Gerd Fleischmann

Zur Zukunft des Güterverkehrs auf der Schiene: CargoMobil als neues technologisches Paradigma

1 Problemsituation im Güterverkehr auf der Schiene

Der Güterverkehr auf der Schiene, der sich im 19. Jahrhundert zum dominierenden Bereich des kontinentalen Güterverkehrs entwickelt hatte, verliert heute gegenüber dem Güterverkehr auf der Straße immer mehr an Bedeutung. Die wichtigsten Ursachen dafür sind:

2 Alternative Lösungsansätze

Bisherige Lösungsansätze bestanden darin, den Güterverkehr auf der Schiene ganz einzustellen (z.B. in den Niederlanden) oder im Rahmen des bisherigen technologischen Bahnparadigmas Innovationen durchzuführen.

Die Preisgabe des Güterverkehrs auf der Schiene mag eine sinnvolle Lösung sein, wenn es sich als unmöglich herausstellen sollte, einen wirtschaftlich konkurrenzfähigen Güterverkehr auf Schienen zu realisieren. Da die jahrzehntelange enge Regulierung der Bahn ein derartige Prüfung verhindert hat, sollte die Entscheidung der Preisgabe noch aufgeschoben werden.

Die Option der Innovationen im Rahmen des technologischen Paradigmas der Güterbahn wird zur Zeit intensiv verfolgt. Mangelnde Kundenorientierung und mangelnde Flexibilität soll durch enge Kooperation mit Unternehmen des Straßengüterverkehrs wettgemacht werden (sog. Konzentration auf das Kerngeschäft der Bahn). Der LKW soll die Fläche erschließen, die Bahn soll sich auf Ganzzüge mit Hochgeschwindigkeit für direkte Verbindungen zwischen wirtschaftlichen Ballungsräumen konzentrieren. Güterverkehrszentren mit schnellen Umschlagsanlagen für Container sollen in Verbindung mit schnellen Güterzügen den Nachtsprung erleichtern. Durch zentrale Computer und digitale Kommunikation sollen Waggons und Container sowie der Zuglauf kontrolliert und die Einhaltung der Fahrpläne so weit wie möglich gesichert werden.

Ein dritter Lösungsansatz könnte darin bestehen, das bisherige technologische Paradigma der Güterbahn zu verlassen und die neuen Möglichkeiten der Informations- und Kommunikationstechnik für die Entwicklung eines revolutionären Paradigmas einzusetzen. Ein solches technologische Paradigma soll im folgenden vorgeschlagen werden und mit dem Kürzel "CargoMobil" bezeichnet werden.

An die Stelle von Zügen (mit Lokomotiven und Waggons ohne eigenen Antrieb) treten selbst angetriebene CargoMobile (ähnlich wie auf der Straße "Automobile" für Güter), die sich jederzeit auf das Schienennetz begeben können (wie LKW auf das Straßennetz).

An die Stelle von Fahrplänen treten sich selbst organisierende CargoMobile, die durch Kommunikation ihrer Computer untereinander und mit denen der Weichen die günstigste Route von Quelle zu Senke (vom Start zum Ziel) finden.

An die Stelle von zentraler Prioritätenbildung bei der Bildung von Fahrplänen der Güterzüge (z.B. hinsichtlich der Geschwindigkeit) erfolgt eine dezentrale Regelung der Routen der CargoMobile (evtl. auf einem eigenen Güternetz) durch Verständigung zwischen Fahrzeug und Weiche. In die Regelung können Parameter wie Geschwindigkeit, Sicherheit, Zeitfenster der Ankunft usw. eingehen, die mit unterschiedlichen Tarifen verbunden sind.

An die Stelle von Lokomotivführern treten Computer (die nicht größer sein müssen als programmierbare Taschenrechner), die einen automatisierten Verkehr erlauben. (In manchen Störfällen sind zwar Menschen unerläßlich, aber sie müssen sich nicht unbedingt in Lokomotiven aufhalten.)

3 Zweckmäßigkeit einer rechtzeitigen Prüfung der Chancen des CargoMobils

Die Auseinandersetzung mit der Möglichkeit eines Paradigmawechsels in der Güterbahntechnologie könnte aufgeschoben werden, wenn mit den Innovationen im Rahmen des überkommenen Paradigmas keine langfristigen Festlegungen getroffen würden, die mit einem möglichen zukünftigen Paradigma in Widerspruch stehen. Zweifellos kämpfen die Cargo-Bereiche der Eisenbahnen zur Zeit ums Überleben, und das bedeutet, daß Innovationen erforderlich sind, die sich in kurzer Frist realisieren lassen, damit sich der Konkurrenzvorsprung des Straßengüterverkehrs möglichst bald verringert. Damit könnten jedoch langfristige Chancen blockiert werden.

Es gibt zur Zeit aufwendige Infrastrukturinvestitionen bei der Deutschen Bahn AG, die offenbar mit dem CargoMobil verträglich sind, etwa das Milliardenprojekt des Funknetzes, das für die Kommunikation zwischen den CargoMobilen und den Infrastruktureinrichtungen zweckmäßig erscheint. Aber in zwei Infrastrukturbereichen sind Widersprüche zu erwarten.

Das betrifft zum Einen das Schienennetz. Für das CargoMobil erscheint ein weitverzweigtes Netz sinnvoll zu sein, weil die Hauptstrecken dem schnellen Verkehr dienen sollten, während Nebenstrecken sinnvoll für Transporte sein können, bei denen Preiswürdigkeit oder Sicherheit wichtiger sind. Wenn diese Strecken stillgelegt oder gar abgebaut werden, obwohl sie für den Verkehr in einem anderen Eisenbahnparadigma sinnvoll nutzbar wären, wäre das langfristig eine sehr kostspielige Entscheidung. Was in dem zentral orientierten Paradigma als ein betriebswirtschaftlich optimales Netz erscheinen mag, muß es nicht in einem dezentral orientierten Paradigma sein.

Zum Zweiten betrifft das die Umschlageinrichtungen für eine größere Zahl angestrebter Nabe-Speiche-Systeme mit Güterverkehrszentren oder Güterverteilzentren (GVZ) . Bei einem dezentralen System ohne Direktzüge, also mit CargoMobilen, sind zentrale Umschlagplätze nicht angebracht. Auch wenn der ideale dezentrale Gütertransport auf der Schiene von Gleisanschluß zu Gleisanschluß erfolgt, ist oft ein Umschlag zwischen Schiene und Straße erforderlich. Um den Straßentransport möglichst kurz zu halten, wären einfache Umschlageinrichtungen an vielen der rund 50.000 Verknüpfungsstellen zwischen Schiene und Straße sinnvoll. Die Mittel, die in GVZ "einbetoniert" würden, lassen sich für dezentrale Umschlagstellen nicht mehr verwenden.

Es erscheint daher als vordringlich, bald Möglichkeitsstudien vorzunehmen, damit keine irreversiblen Widersprüche zwischen gegenwärtiger und zukünftiger Güterbahn entstehen. Da solche Studien sich zum Teil erst in langen Zeiträumen in Produkte umsetzen lassen, die am Markt erfolgreich sein könnten, werden auch Mittel aus dem öffentlichen Bereich erforderlich sein.

4 Projektfelder

Bei großen technischen Systemen - und beim CargoMobil handelt es sich zweifellos um ein solches - ist es erforderlich, eingehender auf die Erkundung von Subsystemen und von unterschiedlichen Zielen einzugehen. Der wichtigste erste Schritt müßte darin bestehen, die grundsätzliche Funktionsfähigkeit einer dezentralen und automatisierten Güterbahn zu prüfen.

4.1 Möglichkeitsstudien: Computer-Simulation, Modellbahn-Simulation, Realexperiment in begrenztem Eisenbahnnetz, Regelungsalternativen

Eine erste Computersimulation einer dezentralen und automatisierten Güterbahn wurde bereits 1992 veröffentlicht. [1] Sie beschränkte sich auf das Schienennetz der alten Bundesländer. Es erscheint sinnvoll, eine erneute Computersimulation auf der Basis des neuen deutschen Schienennetzes vorzunehmen. Da ein wesentlicher Vorteil eines CargoMobil-Systems darin bestünde, die Verkehrsintegration der Eisenbahn-Systeme in der Europäischen Union voranzutreiben, wäre die Simulation so anzulegen, daß sie von politischen Instanzen der EU gefördert und später durch eine unionsweite Simulation ergänzt wird.

Nach oder parallel zur Computer-Simulation erscheint es sinnvoll, Modellbahn-Simulationen durchzuführen. Dabei sollte die nächste Stufe eines Realexperimentes in einem begrenzten Eisenbahnnetz berücksichtigt werden. Ist eine derartiges Netz bestimmt worden, liegt es nahe, die Bedingungen dieses Raumes auf die Modellbahn zu übertragen. In einer Modellbahn ließe sich das Funktionieren einer funkgesteuerten Regelung und die Meisterung von Störfällen überprüfen. Auch ließen sich unterschiedliche Standards einer dezentralen Regelungs-Software und -Hardware auf die Probe stellen.

Ein begrenztes Realexperiment ist erforderlich, um auch Skeptiker von der Zukunftsträchtigkeit der Paradigma-Revolution zu überzeugen. In Deutschland hatte z.B. der Erfolg der Eisenbahnlinie zwischen Nürnberg und Fürth 1835 eine solche Funktion für die Dampfeisenbahn. Das Funktionieren auf einer Linie hätte allerdings für das CargoMobil keine ausreichende Signalwirkung, weil es gerade auf das Funktionieren in einem Netz ankommt.

Mindestens so wichtig wie der Nachweis der Funktionsfähigkeit des CargoMobils ist jedoch die Klärung, welcher Regelungsstandard am zweckmäßigsten ist. Die Fehlentwicklungen bei der Standardisierung der Software und Hardware des Personal Computers dürften Warnung genug sein. Die Programmierung von CargoMobilen müßte viel einfacher und sicherer sein als das Steuern von Automobilen.

4.2 Wirtschaftlichkeit: Kosten (der Infrastruktur, des Betriebs der Infrastruktur, der Fahrzeuge und des Transports) und Erlöse (von Endkunden und Transportunternehmen)

Neben Feasibility-Studien müßten Untersuchungen durchgeführt werden, in denen der wirtschaftliche Erfolg, also die Kosten und Erlöse, des CargoMobils abgeschätzt wird.

Zunächst zu den Kosten.

Dabei geht es einmal um die Kosten der Investition in Infrastruktur , vor allem um die Kosten der Ausstattung des Netzes mit IuK-Technik, der Umrüstung und Einrichtung von Gleisanschlüssen und einfachen Umladestellen zwischen Straße und Schiene. Daneben sind die Kosten des Betriebs der Infrastruktur abzuschätzen.

Die Herstellungskosten der selbst fahrenden CargoMobile bedürfen einer eingehenden Untersuchung, da gegen den Eigenantrieb eingewendet wird, daß er die Herstellungskosten im Vergleich zu denen der bisherigen antriebslosen Waggons erheblich erhöhen werde. Die Tatsache, daß in der nächsten ICE-Generation bereits jede zweite Achse einen eigenen Antrieb hat, scheint diese Bedenken nicht zu stützen. Das wäre allerdings eingehend zu prüfen. Zu berücksichtigen ist auch, daß Nebenstrecken in der Regel nicht elektrifiziert sind, so daß das Problem des optimalen Antriebs entsteht. (Der CargoSprinter der DBAG wird durch Dieselmotoren angetrieben; hier ergibt sich u.U. auch ein Umweltproblem).

Daneben sind die Kosten des Einsatzes der CargoMobile zu untersuchen. Da die Geschwindigkeit des CargoMobils nicht die der Direktzüge erreichen muß, um vergleichbare Fahrzeiten zu erzielen (so die Simulationsergebnisse von Rosebrock), könnten die Energiekosten niedriger ausfallen. Die Umschlagkosten stellen einen wichtigen Posten dar. Es werden derzeit eine Vielzahl von einfachen Umladetechniken von Waggons auf LKW entwickelt, so daß die Kosten abschätzbar und vergleichsweise niedrig sein werden.

Die Erlöse, die durch das CargoMobils erzielbar sind, sind schwieriger zu bestimmen als die Kosten, die durch das CargoMobil entstehen.

Zunächst ist der Bedarf der verladenden Wirtschaft zu prüfen. Der Straßengüterverkehr bietet einen von Haus-zu-Haus-Transport aus einer Hand. Ein vergleichbares Angebot kann auf der Schiene mit dem CargoMobil gemacht werden, wenn Versender und Empfänger einen Gleisanschluß haben. Von den noch bestehenden rund 100.000 Gleisanschlüssen in den alten Bundesländern werden weniger als 5% genutzt [2]. Es wäre zu prüfen, welche Erlös-Chancen damit verbunden sind, wenn sie für das CargoMobil genutzt werden.

Für Straßentransportunternehmen könnte das CargoMobil attraktiv sein, weil sie die hohen Personalkosten durch den Einsatz von teilweise automatisiertem Transport ersetzen könnten. Zwar könnte es sein, daß ihnen Autobahnen mit automatisierbarem Straßenfahrzeugtransport noch angenehmer wären (in den Niederlanden und in Japan bestehen derartige Planungen), aber die Kosten dieses Transportes wären mit denen auf dem CargoMobil-Netz zu vergleichen.

Für die Eisenbahngesellschaften ergeben sich bessere Möglichkeiten, die Transportkapazität des Schienennetzes zu vermarkten. Im fahrplangesteuerten Schienenverkehr müssen Trassenpreise für längere Fahrplanperioden festgelegt werden, während die Gebühren auf dem CargoMobilnetz in kürzeren Abständen an die Auslastung der verschiedenen Relationen angepaßt werden können.

Für die bisherigen Eisenbahngesellschaften ergibt sich vor allem der Vorteil, daß sie noch einmal eine Weile auf der Verteidigung der "Einheit von Netz und Betrieb " bestehen können. Am Anfang der Eisenbahngeschichte erstritten sie diese Einheit mit dem Argument, daß die technische Entwicklung von Netz und Betrieb nur in einer unternehmerischen Einheit möglich sei. So wurden die "Railroads" für einzeln "angetriebene" Pferdedroschken und -fuhrwerke durch Eisenbahngesellschaften mit eigenen Dampf-Rössern und Zügen abgelöst. Dieses zweifellos damals zutreffende Argument für den Entwicklungsvorteil der Einheit von Netz und Betrieb würde bei einer erneuten technologischen Revolution im Eisenbahnverkehr an Gewicht gewinnen. Langfristig würde sich durch das CargoMobil-System allerdings die Chance des Wettbewerbs auf den Schienen erhöhen, weil es leichter ist, mit einer kleinen Anzahl von CargoMobilen spezielle Logistikangebote zu machen (z. B. für Gefahrguttransporte), als sich mit dem Angebot von ganzen Zügen in lange währenden Fahrplänen festzulegen.

4.3 Sicherheit: Vergleich der Sicherheit der bisherigen Gütereisenbahn, des Straßengüterverkehrs und des CargoMobils

Eine der Vorzüge des Güterverkehrs im gegenwärtigen Eisenbahn-Paradigma ist die hohe erreichte Sicherheit im Vergleich zu dem des Straßengüterverkehrs. Dieser Vorzug schwindet jedoch in dem Maße, in dem der Anteil des Güterverkehrs auf der Schiene schwindet. Die Sicherheit im Güterverkehr würde pro Tonnenkilometer aber dann wieder steigen, wenn das CargoMobil den Anteil des Gütertransports auf Schiene erheblich erhöhen würde, auch wenn das CargoMobil etwas unsicherer als der gegenwärtige Gütertransport auf der Schiene wäre, solange das CargoMobil aber wesentlich sicherer als der Straßengütertransport ist.

Es ist jedoch nicht von vornherein ausgemacht, daß ein dezentraler und automatisierter Güterverkehr auf den Schienen unsicherer als der bisherige Schienengüterverkehr sein muß. Die große Masse von starren, mechanisch gekuppelten Güterzügen stellt wahrscheinlich ein höheres Gefährdungspotential dar als die jeweils geringeren Massen getrennt fahrender CargoMobile mit einer flexiblen elektronischen Koppelung. Darüber hinaus legt automatisches Fahren in einem sich selbst regelenden System einen stärkeren Rückgriff auf neue Erkenntnisse der elektronischen Verkehrssicherung nahe [3], die eine höhere Sicherheit als im bisherigen Schienengüterverkehr erwarten lassen. In den Modellbau-Experimenten und in dem begrenzten Realexperiment wären verschiedenartige Sicherheitschaltungen zu überprüfen, die das System bei einem Ausfall in einen sicheren Zustand überführen. Nicht minder wichtig als die möglichst starke Verhinderung von Schäden durch eingetretene Störfälle sind Selbstdiagnose-Techniken, mit denen vor einem Ausfall eines Systemelements (z.B. des Antriebsmotors des CargoMobils) angezeigt wird, daß in Kürze mit einem Ausfall zu rechnen sei (der Motor wäre dann früher als vorgesehen zu warten).

Ein größeres Hindernis für ein höheres Sicherheitsniveau auf den Schienen durch einen technologischen Paradigmawechsel stellen jedoch die Sicherheitsvorschriften dar, die auf der Basis eines früheren technischen Zustandes gebildet wurden. Es kommt daher darauf an, Regelwerke zu entwickeln, die einen Zugverkehr mit "dummen" Waggons, aber "intelligenten" Lokomotiven zusammen mit CargoMobilen erlauben. Es ist allerdings zu bedenken, daß der gleichzeitige Verkehr von herkömmlichen Zügen und neuen CargoMobilen die Komplexität des Gesamtsystems Schienengüterverkehr erheblich erhöht und Unfallrisiken steigern mag. [4] Modell- und Realexperimente dürften sich daher nicht auf ein reines CargoMobil-System beschränken, sondern müßten auch bisherigen Zugbetrieb vorsehen.

4.4 Ökologie: Negative externe Effekte des CargoMobils, Vergleich mit den externen Effekten der bisherigen Gütereisenbahn und des Straßengüterverkehrs

Die geringere Umweltbelastung durch den Güterverkehr auf den Schienen im Vergleich zur Belastung durch den Straßengüterverkehr ist gegenwärtig geeignet, die Bereitschaft der Öffentlichkeit zur Unterstützung der Innovationsbemühungen des Schienenverkehrs zu stärken. Dieser Vorteil der Eisenbahn kann aber leicht verspielt werden, wenn es nicht gelingt, in Forschung und Entwicklung die relativ günstigen Umwelteigenschaften des Schienenverkehrs noch zu verstärken. Das hohe Innovationstempo in der Automobilindustrie und das Bemühen, die Umweltbelastung durch den Straßengüterverkehr zu reduzieren, könnte den Umweltvorteil des Güterverkehrs auf den Schienen bald in Frage stellen. Das CargoMobil sollte daher nicht nur ein Mittel sein, wieder mehr Güter auf die Schiene zu lenken, es sollte möglichst auch weniger negative Umwelteffekte aufweisen als der gegenwärtige Güterschienenverkehr. Eine Analyse der negativen Umwelteffekte von gegenwärtigen Entwürfen des CargoMobils, vor allem der negativen Wirkungen auf die Qualität der Luft durch Emissionen von Dieselmotoren, die das CargoMobil antreiben, kommt zu dem Ergebnis, daß eher mit einer Verstärkung der negativen Effekte im Vergleich zum Zugverkehr des CargoMobils zu rechnen sei, wenn auch in sehr geringem Maße. [5] Forschung und Entwicklung der Fahrzeugtechnik müßte daher eng mit Umweltanalysen des CargoMobil-Systems verknüpft sein.

5 Die Notwendigkeit von motivierenden Systemführern und die Bedeutung von Kritik

Um in Unternehmen und auf dem Markt neue technologische Paradigmata durchzusetzen bedarf es motivierender, begeisterter und hartnäckiger Systemführer. Es wird viele Rückschläge geben, die sich nur überwinden lassen, wenn sich Führungskräfte finden, die Visionen haben und dafür werben können. Sie müssen zugleich Augenmaß haben und Kritik ermutigen, damit Fehler beseitigt werden und die Fähigkeit erhalten bleibt, den Fehlschlag des gesamten Projektes rechtzeitig zu erkennen. Bei aller Attraktivität, die das Konzept des CargoMobils auch für mich aufweist, sollte nicht vergessen werden, daß der Erfolg von Innovationen - besonders von grundlegenden Innovationen - nicht prognostizierbar ist. Es wäre Anmaßung von Wissen, wenn jemand behauptete, das CargoMobil garantiere die Zukunft des Gütertransports auf der Schiene. Dennoch sollte meines Erachtens das Wagnis unternommen werden, durch Forschung und Entwicklung der Vision eines CargoMobils eine Chance zu geben.


[1] Martin Rosebrock, Automatisierung und Dezentralisierung des Güterverkehrs der Bahn, Verlag Peter Lang, Frankfurt am Main, 1992.

[2] Vermutlich deshalb, weil die DBAG für eine Stillegung erhebliche Gebühren erhebt, statt die Gleisanschlüsse als eine Investition in die Zukunft zu betrachten.

[3] Vgl. Fritz Frederich, Automatisch in die Zukunft, in: ZEV + DET Glas. Ann. 116 (1992), S. 33-42, hier S. 39f.

[4] Vgl. Rainer H. Rauschenberg, Potentiale für die Verringerung der externen Effekte des Verkehrssektors durch einen dezentralisierten und automatisierten Gütertransport der Bahn, 1998, S. 101f. Eingereichte Dissertation an der Goethe-Universität Frankfurt (auch Abstract und Disputationsvortrag sind online verfügbar).

[5] Vgl. die in der vorigen Anmerkung angeführte Schrift von R. H. Rauschenberg, insbes. S. 121.


© Gerd Fleischmann

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Letzte Änderung: 1999-10-17 RHR