2024 COMET K2 Success Story: Metros ganzeitlich planen und bewerten
Planung und Projektausschreibung solcher Vorhaben stellen eine wesentliche Aufgabe dar. Das neuartige „Total Cost of Ownership (TCO)“ – Modell des VIRTUAL VEHICLE vergleicht Anbieter und berücksichtigt und quantifiziert alle relevanten Kosten und Vorteile im Zusammenhang mit der Einführung und dem Betrieb von Metros. Das TCO-Modell erfasst dabei nicht nur die Anschaffungs- und Betriebskosten sowie Wartungsaufwendungen, sondern auch Folgekosten wie Gleisschäden und Nachhaltigkeitskosten wie z.B. CO2-Äquivalente.
Der ganzheitliche, systemische Bewertungsansatz des TCO-Modells erstreckt sich also über das gesamte, meist jahrzehntelange Investitionsvolumen. Gerade im Investitionsgüterbereich wie der Eisenbahn ist dies höchst relevant, da die initiale Investition in ein Metrosystem gerade einmal 20% der Gesamtkosten über den Lebenszyklus ausmacht. Das TCO-Modell hilft versteckte Kosten aufzudecken und ermöglicht Herstellern, Lieferanten und Betreibern nachhaltige Entscheidungen bei der Auswahl von Ressourcen zu treffen.
Das in Zusammenarbeit mit der TU Graz und Siemens Mobility Austria GmbH entwickelte Tool ermöglicht den Vergleich von Fahrzeugen vor einer Investitionsentscheidung. Grundlage ist eine wissenschaftlich validierte Methode zur Berechnung des Barwerts über den gesamten Lebenszyklus von 40 Jahren. Dabei werden zentrale Faktoren wie Anschaffungskosten, Energieverbrauch, Gleisschäden, Instandhaltung, Tunnelkühlung und Nachhaltigkeit detailliert analysiert.
Besonderes Augenmerk legt VIRTUAL VEHICLE auf Gleisschäden (Track Damage), welche zu außergewöhnlich hohen Kosten im Laufe des Lebenszyklus führen können. Auch im Rahmen einer Masterarbeit wurden Modelle entwickelt, die den Verschleiß von Fahrwegen durch Schienenfahrzeuge beschreiben. Mit dieser Methode können schadensbezogene Parameter unabhängig von der jeweiligen Infrastruktur eines Betreibers und dem zugrunde liegenden Schadensmodell ermittelt werden. Diese Arbeit wurde im Herbst 2024 mit dem Nachwuchsförderpreis der 20. Internationalen Schienenfahrzeugtagung Dresden ausgezeichnet.
Das im TCO-Tool integrierte Modul „Sustainability“ bewertet ökologische Parameter von Schienenfahrzeugen. Eine zweite Masterarbeit beleuchtete die Herausforderungen der begrenzten Datenverfügbarkeit in der Phase der Projektausschreibung und berücksichtigt dabei die Komplexität von Metrofahrzeugen. Um frühzeitig eine umfassende Lebenszyklusanalyse zu ermöglichen, wurde ein „Fast Track“-Modul entwickelt. Basierend auf der IDEMAT 2023 – Datenbank werden noch unbekannte Prozesse der Metro-Hersteller und ihrer Supply Chains ersetzt, um so auch zum frühen Produktentwicklungsstadium eine möglichst exakte Abschätzung der CO2eq-Bilanz des Produktes zu schaffen, ohne eine vollwertige zertifizierte Typ3-Ökobilanz zu erstellen.
Die Evaluierung des Tools erfolgte durch den Vergleich generischer Metrofahrzeuge in Europa und Asien. Ein Teil der Arbeit wurde während eines Auslandsaufenthalts an der Hanyang Universität in Südkorea durchgeführt, wodurch die Forschung eine internationale Perspektive erhielt.
Das Tool ist für Metrobetreiber frei verfügbar und soll künftig als Webapplikation weiterentwickelt werden. So sollen weltweite TCO-Vergleiche zwischen Metrobetreibern ermöglicht werden. Bis April 2026 werden in der Projekterweiterung die Themen Nachhaltigkeit und Gleisschädigung weiter vertieft und Potenziale durch den Einsatz Künstlicher Intelligenz untersucht.
Dank der erfolgreichen Zusammenarbeit konnte die voestalpine Railtechnology GmbH als neuer Partner für dieses Projekt gewonnen werden.
Projektkoordination (Story)
Michael Schmeja, Dr.
Key Researcher
Virtual Vehicle Research GmbH
T +43 (0) 316 873 9084
michael.schmeja@v2c2.at
Projekt Partner
• TU Graz, Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft, Österreich
• voestalpine Rail Technology GmbH (in der Projektverlängerung), Österreich
• Siemens Mobility Austria GmbH, Österreich
Disclaimer
Virtual Vehicle Research GmbH wird im Rahmen des COMET K2 Competence Centers for Excellent Technologies durch das Österreichische Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI), das Österreichische Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET), das Land Steiermark (Abt. 12) sowie die Steirische Wirtschaftsförderung (SFG) gefördert. Das Programm wird durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG) abgewickelt. Ebenfalls dankt die Virtual Vehicle Research GmbH dem unterstützenden Industriepartner Siemens Mobility Austria GmbH und dem wissenschaftlichen Partner Technische Universität Graz – Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft.