden im Falle hybrider bzw. alternativer Antriebe solche Faktoren wie Streckenwiderstand und Trassenmerkmale (z. B. vorgesehene Aufenthaltszeiten, Fahrzeitzuschläge) darüber, ob ein konkretes Triebfahrzeug überhaupt geeignet wäre, eine definierte Betriebsleistung zu erbringen, d. h. inwieweit diese mit dem gewünschten Rollmaterial „fahrbar“ ist.

Das üblicherweise für Berechnungen hinterlegte Zugkraft-Geschwindigkeits-Diagramm mit einzelner Leistungshyperbel genügt zur Erfassung der genannten Effekte nicht mehr.

Alternative Antriebskonzepte im FBS-Energieberechnungsmodul

Mit dem in FBS integrierten Energieberechnungsmodul (verfügbar für Wartungsvertragskunden seit dem Update 08/2021) können Fahrtzeitaspekte, Leistungsbilanzen und Energieverläufe beim Einsatz alternativer Antriebstechnologien ausgewertet werden.

Szenario 1 – Akkutriebwagen bei planmäßiger Fahrt:

Weitere Szenarien finden Sie in der Infobroschüre.

Download

Die auf dieser Webseite gezeigten Inhalte spiegeln nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten und Aspekte bei der Betrachtung von alternativen Antriebskonzepten mit FBS wider. Für weitere Ausführungen und detailliertere Informationen können Sie unsere Infobroschüre zu diesem Thema herunterladen.

Des Weiteren finden Sie im Downloadbereich ein Übersicht über die Fahrzeugdaten der FBS-Musterfahrzeuge mit alternativen Antrieben. Mit diesen exemplarischen Modelle werden FBS-Anwender in die Lage versetzt, bei der Aufstellung von zukünftigen Fahrplanszenarien für beplante Strecken und Teilnetze zu simulieren, ob und unter welchen konkreten fahrzeugspezifischen (bzw. auch infrastrukturellen) Randbedingungen die betrieblich-technische Machbarkeit des Einsatzes von alternativen Antriebskonzepten gegeben wäre und welche Verbrauchsergebnisse sich so erzielen ließen.

Download:

In der Infobroschüre finden Sie auch detailierte Informationen zu Musterfahrzeugen mit alternative Antriebskonzepte welche aktuell in iPLAN verfügbar sind.

Neben der Auswertung für alternative Antriebe ist auch die Energieberechnung von konventionellen Eisenbahnfahrzeugen mit FBS möglich. Mehr Informationen diesbezüglich finden Sie hier.