NGT-TAXI - Business Case Analyse
Eine Bewertung des NGT-TAXI wurde auf der Grundlage von zwei Fahrzeugvarianten und zwei Anwendungsfällen durchgeführt. Das innovative Fahrzeugkonzept NGT-TAXI ist ein kurzes, leichtes und modulares Schienenfahrzeug, das mit einem kettenunabhängigen Null-Emissions-Antriebsstrang ausgestattet ist. Es eignet sich vor allem für Nebenbahnen und reaktivierte Nebenstrecken mit geringer Fahrgastnachfrage. Die Kapazität kann durch virtuelles Koppeln der Einheiten in Spitzenzeiten erhöht werden.
Die Bewertung erfolgte mithilfe einer Betriebssimulation und einer Nutzen-Kosten-Analyse. Diese Methode vergleicht die Vorteile, die durch die Veränderung der Betriebskosten und die Verlagerung auf andere Verkehrsträger erzielt werden, mit den Kosten für die notwendige Modernisierung der zu reaktivierenden Bahnstrecke. Dabei wird ein Vergleich zwischen innovativen Fahrzeug- und Betriebskonzepten im Vergleich zum konventionellen Betrieb mit auf dem Markt erhältlichen Fahrzeugen angestellt.
Aufgrund der geringeren Investitions-, Betriebs- und Energiekosten des Fahrzeugs erreicht das NGT-Taxi ein höheres Nutzen-Kosten-Verhältnis von 0,3-0,5 im Vergleich zu einem dieselbetriebenen Triebwagen. In diesen Studien wurde ein Nutzen-Kosten-Verhältnis von 1 oder höher nur mit dem NGT-TAXI erreicht (der soziale Nutzen ist höher als die Infrastrukturinvestition). Ein bedarfsgesteuerter flexibler Betrieb kann das Nutzen-Kosten-Verhältnis noch erheblich steigern, wenn durch bessere Verbindungen und kürzere Fahrzeiten eine weitere Verkehrsverlagerung erreicht wird (Nutzen-Kosten-Verhältnis bis zu 1,4)
NGT-TAXI - Fahrzeugkonzept
Der NGT-TAXI ist ein kleines, leichtes und modulares Schienenfahrzeugkonzept, das speziell für den Betrieb auf Nebenstrecken mit geringem Fahrgastaufkommen entwickelt wurde. Das modulare Fahrzeugkonzept ermöglicht die Anpassung des Fahrzeugs an die jeweiligen Strecken in Bezug auf Kapazität und Antriebsstrang. Durch virtuelle Kopplung können mehrere Fahrzeuge zu einem Zugverband gekoppelt werden, wodurch die Kapazität über den Tag hinweg angepasst werden kann. In dieser Studie wurden zwei Varianten analysiert: Der NGT-TAXI Small für den Betrieb auf isolierten Strecken und der NGT-TAXI Large im Mischbetrieb mit normalen Fernverkehrsfahrzeugen.
Variante | NGT-TAXI (Klein) | NGT-TAXI (Groß) |
|---|---|---|
Länge | 11.25 m | 16.7 m |
Sitzplatzkapazität | 16 | 40 |
Geschwindigkeit | 80 km/h | 120 km/h |
Autonomie | bis zu 80 km (anpassbare Anzahl von Batteriemodulen) | bis zu 80 km (anpassbare Anzahl von Batteriemodulen) |
Achsenlast | < 10 t | < 16 t |
Traktionssystem | Elektrische Batterie | Elektrische Batterie |
Zugkraft | 280 kW | 450 kW |
Bewertung
Die Kosten-Nutzen-Analyse basiert auf dem Prinzip mit Lösung / ohne Lösung und führt zu einem Nutzen-Kosten-Verhältnis. Dabei wird die Differenz zwischen dem Nutzen mit Lösung und dem Nutzen ohne Lösung durch die Infrastrukturinvestitionen für die Durchführung des Reaktivierungsprojekts geteilt. Wenn das Nutzen-Kosten-Verhältnis >1 ist, kann das Projekt als wirtschaftlich tragfähig bezeichnet werden. Verschiedene NGT-TAXI-Betriebskonzepte (klein und groß) werden mit dem Busverkehr im Szenario ohne Lösung verglichen. Die Bewertung erfolgte in Anlehnung an die ‘Vereinfachtes Verfahren für Streckenreaktivierung’ assessment method which is part of the ‘Standardisierte Bewertung 2016+‘.
Anwendungsfall A - Gemischte Operation
Im Anwendungsfall A (Mischbetrieb) wurden die Kosten des NGT-TAXI (Large) mit denen eines batterieelektrischen Standardtriebwagens (BEMU) mit zwei Wagen und eines Dieseltriebwagens (DMU) mit einem Wagen verglichen. Es wurde eine eingleisige, 47,5 km lange, nicht elektrifizierte Nebenbahn verwendet, die im Stundentakt betrieben wird (weitere Streckenparameter siehe Tabelle X). Die Spezifikationen der Fahrzeuge sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
Profil der Route | |
|---|---|
Routenlänge [km] | 47.5 |
Stopps [-] | 12 |
Nachfrage [pkm/Tag] | 12.000 |
Intervall [min] | 60 |
Fahrtzeit [min] | 63 |
Zykluszeit [min] | 180 |
Aufladen der Batterie | An Endstationen |
Die Summe der Zug-CAPEX (Investitionsausgaben, d.h. Fahrzeuganschaffungskosten) und OPEX (Betriebsausgaben) des NGT-TAXI (Large) ist rund 40 % pro Jahr geringer als die eines Zwei-Wagen-BEMU (ohne Infrastrukturkosten) für die diskutierte Variante. Der Kostenvergleich wird in der nachstehenden Tabelle in die relevanten Kostenkomponenten aufgeschlüsselt.
Die Trassenpreise und Personalkosten sind für alle Fahrzeugvarianten identisch und machen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten aus. Der Betrieb eines NGT-TAXI kann durch ein fahrerloses Betriebskonzept weiteres Einsparungspotenzial bieten, wenn lastabhängige Trassenpreise eingeführt werden.
Die Nutzen-Kosten-Analyse wird in der folgenden Abbildung für den NGT-TAXI, das 2-Wagen-BEMU und das 1-Wagen-DMU für eine bestimmte untersuchte Strecke dargestellt. Bei der angenommenen Verkehrsnachfrage (12.000 Passagier-km/Tag) und den erforderlichen Infrastrukturinvestitionen von 25 Millionen € ist der NGT-TAXI die Variante mit dem höchsten Nutzen-Kosten-Verhältnis (BCR). Das BCR für den NGT-TAXI liegt bei knapp 1,1, verglichen mit dem DMU (0,56) und dem BEMU (0,02). Dies resultiert vor allem aus den niedrigeren Fahrzeugkosten und den geringeren CO2-Emissionen.
Anwendungsfall B - Betrieb auf getrennten Leitungen
Anwendungsfall B umfasste ebenfalls sechs Szenarien, um das Kosten-Nutzen-Verhältnis des Betriebs eines NGT-TAXI im Vergleich zu einem DMU und einem klassischen BEMU im Rahmen der Reaktivierung von Strecken zu analysieren. Die folgenden Punkte unterscheiden sich von Anwendungsfall A:
- Eine isolierte Strecke ohne Schienenfahrzeuge auf einer Verbindungsstrecke, die zwei große Bahnhofsknotenpunkte verbindet
- Bei gleicher Nachfrage (12.000 Passagier-km/Tag) ist die Strecke deutlich kürzer (20,4 km)
- Aufgrund der Streckencharakteristik ist dieser Anwendungsfall auch für den Betrieb des NGT-TAXI Small geeignet.
- Neben dem Fahrplanbetrieb ist auch ein DRRT-Betrieb (Demand Responsive Rail Transport) in der Analyse für den NGT-TAXI Large enthalten.
Weitere Merkmale der Route finden Sie in der nachstehenden Tabelle:
Profil der Route | |
|---|---|
Routenlänge [km] | 20.4 |
Stopps [-] | 6 |
Fahrtzeit [min] | 63 |
Intervall [min] | 60 |
Nachfrage [pkm/Tag] | 12.000 |
Das Szenario NGT-TAXI Small und das Szenario Flexibler Betrieb erfordern beim Einsatz von DMU, BEMU oder NGT-TAXI Large den Einsatz von zwei Fahrzeugen anstelle von einem Fahrzeug im Linienbetrieb.
Der NGT-TAXI Large erreicht ein besseres Nutzen-Kosten-Verhältnis (0,99) im V
ergleich zu einem DMU (0,77+) und einem BEMU (0,64), u.a. wegen der niedrigeren Fahrzeugkosten. Die höhere Anzahl der benötigten Fahrzeuge beim Einsatz des NGT-AXI Small im Linienverkehr erhöht die Betriebskosten, wodurch das Nutzen-Kosten-Verhältnis ca. 10% niedriger ist als beim Einsatz eines NGT-TAXI Large.
Wird für den bedarfsgesteuerten flexiblen Betrieb eine optimale Nachfrage angenommen, kann ein positives Nutzen-Kosten-Verhältnis von ca. 1,4 erreicht werden. Der Grund für die erhöhte Nachfrage ist ein verbesserter Service, z.B. durch eine optimierte Verbindungsqualität. Der daraus resultierende höhere Verkehrsnutzen übersteigt die zusätzlichen Betriebskosten für das zweite Fahrzeug und die erhöhten Fahrzeugkilometer. Wenn sich die Nachfrage nicht ändert (im Vergleich zum Fahrplanbetrieb), führt der flexible Betrieb eines NGT-TAXI Large zu einem Nutzen-Kosten-Verhältnis von 0,47.
Demand Responsive Rail Transport (DRRT)
Bedarfsgerechte Konzepte, wie sie im straßengebundenen öffentlichen Verkehr eingesetzt werden, sind ein Mittel zur Verbesserung der Servicequalität für Fahrgäste und ermöglichen einen effizienteren Einsatz auch für Schienenfahrzeuge. Der NGT-TAXI (Small) bietet das Potenzial, diese Konzepte auf den Bahnbetrieb zu übertragen: Die geringe Fahrzeuggröße, der automatisierte Betrieb und die Möglichkeit, auf separaten Strecken ohne Belegungskonflikte mit anderen Schienenfahrzeugen zu fahren, machen einen "Demand-Responsive Rail Transport (DRRT)" möglich, insbesondere auf kürzeren Strecken.
DRRT kann erhebliche Vorteile für Fahrgäste bieten: Bedarfsgerechte Reisemöglichkeiten sind besser auf die Bedürfnisse der Fahrgäste abgestimmt und erfordern keine Rücksichtnahme auf einen festen, möglicherweise knappen Fahrplan. Außerdem können an den Anschlussbahnhöfen mehr und bessere Verbindungen realisiert werden. DRRT eignet sich daher als Zubringer zu anderen Regional- und Fernverkehrsangeboten der Bahn.
Die Auswirkungen auf die von den Fahrzeugen zurückgelegte Strecke sind vielschichtiger. In Schwachlastzeiten werden Leerfahrten vermieden, so dass ein 24/7-Service im Prinzip ohne unnötigen Ressourcenaufwand realisiert werden kann. Bei hoher Fahrgastnachfrage führt DRRT jedoch zu mehr Zugbewegungen und damit zu einer höheren Fahrzeugdistanz, da die Bündelungseffekte eines vordefinierten Fahrplans fehlen. Dies kann durch eine optimierte Verteilung der Fahrtwünsche auf die Züge abgemildert, aber nicht vollständig vermieden werden.
Daher wurde zusätzlich zu der vorherigen Analyse der Variante B, die den DRRT-Betrieb über den ganzen Tag hinweg berücksichtigte, eine Simulationsanalyse für den DRRT-Betrieb nur während der verkehrsschwachen Stunden von 20.00 Uhr bis 2.00 Uhr morgens durchgeführt.
Die folgende Abbildung zeigt die durchschnittlichen Ergebnisse über mehrere Simulationen für den Basisfall mit zwei Fahrzeugen und unter der Annahme, dass Reiseanfragen 5 Minuten vor dem geplanten Reisebeginn gestellt werden. Wir sehen eine deutliche Verbesserung der Servicequalität, da die Fahrgäste im Durchschnitt 10 Minuten nach ihrer bevorzugten Abfahrtszeit abgeholt werden können - um den gleichen Effekt im Linienverkehr zu erzielen, müsste man alle 20 Minuten Zugfahrten anbieten, was eine Verdreifachung der Fahrzeugdistanz bedeutet. Im DRRT-Betrieb hingegen würde sich die zurückgelegte Strecke nur von 252 km auf 442 km (+75%) für die gewählte Linie erhöhen.
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Effizienz des DRRT-Betriebs: Eine ausreichende Vorbuchungszeit ermöglicht es dem Planungsalgorithmus, die Fahrzeuge besser zu koordinieren. Positive Effekte sind auch zu beobachten, wenn sich die Nachfrage besonders auf bestimmte Teile der Strecke konzentriert, da sich der DRRT-Betrieb auf die stark ausgelasteten Abschnitte konzentrieren und unnötige Fahrten auf weniger stark frequentierten Abschnitten vermeiden kann. Nicht zuletzt können Effizienzgewinne durch die Begrenzung der Anzahl der Fahrzeuge im DRRT-Betrieb erzielt werden.
Wenn man beispielsweise von einer halbierten und konzentrierteren Nachfrage im Vergleich zum Basisszenario ausgeht und nur ein NGT-TAXI betreibt, können die Fahrgäste im Durchschnitt immer noch 16 (statt 30) Minuten nach ihrer bevorzugten Reisezeit reisen, während die Fahrzeugdistanz im Vergleich zum regulären stündlichen Betrieb sogar von 253 km auf 220 km (-13%) reduziert werden kann. Dieser Effizienzgewinn macht sich besonders in den verkehrsschwachen Stunden von Mitternacht bis 2 Uhr morgens bemerkbar, wenn der DRRT-Betrieb unnötige Fahrten vermeidet