Wege zu kostengünstigen Fahrzeugen im SPNV - aus ... · © C. Schindler, KIMA 2005 1 6. Deutscher Nahverkehrstag, Koblenz Wege zu kostengünstigen Fahrzeugen im SPNV - aus technischer

1© C. Schindler, KIMA 2005

6. Deutscher Nahverkehrstag, Koblenz

Wege zu kostengünstigen Fahrzeugen

im SPNV - aus technischer Sicht

von

Professor Dr.-Ing Christian Schindler

Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau

der Technischen Universität Kaiserslautern

Koblenz, 15. September 2005



Inhalt:

1. Kosten und wie sie beeinflußt werden

2. Die Konzeptsicht

3. Die Anforderungssicht

4. Zusammenfassung und Ausblick



Einteilung der Kosten

Herstellkosten

Selbstkosten

Life-Cycle-Cost (LCC)

Quelle: Ehrlenspiel/Kiewert/Lindemann



Hersteller Nutzer

Einflussmöglichkeiten

auf Lebenszykluskosten

(Hersteller und Nutzer)

Einflussmöglichkeiten

auf Betriebskosten

(Nutzer)

Entsorgungskosten

Betriebskosten

Instandhaltungskosten

Selbst-kosten

Investitions-kosten

Lebenslaufkosten(Life-Cycle-Costs)

Zeit

kum

ulie

rte

Ko

sten

Planung Entwick-

lung Fertigung Nutzung

Entsor-gung

Gewinn

Kosten über der Produktlebensdauer

nach Ehrlenspiel/Kiewert/Lindemann



Selbstkosten

Selbstkosten sind

• Herstellkosten+

• Entwicklungs- und Konstruktionskosten+

• Vertiebs- und Verwaltungskosten

Sie hängen - mit Ausnahme der Herstellkosten -

hauptsächlich von der internen Aufbau- und

Ablauforganisation des Herstellers ab.



Einflüsse auf die Herstell- und Betriebskosten

Vorgaben durch N,z.B. geschweißter Rohbau

N:„Sammel-bestellung“

vs. kleine LoseH: Standardisierung

u. Modularisierung

H+N

H+N H+N

H+N

(H+)N+GH(+N)

H – HerstellerN – Nutzer (Betreiber)G - Gesetzgeber



Stückzahleinfluss auf die Herstellungskosten

Allgemeine „Faustregel“:doppelte Stückzahlsenkt die Kosten um 20%

Quelle: Ehrlenspiel/Kiewert/Lindemann



Haupteinflüsse auf die Herstellkosten

H+N

H+N H+N

H+N

(H+)N+GH(+N)

Vorgaben durch N,z.B. geschweißter Rohbau

N:„Sammel-bestellung“

vs. kleine LoseH: Standardisierung

u. Modularisierung

N bestimmt Fahrzeuggröße und Anforderungen,

H das eingesetzteMaterialvolumen

N hat hier den größten Einfluß (Anforderungsleichtbau = Anforderungssparbau)G: Vorschriftenlage

-> Gewicht, Funktion -> Energiekosten, Wartungs- u. Reperaturkosten

Bauvolumen x Werkstoff ist Gewicht

N gibt oft Werkstoff vor (Alu, Stahl)

Einflüsse auf die Herstell- und Betriebskosten



Inhalt:


2. Die Konzeptsicht





Einfluß des Fahrzeugkonzeptes

Konzeptleichtbau = Konzeptsparbau

man sagt auch salopp

"Leichtbau durch weglassen"

Was nicht da ist, kostet nichts!



Einsatz von Jakobs-Drehgestellen

Quelle: Schwanhäuser

Quelle:Lurz, D.

Laufdrehgestell

ET 420

ET 423

Gewicht-seinsparung

23 %



Intelligenter Einsatz von Einzelachsfahrwerken

Regio-Sprinter Quelle: DUEWAG

Regio-Shuttle RS3 Quelle: ABB

Gewichts-vorteil

gegen ET 423

ca. 20 %



Weniger Antrieb - aber hochausgenutzt

Gelenktriebwagen GTW 2/6 Quelle: Stadler

Power-Pack plus Einzel-Laufachsen



Größere Nutzfläche durch verringerten Fahrwerkabstand



Breite 3600 mm statt 3000 mm Quelle: Ahrens, LHB

9850 7500

S-Bahn-Gliederzug für Kopenhagen



Kein Scheitern wegen Schwächen des

Fahrzeugkonzeptes!

sondern z.B.:

Klimatisierung

geringe Längsdruckprüfkraft

...



Inhalt:


2. Die Konzeptsicht





Statische Längsdruckprüfkraft nach DIN EN 12663

Kategorie P-I (Wagen- und Lokomotiven): FL ≥ 2000 kN

Kategorie P-II (Triebzugeinheiten): FL ≥ 1500 kN

Kategorie P-III (U- und S-Bahnfahrzeuge): FL ≥ 800 kN

Kategorie P-IV (leichte U- und Stadtbahnfzge.):FL ≥ 400 kN

Kategorie P-V (Straßenbahnfahrzeuge): FL ≥ 200 kN

FL FL



Bemessungsszenarien für LTW nach DIN 5560

Aufprall auf einen Referenzstoßpartner mit starrer Masse von 80 t,der in Längsrichtung verschiebbar ist mit

• Aufprallgeschwindigkeit 8 km/h (Szenario 1)• Aufprallgeschwindigkeit 36 km/h, wenn LTW mit EBO-Bremse

Aufprallgeschwindigkeit 25 km/h, wenn LTW mit BOStrab-Bremse

(Szenario 2)

80 t

µ=0



Anpassen der Einstiegs- an die Bahnsteighöhe oder umgekehrt?

Schubblech, Verstärkungen => Gewicht!



Übertragung von Schubkräften

Kraftflußgerechte Seitenwandkonstruktion



Fensterausschnitte

Weniger Fensterfläche

Kleinere Fenster mit abgerundeten

Ecken

erhöhen die Steifigkeit,

verringern das Gewicht,

lassen weniger Erwärmung zu,

erfordern weniger Heiz-/Kühlleistung,



Inhalt:


2. Die Konzeptsicht





Technisch beeinflußbar sind Herstellungs- und Betriebskosten

Größter Hebel: Konzept und technische Anforderungen

Beispiele:

Konzept: JakobsdrehgestelleEinzel- statt DoppelfahrwerkAntriebskonzentration

Anforderungen:„Niederflurtechnik“ nicht um jeden PreisWeniger Fensterfläche hilft Kosten senken.



Ausblick

• Das Einzelfahrwerk ist mehrfach erfolgreich realisiertund steht zur Verfügung.

• Konzentration der Antriebstechnik ist möglich.Herausforderungen: Zuverlässigkeit, Ausfallszenarien

• DIN EN 12663 befindet sich in Überarbeitung"Crash"-Szenario statt statische Prüfkraft

• Niederflurtechnik – Ziel: Durchgehender Fußboden mit"standardisierter" Höhe (-> Direktantrieb)

• Attraktives Design mit kleineren, abgerundeten FensternUmdenken bei den Betreibern



Generell gilt:

• Innovation nicht wegen mangelnder Umsetzungverwerfen!

• Innovation erfordert Personen die an sie glaubenund sie vorantreiben.

Danke für Ihr Interesse

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