Network of Innovation CargoMover
Der autonome Güterwaggon
Selbsttätig fahrende Güterwaggons könnten dazu beitragen, mehr Verkehr auf die Schiene zu bringen. Das erste Demonstrationsfahrzeug, der CargoMover, wurde von mehreren Siemens-Bereichen gemeinsam mit externen Partnern entwickelt.
Wegberg-Wildenrath an der deutsch-niederländischen Grenze. Auf dem weitläufigen Schienennetz des weltweit modernsten Prüfzentrums für Schienenfahrzeuge, das der Siemens-Bereich Transportation Systems (TS) in den vergangenen fünf Jahren errichtet hat, geben sich die neuesten Züge ein Stelldichein: ob der Hochgeschwindigkeitszug ICE 3, U-Bahnen für Südostasien, Regionalzüge des Typs Desiro für Großbritannien oder der Combino, die weltweit erfolgreichste Straßenbahn alle werden sie hier vor der Auslieferung auf Herz und Nieren getestet. Doch jetzt, im September 2002, steht auf einem der hinteren Gleise ein Fahrzeug, das auch für die an Innovationen gewöhnten Techniker dieses Prüfzentrums ein Novum darstellt: der CargoMover, der erste völlig autonom fahrende Güterwaggon.
Franz Mairhofer, Siemens-Ingenieur und Direktor Cargo Logistics bei TS, gibt mit seinem Schlüssel das Bedienfeld des großen Displays am Kopfende des Fahrzeugs frei, tippt einen Zielort ein und startet den CargoMover. Ein Hupton ertönt, dann fährt der Waggon angetrieben durch einen starken Dieselmotor selbsttätig los, beschleunigt auf etwa 90 km/h und verschwindet in den Wäldern von Wegberg-Wildenrath. Kurze Zeit später nähert er sich der Laderampe, die Mairhofer als Ziel angegeben hat, verlangsamt seine Fahrt ... doch dann wieder ein schriller Hupton: Die Sensoren des CargoMovers haben einen Kanister erfasst, den jemand auf die Gleise gestellt hat. Da dieser jedoch keine Anstalten macht, sich zu bewegen, bremst der Güterwaggon selbstständig und kommt sicher vor dem Kanister zu stehen. Erst als ein Arbeiter das Hindernis entfernt, fährt er wieder an und rangiert an die Laderampe, wo schon ein Lkw bereitsteht, einen Container auf die Ladefläche des CargoMovers zu hieven.
"Diese selbstfahrenden Güterwaggons könnten einmal erheblich dazu beitragen, Transportvolumen von der Straße auf die Schiene zurück zu verlagern", erläutert Franz Mairhofer die Ziele, die hinter der Entwicklung des CargoMovers stehen. Denn heute, so sagt er, zeige der Trend genau in die andere Richtung: Die Schätzungen des deutschen Bundesverkehrsministeriums und des Prognos-European-Transport-Reports 2002 gehen davon aus, dass bis 2015 der Güterverkehr in der EU und den neuen Beitrittsstaaten in Mittel- und Osteuropa um 40 bis 50 % wachsen wird. Das entspricht einer Steigerung der Transportleistung von heute 500 Mrd. tkm (Tonnenkilometer) auf dann 700 Mrd. tkm. Doch zugleich nimmt der Marktanteil des Schienengüterverkehrs rapide ab: Gegenüber Straße, Schiff und Pipeline sank er seit 1970 in der EU von 32,6 auf 14,1 % (1998) Tendenz weiter rückläufig, da immer mehr unrentable Strecken abgebaut oder nicht mehr in Stand gehalten werden. Die Folge: durch Lkw verstopfte Straßen, Staus, Verspätungen und volkswirtschaftliche Schäden in vielfacher Milliardenhöhe.
"Ein Blick ins Detail offenbart Erstaunliches", sagt Mairhofer. "80 % des Straßengüterverkehrs finden im Nah- und Regionalbereich statt, also bei Entfernungen von unter 200 km. Hierfür wäre der CargoMover eine ideale und umweltfreundliche Alternative zum Lkw." Er braucht keinen Fahrer, nutzt die Lücken im Fahrplan des Regelverkehrs, kann als einzelner Güterwaggon so viel laden wie mindestens zwei Lkw (je nach Auslegung bis 60 t), ist rund um die Uhr einsetzbar und kann stillgelegte Gleisanschlüsse und Nebenstrecken wieder wirtschaftlich machen kurz: "mit der entsprechenden politischen Unterstützung würde sich ein CargoMover-Konzept sowohl für die Volkswirtschaft als auch für die Transporteure rechnen".
Automatisches Fahren erfordert eine ausgeklügelte Sensorik (rechts): eine Videokamera zur Hinderniserkennung (links) und Gleisverfolgung (Mitte), Radarsensoren, um weit voraus zu blicken und Laserscanner zum präzisen Rangieren
Technisch funktioniert es jedenfalls. Vom Startsignal der beiden Initiatoren, Prof. Fritz Frederich von der Rheinisch-Westfälisch Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und Hans M. Schabert, Vorstand bei TS, bis zum fertigen Demonstrationsfahrzeug vergingen weniger als zwei Jahre. Der CargoMover ist dabei ein hervorragendes Beispiel für das Network of Innovation innerhalb von Siemens und mit externen Partnern. Beteiligt waren unter anderem das Institut für Schienenfahrzeugtechnik der RWTH Aachen für die Mechanik des Fahrzeugs, die Universität Braunschweig für die Rechentechnik, verschiedene Abteilungen von Siemens TS in Braunschweig und Erlangen für die Systeme der Zugsicherung, der Bremsen und Stellwerke, der Siemens-Bereich Information and Communication Mobile für das digitale Mobilfunknetz GSM-Rail und Siemens Corporate Technology (CT) in München für die Sensorik.
"Der CargoMover orientiert sich anhand der kombinierten Daten unterschiedlichster Sensoren", erklärt Hartmut Scherer-Winner, der bei CT die entsprechenden Aktivitäten koordinierte. Fünf Radarsensoren blicken bis 70 m voraus, ermitteln Entfernungen von Objekten und Relativgeschwindigkeiten, etwa zu anderen Zügen. Eine Videokamera ist für die Gleisverfolgung zuständig aus ihren Daten und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs lassen sich dreidimensionale Informationen ableiten etwa über Hindernisse auf dem Weg. Fürs zentimetergenaue Rangieren sorgen zwei Infrarot-Laserscanner, von denen der eine auf Gleishöhe arbeitet und der andere durch Schwenken von links nach rechts den Raum direkt vor dem Waggon abtastet. "Für die Fusion der Daten und deren Auswertung reichen übliche Industrie-PC", sagt Scherer-Winner.
Damit kann sich der CargoMover auf den Gleisen selbstständig bewegen, aber um die Lücken im Fahrplan abzupassen und sich in ein übergeordnetes Logistikkonzept zu integrieren, braucht er noch Kommunikationsmöglichkeiten mit Einsatzzentralen etwa über das GSM/R-Mobilfunknetz sowie die Einbindung in das European Train Control System (ETCS). "Erst mit ETCS Level 3 wird es möglich, automatisch zu fahren, da dieses System alle Streckeninformationen, also Zugsignale, Geschwindigkeitsvorgaben, Gleisfreimeldungen und Ähnliches, ins Fahrzeug übermittelt", erklärt der Verkehrsexperte Scherer-Winner. Menschliche Zugführer sind dann nicht mehr notwendig, da ETCS alle Zugsicherungs- und Zugsteuerungssignale überträgt. Dann ist auch in den Zentralen im Detail bekannt, welche Züge sich gerade wo auf den Strecken befinden eine wichtige Voraussetzung für eine optimierte Logistik.
Noch ist dies jedoch Zukunftsmusik, da ETCS zwar europaweit eingeführt werden soll, die Umsetzung aber noch einige Jahre dauern kann. Derzeit ist die Schweiz Vorreiter; erst ab Ende 2004 rechnet die Deutsche Bahn mit der Systemzulassung von ETCS. Doch in der Bahntechnik ist ein langer Atem notwendig: "Wenn wir ab 2010 den CargoMover auf der Schiene haben wollen, müssen wir heute mit der Weichenstellung beginnen", betont Mairhofer. Bis also einmal Spediteure ebenso selbstverständlich einen CargoMover ordern wie heute einen Lkw, müssen noch etliche Hindernisse überwunden werden. Pioniere könnten dabei die Privatbahnen sein, die sich neue Geschäftspotenziale erschließen wollen oder auch Werksverkehre in Fabriken sowie der Güterverkehr in Hafenanlagen oder von Flughäfen ins Stadtzentrum, der heute meist per Lkw erfolgt.
Ulrich Eberl