Anforderungs- und Machbarkeitsanalyse für einen automatisierten Triebwagen im Schienenpersonennahverkehr

Kurzfassung

Durch die geplante Mobilitäts- und Verkehrswende wächst auch der Bedarf an neuen Fahrzeugen und neuartigen Fahrzeugkonzepten. Insbesondere im ländlichen Raum gibt es niedrigfrequentierte und stillgelegte Schienenverkehrsstrecken, auf denen der Einsatz großer und schwerer Triebwagen nur bedingt oder nicht wirtschaftlich möglich ist. Um diesen Bereich der Schiene wieder attraktiver zu gestalten, bedarf es neuartiger Fahrzeugkonzepte, welche im Verbund mit neuartigen Betriebskonzepten eine vergleichbare Verfügbarkeit zum motorisierten Individualverkehr bieten. Das Ziel dieser Masterarbeit bestand darin, eine Anforderungsanalyse und anschließende Ausarbeitung eines funktionalen Lastenhefts für einen innovativen, leichten Triebwagen des Schienenpersonennahverkehrs sowie eine überschlägige Dimensionierung des Antriebsstrangs zur Überprüfung der Machbarkeit durchzuführen. Dabei sollte die Frage beantwortet werden, wie ein potenzieller Use Case für solch ein Fahrzeug aussieht, welche Anforderungen sich daraus ableiten und welche externen Einflussfaktoren die funktionalen Anforderungen an das Fahrzeugs bestimmen. Dafür wird zuerst eine vergleichende Übersicht von bestehenden Fahrzeugen und sich in der Forschung befindlichen Fahrzeugkonzepten erstellt. Aus einer Potenzialanalyse zu stillgelegten Strecken inkl. Fahrgastprognose werden Use Cases entwickelt und die benötigte Fahrgastkapazität abgeleitet. Der Vorzugs-Use Cases bildet die Grundlage für ein funktionales Lastenheft. Ein einteiliges Niederflurfahrzeug mit einer Gesamtkapazität von 15 Personen und einer Maximalgeschwindigkeit von 60 km/h. Anhand der Anforderungen aus dem Lastenheft wird der Antriebsstrang für eine batterieelektrische und eine Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebsvariante überschlägig dimensioniert. Die Use Case-Analyse zeigt, dass durchaus ein Bedarf für ein kleines Schienenfahrzeug besteht. Die aus der Hochrechnung für die in Deutschland potenziell benötigten Fahrzeuge hervorgehende Anzahl von unter 220 Fahrzeugen ist jedoch relativ gering. Daher ist die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der Entwicklungskosten zu überprüfen. Ggf. ist der Use Case zu erweitern und das Fahrzeugkonzept anzupassen, um eine Wirtschaftlichkeit herzustellen.