Um Menschen und Güter zukünftig noch klimaschonender an ihr Ziel zu bringen, forschen Österreichs Universitäten an innovativen Lösungen, die das Zugfahren im Mobilitätsmix immer attraktiver und sicherer machen.
Die Bahn zählt zu den nachhaltigsten Formen des Personen- und Güterverkehrs: Etwa 75 Prozent aller EU-weiten Bahnkilometer werden elektrisch befahren, Tendenz steigend. Auf die Schiene entfallen damit laut der EU-Statistik von European Year of Rail lediglich 0,4 Prozent der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors, die insgesamt etwa ein Viertel der Gesamtemissionen der EU ausmachen. Darüber hinaus ist die Schiene der einzige Verkehrsträger, der seine Emissionen und seinen Energieverbrauch zwischen 1990 und 2017 kontinuierlich gesenkt hat und dabei zunehmend auf erneuerbare Energiequellen setzt.
„Im Sinne des Klimaschutzes führt kein Weg an der Bahn vorbei. Allein im Verkehrssektor muss Österreich bis 2030 zusätzlich rund acht Millionen Tonnen CO2 einsparen. Daher ist jeder Schritt, den wir heute für die Mobilität von morgen setzen, enorm wichtig“, sagt Mark Topal-Gökceli, CTO der ÖBB. Mobilität müsse neu gedacht werden, damit vernetzte Systeme die Wettbewerbsfähigkeit pushen.
Forschungsverbund
Um die Rolle als Österreichs größtes Klimaschutzunternehmen wahrzunehmen, setzen die ÖBB immer stärker auf die Zusammenarbeit mit Universitäten und Hochschulen. Das zeigen die zahlreichen im Rahmen der Kampagne „UNInteressant? – Ideen, die unser Leben verbessern“ vorgestellten Projekte (Details siehe Infobox).
„UNInteressant? – Ideen, die unser Leben verbessern“
Wie werden wir in Zukunft leben? Welche neuen Mobilitätsformen werden unseren Alltag revolutionieren? Und wie können Verkehr und Transport in Zukunft nachhaltiger gestaltet werden? Antworten darauf liefert die Kampagne „UNInteressant? – Ideen, die unser Leben verbessern“, die von der Österreichischen Universitätenkonferenz (uniko) und dem Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) ins Leben gerufen wurde.
Mehr auf: www.uninteressant.at
Als jüngstes Musterbeispiel gilt der Mitte 2021 an der Technischen Universität Graz gegründete Forschungsverbund Research Cluster Railway Systems (RCRS). Hier bündeln die bahnrelevanten Institute der TU Graz, ÖBB, voestalpine, Siemens Mobility Austria und Virtual Vehicle, Europas größtes Forschungszentrum für virtuelle Fahrzeugentwicklung mit Sitz in Graz, ihre Forschungskompetenz im Bereich Eisenbahn. Im Mittelpunkt der Forschungsinitiative stehen die Bereiche Schienenfahrzeugtechnik, Bahninfrastruktur und Bahnbetrieb mit Fokus auf Synergiepotenziale und auf die digitale Transformation. Akkreditierte Test-, Prüfungs- und Simulationseinrichtungen stehen im RCRS ebenso auf dem Plan wie die interdisziplinäre Ausbildung des ingenieurwissenschaftlichen Nachwuchses für die Bahntechnik von morgen.
Digitale Prüfung
Die TU Graz ist seit vielen Jahrzehnten eine fixe Größe in der bahnbezogenen Forschung und Innovation. Um diese Schwerpunktsetzung weiter zu verankern, wurden zwei neue Professuren eingerichtet. Am neu ausgegründeten Institut für Betriebsfestigkeit und Schienenfahrzeugtechnik (Fakultät für Maschinenbau und Wirtschaftswissenschaften) werden Zugkomponenten und ganze Fahrgestelle auf Betriebsfestigkeit und Langlebigkeit geprüft. Geforscht wird u. a. in Richtung Leichtbau, denn je weniger Gewicht ein Fahrzeug hat, desto weniger belastet es die Bahninfrastruktur und desto mehr kann gleichzeitig an Ladegut transportiert werden. „Neben dem Leichtbau ist es vor allem wichtig, die Überwachung der Bauteile zu automatisieren und Wartungsintervalle zu optimieren“, erklärt Institutsleiter Martin Leitner, der die zunehmende Bedeutung von sogenannten Digital Twins hervorhebt. Die Rede ist von Simulationen, die möglichst realitätsgetreu abbilden, wie sich ein neues Material oder andere Änderungen auf das Fahrzeug auswirken. Erst am Ende des Optimierungsprozesses wird ein Serienbauteil experimentell geprüft.
Infrastruktur & Fachkräfte
Neu aus der Taufe gehoben wurde an der TU Graz auch das Institut für Eisenbahn-Infrastrukturdesign, das sich an der Fakultät für Bauingenieurwissenschaften vorwiegend mit der Infrastruktur der Gleiswege, also Oberbau, Schotterbett, Schwellen, Schienen und dem Zusammenspiel all dieser Komponenten, beschäftigt. „Unsere zentrale Frage ist, wie die Interaktion der Fahrzeuge mit der Infrastruktur stattfindet und diese sich gegenseitig beeinflussen“, sagt Leiter Ferdinand Pospischil. „Wir möchten uns vor allem mit der Verbesserung des Oberbaus befassen und zum größten Teil direkt am Gleis mithilfe von Messtechnik forschen. Dies funktioniert nur mit starken Partnern wie den ÖBB und den weiteren Weltmarktführern aus Österreich. Besonders wichtig ist Pospischil ein weiterer Punkt: „Es gibt einen eklatanten Mangel an Fachkräften in unserem Gebiet. Heute ist das noch kein Problem. Die Eisenbahn fährt und wir optimieren sie. Aber wenn es einmal keine Fachkräfte mehr gibt, dann wird auch die Eisenbahn stehen bleiben. Ich sehe also eine unserer zentralen Aufgaben in der Ausbildung zukünftiger Fachkräfte.“
Co-Modality
Das Gesamtsystem Eisenbahn als Mobilitätsform steht am Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft der TU Graz im Zentrum des Forschungsinteresses. Getüftelt wird hier nicht an Triebwagen oder neuen Schienen. Der Fokus liegt auf wirtschaftlicher und ökologischer Nachhaltigkeit (Life Cycle Costs und Life Cycle Assessment) neuer Bahnlinien und bestehender Strecken sowie auf dem Optimierungspotenzial in der Instandhaltung (Data Analytics und Predictive Maintenance). Im Mittelpunkt stehen neben hochbelasteten Hauptverkehrsverbindungen auch Regionalbahnen. „Leider“, so Institutsvorstand Peter Veit, „sind diese wichtigen Verbindungen zwischen Wohnort und Hauptverkehrsstrecken selten kostendeckend zu betreiben. Digitalisierung, Modernisierung und Attraktivierung sind daher dringend notwendig.“
Das zukunftsträchtige Stichwort in diesem Zusammenhang lautet Co-Modality. So ist es heute und in Zukunft vor allem wichtig, dass Bahnhöfe zu Mobilitätszentren werden, die mit Fahrradparkplätzen, E-Auto-Lademöglichkeiten und/oder einer guten Busverbindung sowie im besten Fall einer Carsharing-Station ausgestattet sind. „Das Umsteigen muss einfach und reibungslos funktionieren und es muss ein Ticket für alles geben“, erklärt Institutsforscher Matthias Landgraf. „Dabei müssen wir vor allem auf Sicherheit und den Wohlfühlfaktor achten, um Menschen für die Bahn zu begeistern.“
Last Mile
Flexible Mikro-Öffis könnten neue Angebote vor allem für die ländliche, mit öffentlichen Verkehrsmitteln weniger gut erschlossene Bevölkerung ermöglichen. In Kärnten wurde an der Universität Klagenfurt dafür das Projekt MobiCar ins Leben gerufen. Ein Zubringerdienst zu bestehenden Bus- und Zughaltestellen soll der Überbrückung der sogenannten Last Mile dienen, also dem letzten Stück Weg von oder bis zum Zielort. Eine Software errechnet dabei für die Fahrer des Kleinbusses immer die optimale Route, die auch die geringsten Emissionen verursacht. „Es geht darum, die Bedürfnisse des einzelnen Verkehrsteilnehmenden ins Zentrum zu rücken und gleichzeitig ein Angebot zu schaffen, das die Verkehrsemissionen nachhaltig reduziert“, sagt Stephanie Schasché, die das Projekt an der Universitätsabteilung für Nachhaltiges Energiemanagement koordiniert. Untersucht wird, ob diese neuen Mobilitätsprojekte auf die Akzeptanz der Nutzer stoßen.
Ziel der Erhebung in unterschiedlichen ländlichen Regionen Kärntens ist es, realistische Daten für die Technologieentwicklung zur Verfügung zu stellen. „Nur wenn diejenigen, die die Algorithmen entwickeln und simulieren, wissen, welche Bedürfnisse die Nutzer haben, können diese in die Planung einfließen“, so Projektleiter Robert Sposato. Außerdem will das Forschungsteam auch herausfinden, welche Faktoren dabei unterstützen, dass öffentliche Verkehrsmittel benutzt werden oder eben nicht.
Nachhaltiges Reisen
Der Herausforderung, Reisen und berufliche Fahrten effektiv und nachhaltig zu gestalten, widmen sich ebenfalls die Logistiker der Johannes Kepler Universität Linz (JKU). „Es klingt einfach, ist aber ungeheuer komplex. Es fließen verschiedene Aspekte mit unterschiedlicher Gewichtung ein“, erklärt JKU Logistik-Expertin Miriam Enzi. „Bevorzuge ich das Auto oder die Bahn? Möchte ich lieber möglichst schnell am Ziel sein oder eher die Reisekosten minimieren?“
In ihrer Zeit am Institut für Produktions- und Logistikmanagement hat Enzi unter der Leitung von Sophie Parragh einen Algorithmus entwickelt, der genau dieses Problem beantwortet. Der Algorithmus, der ursprünglich für Carsharing-Modelle in Kombination mit alternativen Verkehrsmitteln für den städtischen Raum entwickelt wurde, liefert nicht nur optimale Lösungen, sondern ist auch alltagstauglich. „Das Unternehmen kann dann sagen: Mitarbeiter A will schnell am Ziel sein, er nimmt um 17.00 Uhr den Firmenwagen. Mitarbeiterin B nimmt den Zug um 9.15 Uhr und so weiter“, erklärt Enzi. Der Effekt ist eine Win-win-win-Situation: Die Mitglieder der Gruppe erhalten die optimale Reiselösung, die ihre Präferenzen hinsichtlich Verkehrsmittel und Zeitvorgaben einbezieht. Das Unternehmen kann seinen Fuhrpark optimal nutzen und das Reisemanagement kostengünstig abwickeln. Und da Leerkilometer reduziert werden, fällt weniger CO2 an.
Lebensdauer von Tunneln
Um nachhaltige Lösungen geht es ebenfalls beim Projekt DrainRepair der Montanuniversität Leoben. Konkret wird an effizienteren und langlebigeren Sanierungsmethoden für Tunnelbauwerke geforscht. Der Hintergrund: Tunnelbauwerke sind lebenswichtige Adern der österreichischen Verkehrsinfrastruktur. Damit sie lang und dauerhaft in möglichst einwandfreiem Zustand bleiben, sind Wartungsarbeiten notwendig, die zu zeitweisen Behinderungen führen. Ein möglicher Grund für derartige Wartungsarbeiten ist das Drainagesystem für die Ableitung von Grundwasser, das kontinuierlich kontrolliert und gegebenenfalls saniert werden muss.
„Eine Reparatur von Drainageleitungen muss ,grabenlos‘ erfolgen, da andernfalls die komplette Tunnelschale entfernt werden müsste, was neben immensen Kosten auch langfristige Tunnelsperren mit sich bringen würde“, erklärt Florian Arbeiter, Wissenschaftler am Lehrstuhl Werkstoffkunde und Prüfung der Werkstoffe. Ziel des Projektes DrainRepair (gefördert von den ÖBB, Asfinag und dem Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie) ist es, bereits vorhandene, grabenlose Verfahren zu adaptieren, damit sie auch in der Tunnelsanierung angewendet werden können. „Zur Reparatur könnten beispielsweise unter Wasser härtende Harze, die Schläge und Stöße besser aufnehmen können, zum Einsatz kommen“, so Arbeiter. Zusätzlich könnte das Material des Gewebeschlauchs verbessert werden, um die Stabilität zu erhöhen. Nicht nur die Instandsetzung selbst steht dabei im Fokus der Forschung, sondern auch die Haltbarkeit der Reparatur.
ÖBB: Heute. Für morgen. Für uns.
Als umfassender Mobilitäts- und Logistikdienstleister haben die ÖBB im Jahr 2020 insgesamt rund 287 Millionen Bahnkunden und über 95 Millionen Tonnen Güter klimaschonend und umweltfreundlich an ihr Ziel gebracht. Denn der Strom für Züge und Bahnhöfe stammt zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien. Die ÖBB gehören mit 96 Prozent Pünktlichkeit im Personenverkehr zu den pünktlichsten Bahnen Europas. Konzernweit sorgen 42.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (davon 2000 in internationalen Tochterunternehmen) bei Bus und Bahn sowie zusätzlich mehr als 2000 Lehrlinge dafür, dass täglich rund 790.000 Reisende und 870 Güterzüge der ÖBB sicher an ihr Ziel kommen.
Weitere Informationen unter: unsereoebb.at
