Ausbauvarianten Zweigleisigkeit Wannsee – Griebnitzsee der S-Bahn Berlin
Bachelorarbeit
TU Berlin, S-Bahn Berlin GmbH B.Sc. Erwin Hilbrich Berlin, 18. Mai 2015 Inhalt
1. Einführung
2. Analyse Ausgangslage
3. Vorstellung Ausbauvarianten
4. Simulation
5. Simulationsauswertung
6. Vorzugsvariante
7. Diskussion
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 2 EINFÜHRUNG
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 3 Die untersuchte Strecke liegt zwischen Berlin und Potsdam
Rostock
Szczecin
Hamburg
Hannover Berlin Warszawa
Potsdam
Leipzig Dresden
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 4 Die Strecke Wannsee - Griebnitzsee liegt zwischen Berlin und Potsdam
Standort
° Tagsüber 10-Minuten-Takt ° Nachtverkehr an den Wochen- enden im 30-Minuten-Takt ° Fahrzeit zwischen Wannsee und Griebnitzsee ca. 5 min ° Wannsee: Anschlussbeziehungen zur und zum Regionalverkehr
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 5 Die Strecke zwischen Potsdam und Wannsee wird täglich von ca. 40.000 Fahrgästen genutzt
Verkehrsmengen 2010 (Schienenverkehr) zwischen Berlin und Potsdam pro Tag
19.700 17.700 19.600 Babelsberg Wannsee Griebnitzsee Potsdam Hbf Potsdam RE 1 21.000 20.000 RB 21/ 22
Quelle: Stadtentwicklungskonzept Verkehr für die Landeshauptstadt Potsdam 2013 (Basis: Belastung im ÖPNV-Netz 2010) Erwin Hilbrich | 18.05.2015 6 Der untersuchte Streckenabschnitt ist derzeit größtenteils eingleisig ausgeführt
Streckenführung Wannsee (BWSS) – Griebnitzsee (BGRI)
N
821 nach BGRI 822 431 Potsdam BWSS 432 nach Werk 433 Berlin Teltowkanal Prellbock Bäkestraße Prüfgleis Wannsee BWSS 454
Zeichnung nicht maßstäblich und unvollständig
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 7 Die Eisenbahnverbindung zwischen Berlin und Potsdam wurde in den vergangenen Jahrzehnten oft baulich verändert werden
Historische Entwicklung des Streckenabschnitts
° Eröffnung der „Stammbahn“ zwischen Berlin und Potsdam über Zehlendorf, Kleinmachnow, 1838 Griebnitzsee und Babelsberg
1874 ° Eröffnung der Wannseebahn (heute ) zwischen Zehlendorf und Griebnitzsee über Wannsee
1891 ° Errichtung eigener Gleispaare für den Vorortverkehr
1928 ° Aufnahme des elektrischen Betriebs im 10-Minuten-Takt mit Reisezeitverkürzung
1945 ° Einstellung des gesamten S-Bahn-Betriebs in Berlin
° Wiederaufnahme des S-Bahn-Verkehrs zwischen Berlin und Potsdam im 20-Minuten-Takt auf 1946 eingleisiger Strecke
° Einstellung des S-Bahn-Verkehrs zwischen Wannsee und Griebnitzsee auf Grund des Mauerbaus 1961 ° Einstellung des elektrischen Betriebs zwischen Griebnitzsee und Potsdam
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 8 Die Eisenbahnverbindung zwischen Berlin und Potsdam wurde in den vergangenen Jahrzehnten oft baulich verändert werden
Historische Entwicklung des Streckenabschnitts
1985 ° Erneuerung des Gleises zwischen S-Bahn-Werk Wannsee und Teltowkanalbrücke durch BVG
° Einsatz von Wendezügen auf der Fernbahn zwischen Wannsee und Potsdam Stadt ° Wiederaufbaus einer eingleisigen S-Bahn-Strecke zwischen Wannsee und Potsdam unter □ Nutzung des BVG-Prüfgleises & Neubau eines Prüfgleises für das Werk Wannsee 1990 □ Aufbau einer Behelfsbrücke über den Teltowkanal □ Schaffung einer Kreuzungsmöglichkeit in Griebnitzsee □ Vorbereitung eines vollständig zweigleisigen Ausbaus (Planum, Brücken)
1992 ° Aufnahme des S-Bahn-Verkehrs im 20-Minuten-Takt
° Aufnahme des 10-Minuten-Takts Richtung Potsdam nach Ausbau Bahnhof Babelsberg, 1993 Verlängerung Kreuzungsgleis Griebnitzsee und Einführung neuer Stellwerkstechnik
2019 (vsl.) ° Inbetriebnahme eines zweigleisigen Abschnitts zwischen Potsdam Hbf und Babelsberg (ca. 700 m)
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 9 ANALYSE AUSGANGSLAGE
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 10 Die Pünktlichkeit der S7 fällt in Griebnitzsee deutlich ab
Pünktlichkeit S7 Potsdam Hbf – Ahrensfelde (01. März 2012 – 30. April 2012)
100% 99% 98% 97% 96% 95%
[%] 94% 93% 92% 91% 90% Anteil pünktlicher Züge (Vsp. ab 4 min) 4 ab (Vsp. Züge pünktlicher Anteil
Verspätung Richtung Ahrensfelde (BAF) Abfahrtsverspätung Richtung Potsdam (BPDH)
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 11 Die Sperrzeit einer Zugfahrt ist eine Summe aus verschiedenen Zeiten für Teilprozesse
Zusammensetzung der Sperrzeit (Beispiel Einfahrt Bahnhof Griebnitzsee)
Sperrzeit [min] = 3,5
Fahrstraßenbildezeit [min] + 0,1
Signalsichtzeit [min] + 0,2
Annäherungsfahrzeit [min] + 0,4
Fahrzeit im Blockabschnitt [min] + 1,9
Räumfahrzeit [min] + 0,8
Fahrstraßenauflösezeit [min] + 0,1 t
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 12 Der Streckenabschnitt zwischen Wannsee und Griebnitzsee ist bei einem 10-Minuten-Takt nahezu immer durch eine Zugfahrt belegt
0,5 nach BGRI 0,5 1,1 nach Potsdam BWSS Berlin 0,5
0,7
2,3
4,6 3,8 2,1
3,6 2,9
3,5 1,1 2,1
t Berechneter Sperrkasten mit Sperrzeit unter Berücksichtigung 0,7 von 0,2 min Sichtzeit und angenommenen Haltezeiten 0,5 Angenommene Haltezeit Erwin Hilbrich | 18.05.2015 13 Abfahrtspünktlichkeit Wannsee deutlich geringer als Nikolassee – Ein Drittel der Züge fährt in Wannsee mit mehr als 1 Minute Verspätung ab
Wannsee Nikolassee Kriterien für Auswahl des Untersuchungszeitraums 1. März 2012 – 30. April 2012
60% ° S7 verkehrt nach Potsdam Hbf – Ahrensfelde ° Vollständige Zweigleisigkeit der S7 zwischen 50% Wannsee und Ahrensfelde ° Ausschluss direkter Beeinträchtigung des 40% Linienverkehrs S7 durch Baumaßnahmen 30% ° Geringer Witterungseinfluss 20%
10%
0% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 - 10 > 10 Verteilung Abfahrtsverspätung in Richtung Potsdam Hbf [min]
Quelle: SQF; gerundet; 1 min Verspätung heißt 0,5<= Vsp. < 1,5 min Erwin Hilbrich | 18.05.2015 14 Abschätzung zeigt: Verspätete Züge würden vorrangig im Bereich der Brücke über den Teltowkanal gekreuzt werden
Abschätzung Wirkbereiche Ausbaumaßnahmen (Datenbasis: 01.03.2012 – 30.04.2012 Nikolassee S7 Richtung Potsdam)
Brücke freie Strecke Werk BGRI 1,1 km 0,8 km 2,0 km BWSS
-0,5 < Vsp < 0,9
0,9 ≤ Vsp < 3,8
3,8 ≤ Vsp < 5,1
5,1 ≤ Vsp < 9,1
Abschnitt Brücke Abschnitt freie Strecke Abschnitt Werk
-0,5 < Vsp [min] < 0,9 0,9 ≤ Vsp [min] < 3,8 3,8 ≤ Vsp [min] < 5,1 5,1 ≤ Vsp [min] < 9,1 9,1 ≤ Vsp [min] < 10
4.290 Züge [67%] 1.399 Züge [22%] 181 Züge [3%] 205 Züge [3%] 25 Züge [0,4%]
Quelle: SQF Erwin Hilbrich | 18.05.2015 15 VORSTELLUNG AUSBAUVARIANTEN
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 16 Ein Ausbau des Streckenabschnitts Wannsee – Griebnitzsee ist zur Sicherung der Betriebsqualität notwendig
Ziele eines Ausbaus Wannsee - Griebnitzsee
° Steigerung der Attraktivität der S-Bahn ° Sicherung der Anschlüsse in Potsdam Hbf Fahrgast ° Verkürzung der Reisezeit zwischen Potsdam und Berlin mit der S-Bahn ° Senkung der Zahl notwendiger Teilausfälle ° Höhere Verlässlichkeit der S-Bahn
° Erhöhung der Fahrgastzufriedenheit ° Verbesserung der Pünktlichkeit im gesamten Berliner S-Bahn-Netz S-Bahn ° Verringerung von Pönalezahlungen durch verspätete Züge und Teilausfälle ° Minderung des Fahrzeugbedarfs ohne Verschlechterung der Betriebsqualität
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 17 Die Variante Begegnungsabschnitt sieht die Nutzung des bestehenden Betriebsgleises zwischen Werk und Teltowkanal vor
BGRI – Griebnitzsee BWSS – Wannsee Sig – Signal W – Weiche Vorsignal Streckenführung – Variante 1: Begegnungsabschnitt Kostenschätzung: 12,1 Mio. €
BGRI nach Potsdam BWSS nach Werk Berlin Wannsee BWSS Bäkestraße Teltowkanal
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 18 Durch Verlängerung des Ausfahrbereichs Griebnitzsee kann ein zweigleisiger Abschnitt bis zum Werk aufgebaut werden
BGRI – Griebnitzsee BWSS – Wannsee Sig – Signal W – Weiche Vorsignal Streckenführung – Variante 2: Zweigleisigkeit bis Werk Kostenschätzung: 18,5 Mio. €
BGRI nach Potsdam BWSS nach Werk Berlin Wannsee BWSS Bäkestraße Teltowkanal
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 19 Zur Herstellung der vollständigen Zweigleisigkeit könnte das nördliche Umfahrungsgleis des Werks mitgenutzt werden
BGRI – Griebnitzsee BWSS – Wannsee Sig – Signal W – Weiche Vorsignal Streckenführung – Variante 3: Nordumfahrung Kostenschätzung: 19,7 Mio. €
BGRI nach Potsdam BWSS nach Werk Berlin Wannsee BWSS Bäkestraße Teltowkanal
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 20 Der Wiederaufbau der ursprünglichen Infrastruktur sähe eine südliche Werksumfahrung vor
BGRI – Griebnitzsee BWSS – Wannsee Sig – Signal W – Weiche Vorsignal Streckenführung – Variante 4: Südumfahrung Kostenschätzung: 18,6 Mio. €
BGRI nach Potsdam BWSS nach Werk Berlin Wannsee BWSS Bäkestraße Teltowkanal
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 21 Durch das Belassen der derzeitige Behelfsbrücke würde der zweigleisige Abschnitt unterbrochen
BGRI – Griebnitzsee BWSS – Wannsee Sig – Signal W – Weiche Vorsignal Streckenführung – Variante 5: Eingleisige Brücke Kostenschätzung: 13,1 Mio. €
BGRI nach Potsdam BWSS nach Werk Berlin Wannsee BWSS Bäkestraße Teltowkanal
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 22 SIMULATION
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 24 In der Simulation werden verschiedene streckenspezifische Aspekte berücksichtigt
Randbedingungen Simulation
° Simulierter Bereich: Potsdam Hbf. □ Charlottenburg – Potsdam Hbf □ Westkreuz – Messe Süd Babelsberg □ Schlachtensee – Wannsee Griebnitzsee □ Teile des Werks Wannsee
Wannsee ° Fahrzeug- und Streckenhöchstgeschwindigkeit: 100 km/h ° Fahrplanerstellung mit Fahrplanabteilung der S-Bahn unter Berücksichtigung von: Nikolassee □ Mindesthaltezeiten mit Abfertigungszeiten Grunewald □ Anschlusssicherung in Wannsee zwischen S7 und S1 Wende S7 in Potsdam mit 5 min Mindestwendezeit □ Westkreuz ° Fahrstraßenbilde- & Auflösezeit ° Dispositionsmöglichkeiten (z.B. operativer Gleiswechsel im Begegnungsabschnitt)
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 26 Durch die Simulation sollen verschiedene Aussagen zu den Effekten der untersuchten Varianten getroffen werden
Ansicht der Simulation (Beispiel Variante 5)
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 27 Durch die Simulation sollen verschiedene Aussagen zu den Effekten der untersuchten Varianten getroffen werden
Vorgehen und Ziel der Simulation
° Abfahrt einer ausgewählten Zugfahrt in Auswirkungs- Richtung Potsdam ab Wannsee mit dauer unterschiedlichen Verspätungen ° Messung der auftretenden Verspätungen an ausgewählten Punkten im simulierten Teilnetz Abfahrt Wannsee in Richtung Potsdam □ Erzeugte Übertragung □ Ankunft Potsdam Hbf Verspätungs- Simulation auf minuten Gegenzug □ Ankunft Wannsee in Richtung Ahrensfelde □ Abfahrt Wannsee (S1 Ri. Oranienburg) □ Abfahrt Westkreuz in Richtung Abschätzung der Ahrensfelde Wirkung auf das Gesamtnetz
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 28 SIMULATIONSAUSWERTUNG
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 30 Die eingleisige Brücke lässt einen Verkehr gering verspäteter Züge ohne Beeinträchtigung des Gegenverkehrs nicht zu
S7 ab BWSS Ri. BPDH S7 an BPDH S7 ab BWKR Ri. BAF S7 ab BWSS Ri. BAF S1 ab BWSS Ri. BORB Variante 5 - Erzeugte Verspätungsminuten in Abhängigkeit der Urverspätung
30
25
20
15
10 Verspätungsminuten [min] Verspätungsminuten 5
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Urverspätung [min]
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 31 Bei drei und neun Minuten Urverspätung treten Verspätungs- spitzen beim Gegenzug auf
Variante 0 Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5 Vergleich der Ankunftsverspätung des Gegenzug (7003) in Wannsee
14
12 Wirkbereich Werk
10
8 Wirkbereich Wirkbereich Brücke freie Strecke Zug 7003 fährt bereits nach Wannsee ohne dem 6 Störzug zu begegnen
4 Verspätungsminuten [min] Verspätungsminuten 2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Urverspätung [min]
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 33 Variante 3 mit geringstem Wert beim Vergleichsparameter „Relative Verspätung“
Auswertung Vergleichsparameter (nach Abfahrtsverspätung Nikolassee)
500
450
400
350
300
250
200
Relative Verspätung Relative 150
100
50
0 Variante 0 Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 35 VORZUGSVARIANTE
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 36 Für die Findung der Vorzugsvariante mittels Nutzwertanalyse werden folgende Kriterien und Gewichtung verwendet
40% 60%
Aufwendungen (O1) Leistungsfähigkeit (O2)
80% 70%
Geschätzte Baukosten (O11) Relative Verspätung (O21)
20% 10%
Umsetzungs- Auswir- zeitpunkt kungszeit (O12) (O22) 10% Auswir- kungen Werk (O23) 10%
Fahrzeit (O24)
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 37 Variante 5 geht als Vorzugsvariante aus der Nutzwertanalyse hervor
Vergleich Nutzwerte
5,5 5,3
5
4,5 4,5 4,5 Nutzwert 4,2
4 4
3,7
3,50 Variante 0 Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 38 Bei vollständiger Vernachlässigung der Kosten ist Variante 4 am vorteilhaftesten
Variante 0 Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5 Sensitivitätsanalyse
7
6
5
4
Nutzwert 3
2
1
0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Gewichtung des Oberziels “Aufwendungen" [%]
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! DISKUSSION
Erwin Hilbrich | 18.05.2015 40