title: Verfügbarkeit und Ausfallursachen von Oberleitungssystemen auf Autobahnen - Empfehlungen zum Netzausbau und zum Betrieb
Creators: name: Wilke, Jürgen Klaus
Publisher: name: Institut für Verkehrsplanung und Verkehrstechnik
Year: 2025

description: In Deutschland nehmen die ⁠Fahrleistung⁠ und somit auch die verkehrsbedingten Emissionen im Straßengüterverkehr weiter zu. Aufgrund der emissionsbedingten anthropogen verursachten negativen Folgen auf das weltweite Klima rückt der Verkehrssektor immer stärker in den Fokus zur zwingenden Umsetzung von Maßnahmen, um diese negativen Folgen zu reduzieren. Eine Maßnahme ist dabei der Ausbau von Oberleitungsanlagen auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Straßengüterverkehrs. Die Elektrifizierung durch Oberleitungen stellt dabei einen neuen technologischen Ansatz dar, welcher durch die Ausweisung von insgesamt drei Feldversuchen in Deutschland wissenschaftlich untersucht wird.
In dieser Arbeit werden basierend auf dem ELISA-Feldversuch die Verfügbarkeit einer Oberleitungsanlage sowie die Ausfallursachen systematisch analysiert, um Empfehlungen für den Netzausbau und den Betrieb einer Oberleitungsanlage abzuleiten. Dazu wurden drei Forschungsfragen entwickelt, welche innerhalb der Arbeit beantwortet werden:
1. Welche Faktoren limitieren die Verfügbarkeit einer Oberleitungsanlage auf Autobahnen?
2. Wie lassen sich diese Faktoren beeinflussen, um eine höhere Verfügbarkeit einer Oberleitungsanlage zu erreichen?
3. Welche Verfügbarkeit einer Oberleitungsanlage kann zukünftig erreicht werden?
Für die Beantwortung der Forschungsfragen wird auf Grundlage der Daten aus dem ELISA-Feldversuch die Verfügbarkeit der Oberleitungsanlage im Betrachtungszeitraum seit der Inbetriebnahme im Mai 2019 bis Ende 2022 analysiert und die Ausfallursachen identifiziert. Anschließend werden die Wirkungszusammenhänge zwischen den Ausfallursachen und der Anlagenverfügbarkeit untersucht und beschrieben, wobei eine Identifikation der limitierenden Ausfallursachen mit Hilfe einer vergleichenden Bewertung der jeweiligen Ausfallursachen erreicht wird. Die limitierenden Ausfallursachen sowie die Wirkungszusammenhänge dienen im Weiteren dazu, die zukünftige und potenzielle Anlagenverfügbarkeit zu ermitteln. 
Die relevanten Erkenntnisse werden fortlaufend in sogenannten Kernaussagen beschrieben und über die Durchführung von Expertenbefragungen validiert. Die Untersuchungen zeigen sechs relevante Ausfallursachen auf, welche die Verfügbarkeit einer zukünftigen Oberleitungsanlage limitieren werden. Diese umfassen:
• Inspektion und Wartung
• Anforderungen durch Dritte
• straßenbetriebliche Aktivitäten
• Arbeitsstätten
• Extremwetterereignisse
• Abschaltung durch die Gefahrenabwehrbehörden
Unter Beachtung der limitierenden Ausfallursachen (Einflussfaktoren) und der Daten bzgl. der Abschaltungsdauer aus dem Feldversuch ELISA sowie auf Grundlage der Einschätzungen von Experten wird die potenzielle Anlagenverfügbarkeit ermittelt sowie eine Bewertungsmethode für die Anlagenverfügbarkeit einer Oberleitungsanlagen in Form von Bewertungsstufen aufgestellt. Je nach Berücksichtigung der Möglichkeit der Umsetzung eines halbseitigen Betriebs bei den Einsätzen der Gefahrenabwehrbehörden ergibt sich eine Anlagenverfügbarkeit von 93,9 % (Worst-Case-Szenario) bis zu 98,3 % (Best-Case-Szenario). Höhere Werte sind möglich, wenn die genannten Strategien und Maßnahmen umgesetzt werden, welche zu einer Erhöhung der Verfügbarkeit beitragen können. Die Erreichung einer Anlagenverfügbarkeit von mehr als 99 % wird als realistisch angesehen und stellt die höchste Bewertungsstufe (LOS A) der Anlagenverfügbarkeit dar. Im Allgemeinen sollte eine Anlagenverfügbarkeit AOL von mindestens 96 % erreicht werden (LOS C). 
Abschließend werden die Forschungsfragen beantwortet und die Empfehlungen für den Netzausbau und den Betrieb abgeleitet. Folgende Empfehlungen für den Netzausbau werden ausgesprochen:
• Empfehlung zur Bestimmung der Lage einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zur Bestimmung der Segmentlänge einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zur Implementierung der Möglichkeit des halbseitigen Betriebs einer Oberleitungsanlage auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zur Berücksichtigung der klimatischen Veränderungen beim Ausbau einer Oberleitungsanlage auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
Die Empfehlungen für den Betrieb umfassen hingegen:
• Empfehlung zur Auswahl der Betriebsstrategie einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zur Festlegung einer Bewertungsmethode bzgl. des operativen Betriebs einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zur Entwicklung von Handlungsstrategien bei Störfallereignissen für den operativen Betrieb einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zur zeitlich optimierten Umsetzung planbarer Ereignisse im operativen Betrieb einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
• Empfehlung zum Personal- und Materialeinsatz im operativen Betrieb einer Oberleitungsstrecke auf Autobahnen zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs
Die erreichbare Verfügbarkeit einer Oberleitungsanlage auf Autobahnen steht nicht im Widerspruch eines (flächendeckenden) Ausbaus der Oberleitungstechnologie. Der ELISA-Feldversuch und die in dieser Arbeit durchgeführten Analysen konnten zeigen, dass ein solches System effizient betrieben werden kann. Stellt man sich den Herausforderungen im Verkehrssektor, insbesondere der dringlichen Reduktion der Treibhausgasemissionen, so ist die Oberleitungstechnologie ein vielversprechender Ansatz.