Schienenfahrzeuge#
von H. MaurerEinführung#
Prinzipiell ist zwischen Schienenfahrzeugen in Städten (Straßenbahnen), die man mit Bussen oder O-Bussen vergleichen muss, und Eisenbahnen für den Transport (vor allem für Waren) über lange Strecken zu unterscheiden. Zum städtischen Verkehr wollen wir nur erwähnen, dass der geringere Reibungswiderstand von Metallrädern auf Metallschienen im Vergleich zu Reifen auf Straßen (die durch Reifenabrieb e-Smog erzeugen kein Argument ist, da die fehlende Lenkung bei Strassenbahnen in den Kurven ein dauerndes Abschaben von Schienen und Rädern bewirkt, und damit erst Recht sehr viele e-Smog Nanopartikel erzeugt), aber der elektrische Antrieb (einfacher und oft effizienter als ein Verbrennungsmotor) ein Argument für Straßenbahnen/Metros ist, wobei dies allerdings auch für Elektrobussen oder O-Bussen gilt. Insgesamt wird der (teure) Ausbau von Schienennetzen für den städtischen Verkehr wohl auch in Zukunft als umweltfreundlich gelten, was zwar im Vergleich zu Buslinien stimmen mag, nicht aber wenn man vielleicht ganz neue Wege beschreiten kann.Langstrecken Güterverkehr#
Wir wollen aber hier etwas detaillierter auf Langstrecken Güterverkehr, also Eisenbahn, versus immer größerer LKWs auf Autobahnen eingehen.Es besteht kein Zweifel, dass auf den Autobahnen sehr viele große LKW Lasten über sehr große Strecken transportiert werden. Man hört immer wieder den Ruf: Warentransport auf die Schiene. Wie wir ausführen werden, spricht alles energetisch und umweltmäßig in diese Richtung.
Dagegen sprechen zwei Argumente. Das eine ist finanziell, das zweite logistisch. Leider dominiert das logistische Problem auch die finanzeilen Aufwendungen. Ein konkretes Beispiel zeigt dies sehr deutlich. Eine Firma am Standort X will eine Kette von Warenhäusern in Y mit Gütern versorgen. Der LKW kann bei der Firma in X beladen werden und an viele Standorte in Y die Waren abliefern. Beim Transport per Eisenbahn müssen die Güter in X zum Bahnhof X gebracht und entsprechend verstaut werden. Sie müssen am Standort Y mit LKW abgeholt und zu den Kunden transportiert werden. Es ist dieses zweimalige Verladen, was die Lieferung kompliziert, verzögert und verteuert. Ob dies durch autonome Vorrichtungen dramatisch geändert werden kann? Der Autor ist überzeugt: ja, aber das wann ist noch offen.
Um auf den Boden der gegenwärtigen Realität zurück zu kehren, wird hier nur berichtet, wie die Energiekosten für weiträumigen Güterverkehr Eisenbahn versus LKW aussehen.
Energiekosten#
Alle Landfahrzeuge besitzen Fahrwiderstände. Dies sind Kräfte, die der Bewegung des Fahrzeugs entgegengerichtet sind und durch Antriebskräfte (Zugkräfte) überwunden werden müssen, wenn eine Bewegung stattfinden soll. Beim Straßenfahrzeug und beim Schienenfahrzeug treten weitgehend dieselben Widerstandsanteile (aber nicht in der selben Größe) auf. Lediglich den Stoßwiderstand gibt es bei Straßenfahrzeugen nicht.Der Gesamtwiderstand setzt sich aus dem Fahrwiderstand bei einer bestimmten Geschwindigkeit und dem Beschleunigungswiderstand zusammen. Beim Fahrwiderstand unterscheidet man den Laufwiderstand des Fahrzeugs und den Streckenwiderstand. Letzterer ergibt sich aus dem Steigungswiderstand sowie dem Krümmungswiderstand beim Befahren von Kurven oder Gleisbögen. Der Laufwiderstand besteht aus dem Luftwiderstand und dem Zusatzwiderstand. Als Zusatzwiderstand fasst man beim Schienenfahrzeug die Widerstände aus Lagerreibung und Rollwiderstand zusammen, bei LKWs kommt der Reifabrieb dazu. Hinzu kommt noch der Stoßwiderstand, der aus der Schwingungsbewegung eines Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung herrührt, der nur beim Schienenfahrzeug wesentlich auftritt. Während beim Straßenfahrzeug im Luftwiderstand der Strömungswiderstand von Bug und Heck sowie die Luftreibung an Dach, Seiten und Unterseite über einen Luftwiderstandsbeiwert zusammengefasst werden, trennt man bei Schienenfahrzeugen den Luftwiderstand in den von Bug und Heck sowie in den der Zugoberfläche auf. Dies ist sinnvoll, da Schienenfahrzeuge weniger als Einzelfahrzeug, sondern im Zugverband verkehren. Der Bug- und Heckwiderstand tritt dabei am ersten bzw. letzten Fahrzeug eines Zugverbandes auf, während die Fahrzeuge dazwischen im Wesentlichen nur zur Oberflächenreibung beitragen.
Das energetische Ergebnis [1] fällt sehr zugunsten der Eisenbahn aus: Ein Zug, der mit 80 km/h 1500 t Last (in 60 Waggons) transportier ist ca. 4 mal energetisch besser als 80 LKWs bei auch 80 km/ h.
Kosten für Infrastruktur#
Freilich stellt sich auch die Frage, wie teuer Bau und Erhaltung von Autobahnen versus Eisenbahnstrecken sind. Da dabei sehr viel komplexe Parameter (Gelände, Notwendigkeit von Grundablösen, Tunnels, wie viele Spuren, Bahnhöfe/ Rastplätze, usw.) mitspielen ist es dem Autor nach längerer Quellensuche nur gelungen Schätzungen zu finden, die bei Autoahnen und Eisenbahnen nicht weit auseinanderliegen und um rund 20.000 Euro pro Kilometer [2] ausmachen.Anmerkungen#
In Nordamerika wurden früh transkontinentale Eisenbahnverbindungen geschaffen, in Kanada z.B. die "Canadian Pacific" (auch der Titel eines schönen Lieds von Gordon Lighfood), im Wettbewerb mit der fast parallel verlaufend CNR (Canadian National Railroad) Eisenbahn, beide für die rasche Besiedlung von Westkanada mitverantwortlich. In den USA war die Situation ähnlich, mit einer eigentümlichen Wendung: Die Kühlwagen der Eisenbahnen machten es überflüssig, dass Cowboys große Rinderherden in die Schlachthöfe von Dallas oder Chicago brachten: Dort war die Eisenbahn das Ende der Cowboys!
In Australien baute man das Eisenbahnnetz zu spät und zu dünn: So wurde dort der Gütertransport auf die Straße verlegt. Das hat dazu geführt, dass gigantische LKW Züge ("Road Trains") auf den Autobahnen unterwegs sind, aber mit einer wichtigen Einschränkung: Sie können Städte umfahren, aber nicht in diese hineinfahren. Dazu gibt es vor den Städten große Umladeplätze, wo ein Teil der Güter auf kleinere LKWs, die in die Stadt fahren dürfen, umgeladen werden!
Könnten wir da nicht auch etwas für Europa lernen, statt immer längere LKW Züge überall hineinfahren zu lassen, wo sie bei engen Kurven diese fast nicht bewältigen?
Insgesamt wird der Verkehr auf der Schiene wohl nicht genug unterstützt. Dieseltreibstoff ist nach wie vor steuerlich begünstigt (vielleicht sollte der Treibstoffpreis insgesamt deutlich erhöht werden!) und die Maut für LKWs ist zu niedrig, um ein sinnvolles Umschichten des Warentransports von der Straße auf die Schiene zu erreichen.
Kommentar eines Spezialisten#
Auf Anfrage, ob die Kostenangaben oben einigermaßen richtig sind schrieb Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Peter VEIT, Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft, TU Graz, spontan:
Die 20 Mio€/km stellen bei beiden Verkehrssystemen eine Situation ohne größere Brücken und Tunnel dar. Brücken sind im Invest bei beiden gleich, in Instandhaltung und Nutzungsdauer bei der Bahn deutlich günstiger, das das Problem Salz wegfällt. Tunnel sind in der Errichtung ähnlich. In der Instandhaltung mag die Bahn teurer sein, die Nutzungsdauer ist jedenfalls deutlich länger.
Zum Beispiel USA, Australien: die Bahnen reagieren auf die dortige Situation mit Heavy Haul Lösungen, mit bis zu 42 to Achslast (22.5 to in Europa) und Zügen mit mehr als 25.000 to (Europa 1000 to) und sehr langen Reiseweiten. Daher gibt es dort Strecken (artreiner Güterverkehr meist Mine – Hafen) mit bis zu 450 Mio to/ Jahr (Westbahn 25 Mio to/Jahr).
Diese Systeme sind aber keineswegs vergleichbar (Mischverkehr, Reiseweiten, …). Das europäische System baut auf Kostenreduktion durch Qualität, das amerikanische lebt das Gegenteil.
Fußnoten/Literatur#
- [1] https://www.google.at/search?q=Schienenfahrzeug+vs+Straßenfahrzgue&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-b&gfe_rd=cr&dcr=0&ei=4fYvWvqBN-jf8gefoqWwBA
- [2] http://derstandard.at/2292578/Oesterreichs-Autobahnen-kommen-teuer
- Kategorie Zeitschrift Schiene
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