Technologie Ondergronds Transportsysteem

Transcriptie

1 Technologie Ondergronds Transportsysteem Quick scan verkenning ten behoeve van IPOT Rotterdam/Delft, maart 1998 drs. J. Katgerman ir. J.C. Rijsenbrij Ir. J.G.S.N. Visser

2 Voorwoord Er is een toename van het goederenvervoer te verwachten van ongeveer 80 procent tussen 1995 en Deze groei zal problemen met zich brengen in termen van toename van milieugebruiksruimte, het kunnen faciliteren van het goederenvervoer, de congestie en de betekenis voor de economische structuurversterking. Ondergronds transport of buisleidingtransport is een interessante transportmodaliteit. De bekende toepassingen zijn vloeistof- en gastransport, buizenpost en capsuletransport van ertsen. In Nederland en daarbuiten wordt nagedacht om ondergronds transport te gaan toepassen voor het transport van stukgoederen (OLS, UTP, DTO). Het gaat daarbij om geautomatiseerde transportsystemen voor stukgoederen in tunnels of door buizen boven- of ondergronds. Ondanks dat er een neiging bestaat om vanuit de dagelijkse praktijk aan grotere buisdiameters (3,5 meter en groter) te denken, zijn juist de kleinere buisdiameters met een interne diameter van ongeveer 2,5 meter interessant voor toekomstige ontwikkelingen. Deze zijn aanzienlijk goedkoper in aanleg dan grotere buisdiameters en zijn gemakkelijker ruimtelijk in te passen. Daarentegen vergen deze aanpassingen in de logistiek van goederen (nieuwe, en kleinere gestandaardiseerde laadeenheden). Ondergrondse distributie van goederen naar steden biedt potenties in termen van bereikbaarheid en leefbaarheid. Een ondergronds systeem zal mogelijk tegen lagere (maatschappelijke) kosten een betere vervoerskwaliteit (doorlooptijd, betrouwbaarheid) bieden. De verwachtingen zijn dan ook hoog. Naast de maatschappelijke en bedrijfseconomisch baten zijn ook aanzienlijke macro-economische baten te verwachten. De wellicht lagere kosten en de hogere vervoerskwaliteit kunnen leiden tot grootschalige veranderingen in logistieke processen en mogelijk tot veranderingen in productieprocessen. Dit kan grote gevolgen hebben voor het productieklimaat en de ruimtelijk-economische structuur van Nederland. Deze veronderstellingen dienen gesteund te worden door een beeld van een dergelijk transportsysteem en de kosten en de vervoersprestaties (geboden capaciteit en vervoerskwaliteit). Er zijn geen concrete voorbeelden van een dergelijke toepassing te vinden, noch bestaat er een transportsysteem dat geschikt is om direct in een buisleiding te worden toegepast. Dit betekent dat deze noch moet worden ontwikkeld en uitgetest. Ondergronds transport kan een bijdrage leveren in het verantwoord faciliteren van de groei als vijfde modaliteit. De mogelijkheden dienen daarom onderzocht te worden. Daarnaast is het van belang de wetgeving te stroomlijnen teneinde particuliere initiatieven mogelijk te maken. Om deze reden is CTT door de werkgroep Markt van de projectgroep IPOT gevraagd aan te geven welke technieken voor transport, aandrijving en overslag beschikbaar dan wel in ontwikkeling zijn. De studie betreft een quick scan verkenning. 2

3 INHOUDSOPGAVE 1. INLEIDING Vraagstelling Concepten TECHNOLOGIE Technieken voor ondergronds transport Aandrijving Energievoorziening Chassis Draagvormen (levitatie of suspension) Besturing Overslag Overzicht van geschikte combinaties van technieken AFWEGINGEN Kostenaspecten Overige aspecten Keuze landelijk systeem Bijdrage kennisinfrastructuur Condities voor ondergronds transport SAMENVATTING EN CONCLUSIES LITERATUUR BIJLAGE Kostenkengetallen 3

4 1. INLEIDING Deze notitie geeft een globaal inzicht in de beschikbare technologie voor ondergrondse transportsystemen en de prestaties en kosten van een ondergronds transportsysteem voor de distributie van goederen voor Nederland. Hierbij is uitgegaan van een systeem, bedoeld voor de finale distributie van goederen en economische eenheden, d.w.z. de aflevering van goederen aan de detailhandel, horeca, etc. 1.1 Vraagstelling Met betrekking tot de ondergrondse transporttechnologie zijn door de projectgroep IPOT de volgende vragen geformuleerd: 1. welke transporttechnieken zijn bruikbaar voor ondergronds transport (rail, weg, nieuwe ontwikkelingen zoals lineaire inductie)? 2. er is behoefte aan een overzicht van bestaande technologieën die alleen of in combinatie kunnen leiden tot een geautomatiseerd transportsysteem voor goederen 3. er is behoefte aan een overzicht van in ontwikkeling zijnde technologieën die van betekenis kunnen zijn voor de ontwikkeling van zo'n systeem 4. er is behoefte aan inzicht naar de mogelijkheden van geautomatiseerde goederenoverslag (lowcost oplossingen als horizontale overslag, zelflossend e.d.) 5. zijn er momenteel ontwikkelingen gaande die antwoord geven op bovenvermelde behoeften (studies, proeven, operationeel e.d.)? 6. welke bijdrage levert de ontwikkeling van deze specifieke technologische kennis aan de kennisinfrastructuur in Nederland? 7. onder welke condities is ondergronds transport van goederen (UTP, volumina e.d.) haalbaar? Deze vragen zijn mede aan de hand van eerdere technologieverkenningen beantwoord. 1.2 Concepten Marktsegmentatie naar goederen algemene distributie: alle marktsegmenten gespecialiseerde distributie bulk, bijvoorbeeld de bevoorrading van supermarkten tijdkritische goederen, bijvoorbeeld koeriersdiensten Om duurzaamheidsredenen is gekozen voor algemene distributie. Marktsegmentatie naar regio Er zijn zes concepten voor niet-traditioneel transport gedefinieerd: B. Niet-traditioneel buisleidingtransport: B.3. De referentiesituatie: geen vervoer door buisleidingen; B.4. Buisleidingtransport in één van de steden van de Randstad (stadsnet); B.5. Buisleidingtransport binnen de 4 steden van de Randstad met tussen de steden a) buisleidingtransport; b) CombiRoad danwel raildistributie; B.6. Multimodaliteit tussen de vier steden (maar geen buisleidingen binnen de steden) en van en naar de productie- en distributiecentra in de vorm van a) nieuwe vervoersconcepten m.b.v. bestaande modaliteiten; b) buisleidingen c) een hoogwaardig systeem van gecombineerd vervoer (combiroad danwel raildistributie); B.7. Buisleidingtransport binnen èn tussen de 4 grote steden van de Randstad (Randstadnet) en van en naar productie- en distributiecentra buiten de vier grote steden; B.8. Buisleidingtransport in Nederland (nationaal net) en aansluitend op de internationale vervoersinfrastructuur. De functie van het OT is daarbij onderscheidend (OT als collectie/transport/distributienetwerk). Vier van de zes concepten zijn intermodale concepten. Deze concepten kunnen worden gezien als stappen maart

5 in een ontwikkelingstraject. (Zie afbeelding 1.1). Bij deze concepten kunnen marktsegmenten in het vervoer worden onderscheiden. Deze marktsegmenten maken duidelijk om welke vervoersstromen het gaat en om welke marktpartijen. Per relevant marktsegment kunnen dan de vervoersomvang en de kwaliteitseisen worden vastgesteld. Deze activiteit valt buiten het bestek van dit inventariserend onderzoek. In dit project wordt uitgegaan van een unimodaal concept, d.w.z. een landelijk dekkend koppelnetwerk met collectie- en distributielussen (lokale netwerken) voor algemene distributie met een buisdiameter van ongeveer 2+ meter (ca. 2,5 meter). Splitsing van het (landelijke) interregionale vervoer en het lokale vervoer biedt mogelijkheden tot optimalisatie op beide trajecten. Bijvoorbeeld toepassing van een grootschalig vervoersysteem op het landelijke net, zoals toepassing van traditioneel weg- of railvervoer. Een dergelijk intermodaal concept, d.w.z. ondergronds transport in combinatie met een andere modaliteit is niet beschouwd. Intermodale concepten vergen een andere afweging, dus een apart onderzoek. Met name het overslagpunt tussen twee modaliteiten telt zwaar mee in de dimensionering en dus in de afweging. maart

6 Afbeelding 1.1 Overzicht van ruimtelijke concepten voor ondergronds transport B.4: stadsnet B.5: randstadnet WDW WDW WDW WDW B.6: verbindend buisnet in de Randstad B.7: vier steden plus productie- en distributiecentra B.8.landelijk net WDW = wijkdistributiewinkel, d.w.z. lokale laad- en losterminal ter bevoorrading van winkels e.d. = logistiek stadspark, d.w.z. stedelijk of regionaal overslagpunt ofwel stadsterminal maart

7 2. TECHNOLOGIE In dit hoofdstuk komen de volgende aspecten aan de orde: transporttechnieken die bruikbaar zijn voor ondergronds transport (rail, weg, nieuwe ontwikkelingen, zoals LIM); een overzicht van bestaande technieken, die alleen of in combinatie kunnen leiden tot een geautomatiseerd systeem voor goederen; inzicht in de mogelijkheden voor geautomatiseerd goederenoverslag (low cost oplossingen als horizontale overslag, zelflossend e.d.); huidige ontwikkelingen die antwoord geven op de bovenvermelde behoeften (studies, proeven, operationeel, e.d.); de bijdrage die de ontwikkeling van deze specifieke kennis levert aan de kennisinfrastructuur van Nederland; De condities waaronder ondergronds transport van goederen haalbaar is. 2.1 Technieken voor ondergronds transport Deze paragraaf geeft een overzicht van relevante technieken en beschrijft ontwikkelingen op het gebied van onderzoek Aandrijving Brandstofmotoren Voor geleide systemen vallen verbrandingsmotoren als mogelijk alternatief vaak snel af (Van der Berg, 1993). Een nadeel van verbrandingsmotoren is dat de motoren relatief veel ruimte vergen. De negatieve milieu-aspecten (zoals uitlaatgassen) vormen in specifieke toepassingen (zoals in tunnels) een ernstig bezwaar. Daarnaast speelt ook een ongunstig imago een rol. De komst van aanzienlijk schonere en zuinigere verbrandingsmotoren, waarvoor reële mogelijkheden bestaan (Damen en Leidelmeijer, 1996), zou een aantal van deze bezwaren kunnen wegnemen. Vooralsnog zijn er weinig operationele systemen en initiatieven voor geautomatiseerde systemen waarin voor verbrandingsmotoren is gekozen, enkel de AGV s van ECT zijn als voorbeeld te noemen. Gezien de omstandigheden bij ondergronds transport kunnen geen traditionele brandstofmotoren worden toegepast. Pneumatische aandrijving Pneumatische aandrijving wordt toegepast bij buizenpostsystemen (met capsules met een diameter tot ongeveer 30 cm) en transport van grondstoffen, zoals ertsen (beperkte toepassing). Het betreft diameters tussen de 0.6 en 1.0 meter. Bij kleine diameters worden de capsules voorzien van steunringen; bij grotere diameters, zoals bij ertsvervoer worden deze vervangen door rollen of wielen. Dergelijke transportsystemen worden slechts op beperkte schaal toegepast. Pneumatische systemen hebben een beperkte capaciteit. Op bepaalde afstanden zijn pompen nodig en bypasses om de pompen te kunnen omzeilen. Dit beperkt de toepassingsmogelijkheden. Een variant betreft de pneumatische motor (zie Lievense, 1995). De lucht wordt onder hoge druk in cylinders op de drager meegevoerd. Aandrijving vindt plaats via expansie van de lucht in de motor. Het systeem heeft een laag rendement, benodigd wisselen of vullen van de cylinders en de snelheid zal mogelijk lastig te regelen zijn. Dit is complex en/of tijdrovend. maart

8 Electrische aandrijving De volgende mogelijkheden kunnen worden genoemd: interne (vehicle powered) rotatiemotor draaistroommotor interne lineaire inductiemotor (LIM), d.w.z. volgens korte stator-principe en met asynchrone motor externe (guideway-powered) LIM, idem maar dan volgens lange stator-principe externe lineaire synchrone motor (LSM) Gelijkstroommotoren Toepassing van gelijkstroommotoren is een gebruikelijke techniek en wordt zeer veel toegepast in o.a. transportsystemen. Er bestaan twee soorten, namelijk volt met directe voeding en volt met batterijvoeding. Een beperkt nadeel is de slijtage in de motor (namelijk slijtage van de sleepborstels, onderhoud nodig na 3000 tot 6000 uur). Wisselspanningsmotoren Dit betreft een techniek die in ontwikkeling is. Het vergt een complexe aansturing. Door innovaties op dit terrein is bredere toepassing binnen bereik. Wordt al veel gebruikt in transportwerktuigen. Bij deze motoren wordt tevens onderscheid gemaakt tussen synchrone en asynchrone motoren (Lievense, 1995). Draaistroommotoren Dit betreft een specifieke vorm van wisselspanning, namelijk driefasenwisselstroom. De techniek vindt toepassing bij bepaalde treinsystemen en transportwerktuigen. Lineaire inductiemotoren Een belangrijke techniek waarvoor in veel van de nieuwe systemen wordt geopteerd, is de lineaire inductiemotor (Automated Underground Tube Network, Tokyo L-Net, Subtrans, Inductively Powered Transporter System). Het gaat hier allemaal om projecten waarin lichte voertuigen zullen worden ingezet. Voor zware voertuigen zijn traditionele technieken uit oogpunt van energieverbruik interessanter. De techniek is voor zware voertuigen interessant indien zeer steile hellingen moeten worden overbrugd. De lineaire motor is een kostbare techniek die tot op heden op beperkte schaal in transport is toegepast, zoals de verschillende Maglev-concepten (magnetische levitatie) en people moversystemen (zie RIGO, 1995). De techniek stelt ook eisen aan de infrastructuur. Ter uitleg: een inductiemotor bestaat uit een rotor en een stator. Bij een conventionele roterende inductiemotor draait een cirkelvormige rotor binnen een cirkel van stator-wikkelingen. Bij een lineaire motor heeft de stator geen cylindervorm maar is een plat vlak. Een lange stator houdt in dat de statorwikkelingen zich op de baan bevinden (externe LIM). De rotor maakt deel uit van het voertuig. Bij een korte stator is dit omgekeerd (interne LIM). De lange-stator uitvoering is duur vanwege de hoge aanlegkosten van de baan. Een korte stator maakt het voertuig zwaarder en leidt dus tot hogere operationele kosten. Daarnaast is bij een korte stator energie-overdracht naar het voertuig nodig. Synchroon en asynchroon heeft betrekking op de snelheid van het magnetisch veld over de baan ten opzichte van het voertuig. Bij een synchrone lineaire motor beweegt het voertuig zich synchroon met het magneetveld over de baan. Bij de asynchrone motor is het magnetisch veld sneller dan het voertuig. Voordeel van een synchrone motor is dat de snelheid beter valt te regelen. Het voordeel van een lineaire inductiemotor ten opzichte van een conventioneel roterend systeem is het ontbreken van bewegende onderdelen, dus minder slijtage en lagere onderhoudskosten. Optrekken en afremmen gebeurt via het magnetische veld, waardoor minder slijtage van de banden en minder kans op slipgevaar is. Nadelig is de lagere energie-efficiëntie (afhankelijk van het type motor) en de grotere massa. Asynchrone lineaire inductiemotoren met korte stator (interne LIM) hebben als voordeel dat deze eenvoudiger zijn uit te voeren. De interne LIM wordt toegepast in lage-snelheidtransit en maglev systemen, zoals de BC Skytrain in Vancouver. Dergelijke maglevsystemen zijn niet geschikt voor hogere snelheden. maart

9 Asynchrone lineaire inductiemotoren met lange stator hebben als bezwaar hun lage energie-rendement. De externe LIM wordt toegepast bij lage snelheidsystemen met kleine voertuigen zoals bagage afhandlingsystemen. Synchrone lineaire inductiemotoren met korte stator zijn vooralsnog niet interessant vanwege de technische complexiteit van een dergelijk systeem. De synchrone lineaire inductiemotor met lange stator is vooral geschikt voor zeer hogesnelheidstoepassingen. De externe LSM is terug te vinden in ontwerpen voor hoge snelheid maglevsystemen. Combinaties zijn uiteraard mogelijk. Te denken valt aan de mogelijkheden van een dual mode voertuig door combinatie van een rotatiemotor en een externe LIM. Een combinatie van LIM en LSM biedt de mogelijk om voor lage en hoge snelheid te kunnen worden toegepast. Aanbevolen wordt dit nader te bestuderen. Hybride-aandrijving Een middenweg tussen de elektrische motor en de verbrandingsmotor vormt de hybride aandrijving, waarmee in feite ook een baanonafhankelijke energietoevoer kan worden gerealiseerd. Dit systeem vormt tot op heden het uitgangspunt van Combi-Road voor het vrij kunnen rijden op de containeruitwisselpunten. Dergelijke hybride aandrijvingen zijn niet nieuw en zijn menigmaal toegepast (ondermeer als diesel-electrische treinen), maar in de geïnventariseerde initiatieven in het buitenland is deze aandrijftechniek verder niet naar voren gebracht. Kabelaandrijving De voertuigen worden verbonden aan een voortbewegende kabel of ketting. De kabel of ketting kan met behulp van elektromotoren worden voortbewogen en is dus een specifieke vorm van externe electrische aandrijving. Het systeem wordt o.a. toegepast bij people moversystemen. Het wordt o.a. ook toegepast bij de Bloemenveiling in Aalsmeer. Nadeel van het systeem is dat de lengte van de kabel de transportafstand beperkt. Dit kan wel worden opgelost door toepassing van meerdere lussen. Het systeem is kwetsbaar, vergt onderhoud in de buis en vergt een behoorlijk piekvermogen indien het systeem na stilstand in beladen toestand weer wordt opgestart. Er is sprake van een behoorlijke slijtage. Een voordeel is dat de voertuigen licht kunnen zijn. Er zijn geen motoren en remsystemen op het voertuig nodig. De betrouwbaarheid kan bij een goede dimensionering hoog zijn. Bandtransport Bandtransport is net als kabelaandrijving een externe elektrische aandrijfvorm. De techniek wordt veel toegepast bij transport van stortgoed of verpakte goederen. Door koppeling kan met honderden kilometers overbruggen. Bochten kunnen worden gemaakt. Drukrollen Uitwendig aangedreven rollen (meestal elektrisch) kunnen voertuigen een snelheid meegeven bij het verlaten van een terminal of het nemen van een helling. Toepassingen hiervan zijn o.a. te vinden bij de Bloemenveiling Aalsmeer en in de mijnbouw. Brandstofcel De brandstofcel is een techniek die nog in ontwikkeling is en voor zover bekend nog geen praktische toepassing kent. Deze aandrijvingsvorm is slechts op de lange termijn een relevante aandrijvingstechniek. Ontwikkelingen Brandstofmotoren worden schoner en zuiniger, maar zijn niet geschikt als interne aandrijvingsvorm bij ondergronds transport. Innovaties vinden plaats ten aanzien van conventionele tractiesystemen, zoals roterende gelijkspanningsmotoren of draaistroommotoren (al of niet gevoed met conventionele vermogenselektronische omzetters). In Nederland wordt geen onderzoek verricht naar lineaire inductiemotoren voor tractietoepassingen. Wel wordt externe LIM toegepast in een bagage transportsysteem voor luchthavens van Nederlandse makelij (van der Lande Systems). In Duitsland en Japan worden onderzoek en experimenten uitgevoerd met MAGLEV-treinen. In Japan is in 1992 het ATLAS-project (Advanced Technology for Low-noise and Attractive Shinkansen) gelan- maart

10 ceerd. Het betreft fundamenteel onderzoek naar de maximale snelheid van rail/wielsystemen, geluidsreductie, betere beveiligingssystemen en gewichtsreductie van het rijdend materieel. In Duitsland is vanaf 1979 onderzoek naar MAGLEV verricht. Tal van experimenten hebben plaatsgevonden met TRANSRAPID (versies 3 tot en met TR 07). Het is onduidelijk in hoeverre nog onderzoek plaatsvindt. Omtrent huidig onderzoek is geen informatie ontvangen. In de Verenigde Staten zijn verschillende ontwerpen gemaakt voor MAGLEV (Bechtel, Foster-Miller, Grumman en Magneplane). Het betreft LSM-aandrijving. Aan het MIT (Massachusetts Institute for Technology, USA) zijn de afgelopen zes jaar studies verricht naar de ontwikkeling van de lineaire synchrone motor (LSM) voor maglev aandrijving. Hieruit is o.a. gebleken dat LSM ook kan worden toegepast voor stalen wielen treinen met diverse snelheden. Ten opzichte van een traditionele trein neemt het gewicht van de aandrijving met een derde af bij toepassing van een LSM-motor. De LSM wordt voor grote buisdiameters gezien als een zeer geschikte optie. MIT heeft gewerkt aan innovaties aan deze aandrijfvorm, waardoor deze kostentechnisch interessant wordt. In Japan wordt momenteel een metrolijn gebouwd, waar men gekozen heeft voor lineaire aandrijving vanwege de geringere tunneldiameter. Als innovatie is het essentieel dat het rendement bij lagere snelheden van LIM of LSM wordt verbeterd. Met name door verbetering van de regeltechniek is rendementsverbetering mogelijk. In veel van de geautomatiseerde transportsystemen wordt geopteerd voor een aandrijving via elektrische motoren (met name draaistroommotoren). Tot op heden is dit ook de meest toegepaste vorm van aandrijving in de inmiddels operationele geautomatiseerde people mover-systemen. Een interessante vraag binnen deze vorm van aandrijving is in hoeverre de energievoorziening het voertuig aan de baan bindt. In een tweetal concepten is gekozen voor een stroomtoevoer via de baan (VAL in Lille, Yurikamome). Het ZWN/Frog Systems-concept gaat daarentegen uit van een baanonafhankelijke aandrijving door het gebruik van accu s. In de Dual Mode Truck (een vrachtauto in ontwikkeling in Japan die onbemand kan rijden) en Metro Freight (een concept voor geautomatiseerd ondergronds goederentransport, ontwikkeling in Engeland) en tenslotte zijn beide vormen van energietoevoer ingebouwd, waardoor de flexibiliteit en inzetbaarheid van de systemen zou worden vergroot. Bandsystemen, drukrollen en kabelaandrijving zijn nagenoeg uit ontwikkeld en kunnen goed worden toegepast. Overweging De aandrijving is in beginsel geen kritische factor voor het succes van een geautomatiseerd systeem. De gekozen aandrijvingsvorm houdt vaak echter wel verband met andere kenmerken van het systeem, zoals de draagconstructie, de geleiding en het type voertuigen. Bij transport van kleine zendinggrootten (minder dan een m 3 ) en hoogfrequent (meer dan 1500 eenheden per uur) zullen waarschijnlijk externe aandrijvingsvormen, bijvoorbeeld externe LIM interessant worden. Bij transport van grotere zendinggrootten (groter dan 1 m 3 ) en lagere frequenties (minder dan 1500 eenheden per uur) komen interne aandrijvingsvormen, zoals met behulp van gelijkstroommotoren in aanmerking. Bij transport over langere afstanden (meer dan 10 km) wordt het waarschijnlijker om aan treinvorming te doen. Voor lagere snelheden zijn de huidige elektromotoren en LIM geschikt. Voor zeer hoge snelheden (> 300 km/u) is alleen LSM geschikt. Te overwegen valt een gecombineerde aandrijving, bijvoorbeeld extern LIM op specifieke punten en intern electromotor als hoofdaandrijfvorm. Bandsystemen en kabelsystemen zijn waarschijnlijk alleen interessant als intern transportsysteem. Langere afstanden (meer dan een kilometer) zijn niet onmogelijk, maar uit kostenoogpunt nader te onderzoeken. De voorgaande conclusies betreffen inschattingen. Deze kunnen op dit moment niet op basis van onderzoek nader kwantitatief worden gemaakt. maart

11 Tabel 2.1 Overzicht van interne en externe aandrijvingsvormen voor vervoersystemen Aandrijving Intern Extern brandstofmotor wegvoertuigen n.v.t. pneumatisch pneumatische motoren, voornamelijk capsuletransport, buizenpost statische toepassing conventioneel elektrisch elektrische voertuigen bandtransport, kabelaandrijving, drukrollen lineaire inductie (LIM) peoplemovers bagage afhandeling synchrone lineaire inductie Maglev hoge snelheid Maglev (LSM) brandstofcel nog in ontwikkeling n.v.t. Afbeelding 2.1 Aandrijvingsvormen in verschillende toepassingsgebieden aandrijving externe LIM interne LIM LSM pneumatisch/ band/kabel elektrisch lokaal stedelijk regionaal interregionaal (inter-) continentaal Energievoorziening De energievoorziening betreft de energie-toevoer en de energie-opslag. Bij externe energievoorziening levert een derde rail of stroomdraad/bovenleiding de benodigde elektrische energie. Bij interne voorziening dient de energie in het voertuig te worden opgeslagen. Fossiele brandstof is voor tunneltransport niet geschikt. Alternatief is het gebruik van batterijen of de waterstofbrandstofcel (fuel cell). Zoals eerder is aangegeven is de brandstofcel nog geen reële optie. Batterijtechnologie Bij ondergronds transport met elektrische voertuigen waarbij geen spanningsrail wordt toegepast, is opslag van energie noodzakelijk. Bij toepassing van een spanningsrail is het toe te passen als noodvoorziening, zodat voertuigen op eigen kracht verder kunnen in geval van stroomstoring. De thans beschikbare accu's hebben een aantal belangrijke nadelen (te zwaar, korte levensduur, lange oplaadtijd, kostbaar, beperkt vermogen en/of storingsgevoelig). De keuze voor accu's in het Nederlandse ZWN/Frog-Systems-concept lijkt in dit verband niet onmogelijk, gezien de lichte voertuigen en geringe afstanden waarop het systeem wordt ingezet. Voor toepassingen in het goederenvervoer lijkt een verbeterde accu-technologie echter een belangrijke voorwaarde. Deze potentiële problemen worden in het Dual Mode Truck-concept omzeild, doordat de accu's slechts voor vervoer over korte afstand behoeven te worden gebruikt. De ontwikkeling van lichte, heroplaadbare batterijen met een hoge capaciteit is essentieel. Ontwikkelaars zijn o.a. de ruimtevaartindustrie en de auto-industrie (zie Eurekaproject EU1140 RASE). De batterijen dienen de volgende eigenschappen te hebben: krachtig, licht van gewicht en snel en minstens enige duizenden malen heroplaadbaar. Er zijn verschillende batterijsystemen in gebruik. Externe energievoorziening Externe energievoorziening is enkel een optie bij intern aangedreven voertuigen. De techniek waarbij de energietoevoer via de baan (door middel van een zijgeleidingsrail) verloopt, is een beproefde technologie, nochtans alleen daadwerkelijk toegepast in automatische personenvervoersystemen (VAL in Lille en Yurikamome). Een aandachtspunt is hoe deze techniek zich gedraagt bij de belastingen tengevolge van zwaardere voertuigen in het goederenvervoer. Het gaat hierbij om de gevoeligheid van de stroomcollectoren (slijtage, schade). Bij de Dual Mode Truck en Metro Freight, waar overigens minder zware voertuigen aan de orde zijn dan in Combi-Road waar in beginsel ook voor deze aandrijvingstechniek wordt gekozen, is deze kwestie nog niet afdoende geverifieerd. Een voertuig op rubberen maart

12 banden (vering!) is minder stabiel. De verticale beweging bij stoppen, afremmen of onregelmatigheden op het wegdek is een verstorende factor voor de energievoorziening, maar is te beheersen. Aandachtspunten zijn: het minimaliseren van de energieverliezen voor alle bedrijfscycli en minimale warmte-ontwikkeling. Ontwikkeling Volgens het Battery Technical Advisory Panel (Technisch weekblad 25 oktober 1995) zal volgens de meest optimistische schattingen voor elektrische voertuigen aanvaardbare accu s op zijn vroegst in het jaar 2001 beschikbaar komen. De ontwikkeling van de lood-zwavelzuur accu is het verst gevorderd. Deze batterijen komen in 1998 beschikbaar. De capaciteit van deze batterijen is te beperkt. Andere accutypen zoals lithiumbatterijen of accu s gebaseerd op nikkelhybride-verbindingen verkeren in prototypestadium. Overweging Zowel interne als externe energievoorziening is bij buisleidingtransport mogelijk. Wel is er enige voorkeur. Interne energievoorziening in de vorm van batterijen hebben een grotere uitvalkans dan bij externe energievoorziening. Bij externe energievoorziening stopt het gehele systeem, waardoor het systeem niet wordt beïnvloed door het uitvallen van slechts een voertuig. Accu s of batterijen zijn relatief zwaar en gebruiken ruimte in het voertuig. Bij externe energievoorziening is relatief meer laadvermogen beschikbaar. In geval van externe energievoorziening zal de energietoevoer nader moeten worden uitgewerkt. De resulterende investeringen kunnen een beperking zijn. Vraagstukken zijn o.a.: wisselstroomsystemen (AC) of gelijkstroomsystemen (DC) de grootte van de spanning mogelijkheid van recuperatief remmen (terugwinnen van remenergie) beschikbaar elektrisch vermogen overdracht van energie van de baan naar het voertuig via contacten of contactloos (plasma, magnetisch). Op de korte afstanden kunnen zowel interne als externe energievoorziening worden toegepast. Bij lange afstanden en elektrische aandrijving heeft, vanwege de beperkte actieradius van accu s of batterijen, externe aandrijving de voorkeur Chassis Hiervoor is geen informatie verzameld. In Japan wordt gedacht aan een X-shaped constructie. Als het gaat om hogere snelheden en kostenbesparing met betrekking tot de infrastructuur, is de toepassing van lichte voertuigconstructies essentieel. Gewichtsbesparingen zijn te vinden in de constructie en in de gebruikte materialen. Vermoeiing en stootbelasting zijn belangrijke invloedsfactoren. De vliegtuigindustrie werkt aan innovaties op dit terrein. Gedacht kan worden aan constructies van fiber composieten en toepassing van lijmverbindingen. Uit kostenoverwegingen is staal dikwijls nog het meest voor de hand liggende materiaal. Ten behoeve van OLS Schiphol wordt onderzoek met de industrie opgestart ten behoeve van de ontwikkeling van prototypen Draagvormen (levitatie of suspension) Magnetische levitatie en luchtkussentoepassing zijn uit oogpunt van energieverbruik niet interessant. Varianten met het bekende wiel zijn voor de hand liggend. Stalen wielen op stalen rail Dit betreft de bekende railsystemen. Toe te passen in grote buizen, lage tot medium snelheid (200 km/uur). Voordelen: toe te passen zonder veel innovatie, efficiënt en geautomatiseerd. Nadelen: lage acceleratie, weinig klimvermogen, relatief hoge gewicht (veel onderhoud en veel lawaai). Het systeem kan substantieel worden verbeterd door gebruik van lineaire motoraandrijving. Onconventionele wielen op conventionele rails Om gewicht te besparen en slijtage aan de rails te verminderen valt te denken aan nieuwe wieltypen met moderne materialen, die naast een lage rolweerstand ook een hoge slijtagebestendigheid bieden. Hierover is geen informatie bekend. maart

13 Conventionele wielen op onconventionele rails Monorailsystemen zijn hiervan een voorbeeld. Hierbij kan onderscheid worden gemaakt naar staande monorail en hangende monorail. Rubberen (lucht-)banden op wegdek In geconditioneerde omstandigheden, zoals in een tunnel, is het mogelijk om gladde-hogedruk banden toe te passen. Voordelen: eenvoudige wisselsystemen, toepassing van huidige bandentechnologie en de mogelijkheid tot het toepassen van dual mode voertuigen. Nadelen: vermogensverlies, korte levensduur van de banden en de onnauwkeurigheid in de geleiding. Deze nadelen zijn grotendeels door toepassing van LIM op te heffen. Magnetische levitatie Magnetische levitatie verdient serieuze aandacht als het gaat om hoge en zeer hoge snelheden. Als nadeel wordt gezien dat het enige beschikbare en geteste systeem (de Duitse Transrapid) duurder is dan andere nog op de tekentafel liggende ontwerpen. Pneumatische of a rodynamische levitatie Pneumatische of aërodynamische levitatie is in principe niet interessant. Enkel bij kleine pneumatisch aangedreven capsules kan het een optie zijn of bij transport met hoge snelheden. Luchtkussentransport is een voorbeeld van toepassing bij deze techniek bij grootschalige transportsystemen. Pneumatische levitatie kent over het algemeen een hoog energieverbruik als nadeel. Ontwikkelingen in de Verenigde Staten (TEAL-concept) duiden er op dat dit mogelijk niet zo is. Kabelbaan Kabelbanen zijn een specifiek soort draagvorm. Dit betreft een gecombineerde functie van aandrijving en draagvorm. Deze vorm lijkt voorlopig niet interessant, zeker ook omdat de beweging van het voertuig een groot ruimteprofiel vraagt. Ontwikkeling Op dit terrein is er nauwelijks innovatie aanwezig. Uitgezocht zal moeten worden in hoeverre het ATLAS-project in Japan tot innovaties op dit terrein leidt. Toepassing van materialen met een lage hysteresis verlaagt de weerstand. Mogelijk wordt hiernaar al onderzoek gedaan. Overweging Rubberen banden op een asfalt- of betonbaan zijn voor dual modale voertuigen de meest voor de hand liggende optie. Een rubberen band op stalen baan kan ook interessant zijn. Voor railgeleide systemen zijn nog steeds stalen wielen op rails een goede keus. Voor OLS Schiphol(CTT, 1997) zijn de voordelen van rubberen banden ten opzichte van stalen wielen op een rij gezet: hellingen in het traject kunnen factor 5 steiler zijn ; laad- en losplaatsen en rangeerplaatsen kunnen goedkoper; een hogere haalbare remvertraging, waardoor een hogere baancapaciteit; lage geluidsproductie minder infrastructuur nodig Daar staat tegenover dat stalen wielen op rails een lage rolweerstand hebben en geen voertuigstuursysteem behoeft. De keuze voor een systeem hangt af van de keuzen die gemaakt worden ten aanzien van de grootte van het voertuig, de snelheid en de benodigde capaciteit. Deze informatie is nog onbekend Besturing Besturing heeft betrekking op de beïnvloeding van de richting van de voertuigbewegingen (links/rechts, boven/beneden, vooruit/achteruit) en de snelheidsbeïnvloeding. Besturing heeft als hoofdfunctie het dirigeren van lading en voertuig naar de bestemming. Als nevenfunctie van het besturing geldt: het voorkomen van botsingen en stilstand (collision avoidance technology). In dit kader wordt de besturing van de terminalactiviteiten, zoals overslag en opslag, gemakshalve buiten beschouwing gelaten. De besturing kan centraal of decentraal plaatsvinden. Daarnaast is het de vraag welke besturingsfuncties geautomatiseerd of handmatig plaatsvinden. Besturing vindt plaats op verschillende niveau's, namelijk: maart

14 baansupervisie: - vlootmanagement; - verkeersafwikkeling/-geleiding; voertuigbesturing: - voertuigroutering; - dwarsgeleiding en afstandhandhaving. De baansupervisie vormt in feite de hoogste besturingslaag en omvat taken als de toewijzing van voertuigcapaciteit, de optimalisatie van routes en de afstemming van individuele transportdiensten. De baansupervisie, die in belang toeneemt wanneer een eenvoudige lijninfrastructuur plaats maakt voor netwerkstructuur, is vooralsnog alleen in het VAL-concept (Metrosysteem in Lille) en in de people mover van ZWN/Frog systems functioneel goed uitgewerkt. De VAL heeft een bewezen succes in een vraaggestuurd aanbod van voertuigcapaciteit. In de ZWN/Frog people mover wordt voortgeborduurd op het principe toegepast met de AGV s op de Maasvlakte. Ook het Metro Freight-concept beoogt geavanceerde route-optimalisaties, maar de technische principes hiervan zijn nog niet uitgewerkt. Van de overige systemen, zoals Metro-freight, L-Net en Subtrans zijn de besturingssystemen niet bekend. De voertuigbesturing is verantwoordelijk voor de snelheid, het stoppen en van richting veranderen van het voertuig. Om deze taken te kunnen uitvoeren is een vorm van communicatie tussen systemen, geplaatst aan boord van de voertuigen, met systemen, geplaatst op, langs of in de baan noodzakelijk. De voertuigbescherming ofwel afstandhandhaving is het besturingsonderdeel dat verantwoordelijk is voor de afstand tussen de voertuigen (bijvoorbeeld fixed / moving blocks), de systeemstatus-controle (bijvoorbeeld aantal voertuigen op de baan), de bediening van wissels en het reageren op ongelukken of onvoorzienbare gebeurtenissen. De voertuigbescherming overheerst derhalve de voertuigbesturing en moet ervoor zorgen dat het systeem onder alle omstandigheden adequaat reageert (fail safe). De voertuigbesturing en -bescherming levert in de rail-achtige concepten nauwelijks tot geen problemen op. Door de geleiding via rails kunnen richtingverandering, snelheidswijzigingen en de opvolging van voertuigen betrekkelijk eenvoudig en veilig worden uitgevoerd. De vertrouwde technieken die hiervoor ook in het bemande treinverkeer worden toegepast (block-systemen ten behoeve van automatic train operation en automatic train protection) gelden hiervoor als vertrekpunt. In de weggebonden systemen, zoals de Dual Mode Truck en Metro Freight, maar vooral in de systemen waarin de voertuigen los op de baan plegen te rijden (ZWN/Frog Systems people mover en Inductran Transporter System), zijn de vormgeving van voertuigbesturing en -bescherming een moeilijkere opgave. De voertuigbesturing van de Dual Mode Truck en de ZWN/Frog people mover worden momenteel beproefd. Een belangrijk verschil daarbij is dat bij de Dual Mode Truck deze besturing hoofdzakelijk via de baan plaatsvindt (moving target-methode), en dat in feite een geheel nieuwe technologie wordt ontwikkeld, waarvan de haalbaarheid vooralsnog onbekend is. Bij de ZWN/Frog people mover verloopt de besturing primair via de voertuigen zelf. Bovendien wordt in feite van een reeds bekende en toegepaste technologie uitgegaan, hetgeen het ontwikkelingstraject aanzienlijk bekort. Een kritische factor voor de haalbaarheid van de onbemande systemen vormt de voertuigbescherming (fail safe-principes). In de operationele systemen, zoals de VAL en de Yurikamome, zijn deze vanzelfsprekend gegarandeerd. In de systemen in ontwikkeling, zoals ondermeer de Dual Mode Truck en de people mover van ZWN/Frog, zijn deze fail safe principes uiteraard wel voorzien, maar dienen deze nog te worden getest. Bij de Dual Mode Truck zorgt de baangeleiding dat het voertuig in zijn baan blijft bij calamiteiten. In het ZWN/Frog-concept waarin de voertuigen los rijden wordt de oplossing gezocht in redundante besturingssystemen. Met betrekking tot de bijsturing in calamiteit-situaties (energie-, of communicatiestoringen, defecte voertuigen) zijn in verschillende concepten ook nog andere vragen onopgelost. Het gaat daarbij met name om de effecten van de verstoringen op het totale vervoersproces. Van belang daarbij is ondermeer de bereikbaarheid van de baan en de snelheid en wijze waarop een verstoring (bijvoorbeeld een defect voertuig) kan worden verholpen. Deze vragen spelen vooral bij de concepten waarin lange aaneengesloten trajecten moeten worden overbrugd, zoals in het Dual Mode Truck-concept. Aangezien verschillende concepten zich nog in een ontwikkelingsstadium bevinden, zijn veelal nog niet alle onderdelen van de besturingstechnologie volledig uitgewerkt en is het besturingssysteem als geheel in deze concepten dus allerminst beproefd. Automatische besturing zonder fysieke geleiding, bijvoorbeeld AGV s, vergt een intelligent besturingssysteem. Dit is kostbaarder en complexer te regelen. De besturing kan centraal door het systeem plaatsvinden. De tweede optie is dat de voertuigen in grote mate zelfstandig zijn. Centraal wordt alleen het verkeer geregeld. De voertuigen moeten dan voorzien maart

15 zijn van sensoren ter voorkoming van botsingen. Het uitgangspunt is een hiërarchisch besturingsstructuur, modulair opgebouwd. De architectuur en de betrouwbaarheid van het besturingssystemen kan worden afgeleid van bestaande systemen. Ten behoeve van de betrouwbaarheid zijn voor bestaande transportsystemen redundantietechnieken, zoals dubbeluitgevoerde systemen, ontwikkeld. Deze systemen dienen het systeem operationeel te houden bij storingen. Onderdelen zijn hardware redundancy, data redundancy en procedural exception handling methods. Als voorbeeld voor een geautomatiseerd systeem voor een individueel voertuigsysteem gelden de AGV's op het ECT-terrein op de Maasvlakte. Het metrosysteem in Lille (Frankrijk) is een voorbeeld van een geautomatiseerd railsysteem. De besturingstechniek kan ook in het goederentransport worden toegepast. Geleiding (lateraal) Een belangrijk punt voor geautomatiseerde transportsystemen is de wijze waarop het voertuig in dwarsrichting in de baan kan worden gehouden. Het gaat daarbij niet alleen om de wijze waarop het voertuig op koers kan worden gehouden, maar ook om het 'gedrag' bij het in- en uitvoegen vraagt de aandacht (wisseltechniek). Niet alle baanconfiguraties kennen wissels, maar meestal is de wisseltechniek in de baan aangelegd. Het type wissel is afhankelijk van de draagconstructie van het voertuig (stalen wielen/rail of rubber wielen, magnetische levitatie). Vormen van voertuiggeleiding zijn: mechanische geleiding, d.m.v. rails (mechanical guidance) of door de vorm van de baan (buis); inductiegeleiding (inductive guidance) of draadgeleiding (wire guidance); optische, magnetische en metaalstripgeleiding (optical, magnetic and metallic "strip" guidance); lasergeleiding (laser guidance); De eenvoudigste vorm van geleiding heeft de capsule. De buis geleidt de capsule. Alleen het versnellen en vertragen hoeft te worden gestuurd. Dit geldt in dezelfde mate voor een railgeleiding. De combinatie rail/stalen wielen biedt tevens de eenvoudigste wisseltechniek, omdat de rail een draag- en een geleide-functie heeft. De trein is hiervan een voorbeeld. Bij rubber wielen is vaak een extra 'geleiderail' nodig. Individuele voertuigen, zoals trucks kunnen worden voorzien van een geleidewiel. Het geleidewiel is gekoppeld aan de voorste wielas waardoor de truck de geleidingsrail kan volgen. Deze techniek wordt toegepast in de Dual Mode Truck (Japan), Combiroad (Nederland) en in het bussysteem in Essen (Dld). Voor monorail- en maglev-systemen is de wisseltechniek doorgaans nog veel ingewikkelder. Bij pneumatisch transport, bandtransport of kabeltransport is de besturingstechniek betrekkelijk eenvoudig. Deze besturingstechnieken zijn volledig beproefd en toegepast. In verreweg de meeste operationele systemen (people movers) en systemen in ontwikkeling wordt op enigerlei wijze voor een mechanische geleiding gekozen. In de geïnventariseerde concepten waarin sprake is van een railinfrastructuur, zoals de Automated Underground Tube, Tokyo L-Net, Subtrans en SST is dit vanzelfsprekend de rails zelf. Bij de VAL, de Yurikamome en de Dual Mode Truck waarin de voertuigen op rubberbanden rijden, is gekozen voor een mechanische geleiding via een zijrail aan weerszijden van de baan. Door te kiezen voor een mechanische geleiding wordt in feite voor een relatief eenvoudige maar betrouwbare geleidingstechniek gekozen, die zich reeds in de VAL en de Yurikamome (alsook in tal van andere, hier onbesproken, people movers) heeft bewezen. De wisseltechniek bij de VAL wijkt echter af van de techniek die de Dual Mode Truck voorstaat. Bij de VAL wordt van een derde rail in de baan gebruikt gemaakt om van richting te kunnen veranderen. Bij de Dual Mode Truck, wordt een vorm van richtingverandering nagestreefd die direct door de zijgeleidingsrail kan worden geëffectueerd. Deze zogenaamde 'offset'-techniek is en wordt nu beproefd met de Dual Mode Trucks en met Combi-Roadvoertuigen. Een belangrijke doorbraak voor de aantrekkelijkheid van geautomatiseerde vervoersystemen is een succesvolle ontwikkeling van electronische zijgeleidingstechnieken. Hierdoor zou een voertuig min of meer 'los' op een baan kunnen rijden. Dit biedt met name belangrijke potentiële voordelen in het navigeren van voertuigen op complexe transferpunten (zoals bijvoorbeeld containeruitwisselpunten/terminals). De toepassing van electronische zijgeleiding staat echter nog in de kinderschoenen. In het goederenvervoer is hiervan slechts één toepassing bekend. Dit is het AGV-systeem op de Maasvlakte, ontwikkeld door Frog Systems en andere leveranciers. Een gunstige omstandigheid is dat het systeem kan worden toegepast in een overzichtelijke, goed afgesloten (bedrijfs-)omgeving, waarbij bovendien de snelheid van de voertuigen beperkt is (25 km/u). Experimenten (ondermeer in de autoindustrie) met electronische zijgeleiding leveren tot dusverre nog niet het gewenste resultaat. maart

16 Relevant in dit verband is de ontwikkeling van twee systemen in het personenvervoer, waarin voor electronische zijgeleiding wordt gekozen, te weten de ZWN/Frog Systems people mover en de Inductran Inductively Powered Transporter. Voortbouwend op de toegepaste techniek op de Maasvlakte wordt met het ZWN/Frog-systeem een AGV-systeem beoogd waarbij voertuigen onafhankelijk en met hogere snelheden (circa 30 km/u) kunnen rondrijden. Een succesvolle implementatie van dit concept zou een belangrijke opstap kunnen zijn voor verdere ontwikkeling van automatische transportsystemen in deze richting. Gelet op veiligheidsoverwegingen zullen hier echter nog tal van knelpunten moeten worden overwonnen. Ook het Inductran-systeem biedt door middel van een electronisch geleidingssysteem (inductive coupling) mogelijkheden voor een fysiek onafhankelijke besturing op de baan. Mede doordat in dit systeem aandrijving en zijgeleiding zijn geïntegreerd, is het echter onzeker of een dergelijk concept ook op complexe wisselstraten (zoals containerterminals) zou kunnen functioneren. Communicatiesysteem Een tweede fysieke component is het communicatiesysteem. Naarmate een systeem grootschaliger wordt zal de communicatie belangrijker worden. Kleinschalige systemen kunnen toe met eenvoudige communicatiemiddelen, zoals detectie of lokatiemelding langs de baan. Bij grootschalige transportsystemen en complexere besturingssystemen zal besturingsinformatie moeten worden overgebracht. Het betreft de communicatie tussen de besturingscentrale en de infrastructuur (wissels, signaalsystemen), de comunicatie tussen centrale en voertuig, en tussen voertuigen onderling. Automatisering van de besturing in combinatie met de toepassing van buizen stelt bijzondere eisen aan het communicatiesysteem. Communicatie is nodig tussen de verkeersgeleiding en de voertuigen onderling. Mogelijk zijn traditionele communicatiesystemen (radio datacommunicatie) niet zonder meer toepasbaar. Afstandsbepaling Een belangrijk onderdeel van de besturing is de positiebepaling- en bewaking, d.w.z. een absolute positiebepaling, de plaats op het netwerk of in het terrein en de relatieve positie, de onderlinge afstand tussen de voertuigen. De bepaling van de onderlinge afstand tussen voertuigen kan vanuit het voertuig worden vastgesteld met sensoren. De volgende sensortechnologieën collision avoidance technology zijn beschikbaar: mechanical sensing, optical /infrared photocell detection, microwave radar, millimetre wave radar, infrared imaging, optical imaging en laser radar. Daarnaast is de onderlinge afstand te bepalen uit de absolute positiebepaling (gebruikelijk bij de huidige trein- en metrosystemen). Bij centraal gestuurde systemen wordt de onderlinge afstand bewaakt met behulp van informatie omtrent de absolute positie (veelal via sensoren aan de baan). Bij decentraal gestuurde systemen wordt gebruik gemaakt van sensortechnologie (veelal voertuiggebonden detectie). Ontwikkeling Mechanische geleiding en inductiegeleiding zijn beide volledig ontwikkelde technieken. Bij mechanische geleiding is de wisseltechniek een zwak punt en verdient nader onderzoek. Moderne vormen van geleiding, zoals via laser, vergen nog nader onderzoek. Innovaties zijn te vinden in (collision avoidance technology) ten behoeve van de geautomatiseerde besturing. Het gaat om sensoren gebaseerd op radar, magnetische inductie, met laser en een driedimensionaal zichtsysteem met stereocamera's. Toepassing hiervan vergt nog nader onderzoek. De huidige ontwikkelingen zijn gericht op afstandsbewaking tussen (zwaardere) voertuigen, besturing bij complexere netwerken en besturing op geautomatiseerde laad- en losplaatsen. De resultaten van het onderzoek in het kader van OLS Schiphol naar besturingssystemen zal mogelijk leiden tot innovaties op dit terrein. Internationaal leveren de diverse ITS onderzoeksprogramma s (sub-) systemen voor nieuwe besturingsconcepten. Overweging Kleinschalige transportsystemen volstaan met eenvoudige besturingssystemen. Doordat het gaat om lichte voertuigen speelt afstandsbewaking nauwelijks een rol en zijn eenvoudige wissels te ontwerpen voor railgeleide systemen. Bij grootschalige vervoersystemen speelt de massatraagheid een belangrijke rol en is afstandbewaking belangrijk. Ook hiervoor zijn besturingssystemen ontwikkeld of in ontwikkeling. maart

17 2.1.6 Overslag De terminals in het buisleidingtransportsysteem hebben verschillende functies, afhankelijk van de invulling: uitwisseling van vracht van het aanleverende systeem verticaal transport sortering en bundeling tijdelijke opslag (i.v.m. bufferfunctie) De invulling hangt af van kenmerken van het vervoersysteem en de kenmerken van de vervoersvraag. Bij de Dual Mode Truck hoeft de terminal niet meer te zijn dan de toegangspoort tot de tunnel. Als aanvullende voorzieningen zijn dan voorzieningen voor de hoogte-overbrugging (helling of lift) en een wachtrij nodig. Bij treinsystemen zoals L-NET is op zijn minst enige vorm van sortering, bundeling en tijdelijke opslag nodig zijn. Hiervoor zijn voorzieningen nodig. In de praktijk zijn verschillende terminals, ofwel uitwisselpunten in gebruik. Voorbeelden zijn de ECTterminal in Rotterdam, de distributiecentra van NPD, PTT en Van Gend en Loos. Deze terminals zijn in hoge mate geautomatiseerd. Kritische punten in de huidige terminalconcepten zijn: - de ruimtebehoefte - het interne transportsysteem - handmatig laden en lossen van de voertuigen - afhankelijkheid van informatiesystemen Sortering gebeurt aan de hand van barcodering of magnetische aflezing. Deze technieken worden op ruime schaal toegepast. Steeds meer wordt crossdocking toegepast. Ladingen worden rechtstreeks overgeladen zodat er geen tijdelijke opslag meer nodig is. Ten behoeve van tijd- en ruimtebesparing is het essentieel dat intern transport en handmatig laden en lossen wordt vermeden. Vandaar dat als uitgangspunt geldt dat de overslag geautomatiseerd en gerobotiseerd plaatsvindt. Het interne transportsysteem in de terminals voor pakketoverslag betreft voornamelijk lopende bandsystemen. De interne pallettransportsystemen zijn voornamelijk rollenbanen. Er gelden twee hoofdoverslagprincipes, namelijk: vertikaal: lift en vorkheftruck (wellicht ook: paternoster) horizontaal: rollend (intern: rolcontainer, extern: rollenbaan) Als tusenvorm kunnen worden aangemerkt de glijbaan of schuingeplaatste lopende band. Vertikale overslag is duur en heeft weinig capaciteit in termen van handelingen per tijdseenheid. Wordt voornamelijk gebruikt bij de overslag van zwaardere eenheden, zoals maritieme containers Horizontale overslag is betrekkelijk goedkoop en heeft een hoge capaciteit maar is in de regel minder geschikt voor zwaardere eenheden. In dit kader zijn horizontale overslagtechnieken van belang. Op het gebied van pallettransport en overslag zijn verschillende industriële toepassingen bekend. De techniek is dus beschikbaar. Geautomatiseerde overslag voor grotere eenheden is bijzonder te noemen. De huidige ontwikkelingen op dit terrein vinden momenteel plaats in de luchtvrachtindustrie. Het betreft de overslag en transport van luchtvrachtpallets. Een vergelijkbare technologie wordt ontwikkeld voor automatische stapelgarages voor personenauto s. Voor grootschalige transportsystemen is het zeker gewenst een grote mate van standaardisatie door te voeren ten aanzien van afmetingen en overslagmethode, informatie, identificatie, en dergelijke. 2.2 Overzicht van geschikte combinaties van technieken Er zijn vele combinaties mogelijk. Ten aanzien van geautomatiseerde transportsystemen, voornamelijk personenvervoersystemen zijn de volgende combinaties beproefd (aanpassing RIGO, 1995): maart

18 Tabel 2.2 Combinatie Overzicht van combinaties van technieken en investeringen per baankilometer Baantype draagvorm type aandrijving plaats aandrijving afstand in km (bereik) investeringen per baankilometer*) mechanisch geleid 1A rail stalen wielen draaistroom intern 21 (23) 42 mln/km 1B rail stalen wielen LIM intern 30,3 (60) 42 mln/km 1D rail stalen wielen pneumatisch extern 6,6 (10) 6 mln/km 1.. rail stalen wielen diesel/hydraulisch intern n.b. 1.. rail stalen wielen elektrisch intern n.b. 1.. rail kunststof wielen LIM extern n.b. 2A betonnen baan rubberbanden draaistroom intern 12,2 (32) 38 mln/km 2D betonnen baan rubberbanden LIM extern 1,6 (2,4) 20 mln/km 2E betonnen baan rubberbanden kabelaandrijving extern 2,4 (9) 14 mln/km 2F betonnen baan luchtkussen LIM intern 0,9 (0,9) 26 mln/km 2G betonnen baan luchtkussen kabelaandrijving extern 0,9 (1,7) 22 mln/km 2H betonnen baan magnetische levitatie LIM extern 1,5 (1,8) 47 mln/km 2.. betonnen baan rubberbanden diesel/elektrisch intern n.b. 3B staande monorail rubberbanden draaistroom extern 8 (36) 27 mln/km 4B hangende monorail rubberbanden draaistroom extern 0,8 (1,8) 18 mln/km 4D hangende monorail rubberbanden kabelaandrijving extern 1 (1) 28 mln/km 5A kabelbaan kabelaandrijving extern 0,1 (0,1) 12 mln/km elektronisch geleid 2.. betonnen baan rubberbanden elektr. (batterij) intern n.b. 2.. betonnen baan rubberbanden diesel intern n.b. Bron: bewerkt RIGO, 1995 De bedragen bij de investeringen zijn niet onderling vergelijkbaar als gevolg van verschillen in afstand en het feit dat bepaalde combinaties demonstratietoepassingen betreft (relatief duur). Naast deze bruikbare combinaties is ook een overzicht te maken van kansrijke combinaties. Aan de hand van reeds ontwikkelde concepten zijn enkele kansrijke (althans volgens de betreffende onderzoeksinstellingen) concepten (zie OLS, 1997 en DTO, 1996) te signaleren. Dit wil overigens niet zeggen dat deze combinaties werkelijk kansrijk zijn, dat er niet meer zijn, noch dat deze enkel in het beschreven marktgebied kunnen worden toegepast. Tabel 2.3 kansrijke concepten voor ondergronds transport markt conceptomschrijving voorbeelden kleine eenheden (<1 m 3 ), geunitariseerd, hoogfrequent (>1500 eenheden per uur) over korte afstand kleine karren, mechanisch railgeleid, LIM-aangedreven, rijdend op korte afstand/tegen elkaar, zeer eenvoudige centrale besturing via wissels en identificatie-sensoren, buisdiameter: < 1.2 m. eenheden (> 1 m3), middelhoog frequent (<1500 eenheden per uur), geunitariseerd op korte afstand gebundelde eenheden (> 1m3 per eenheid), laag frequent (<60 eenheden per uur) over grotere afstand grote eenheden (> 2 ton), laag frequent (< 500 eenheden per uur) gebundeld in wegvoertuigen over middellange afstand AGV-achtig systeem, d.w.z. individuele voertuigen mechanisch of electronisch geleid, op baan, centraal/decentrale besturing, buisdiameter: m. treinvorming, bestaande uit trekkende en dragende eenheden (2-10), mechanisch geleid op rails, elektrisch centrale/decentrale besturing, buisdiameter: > 2 m. bimodaal concept: kleine vrachtauto s, bemand en onbemand met mogelijkheid tot mechanisch of electronisch geleid, op baan, hybride aangedreven, laadvermogen > 2 ton., voornamelijk decentrale besturing, buisdiameter: > 5 m. bagage-afhandelingssystemen Metrofreight L-Net, MailRail Dual Mode Truck, (Combiroad) maart

19 maart

20 3. AFWEGINGEN 3.1 Kostenaspecten Er zijn geen gegevens voor de verschillende technieken voor het goederenvervoer beschikbaar. Het overzicht van combinaties van technieken in het personenvervoer geeft enige indicatie van de kosten. Hierbij moet in acht worden genomen dat ook dit kostenoverzicht onvolledig en niet geheel vergelijkbaar is (RIGO, 1995). Uit dit overzicht blijken kabelaangedreven systemen relatief goedkoop te zijn (echter op de korte afstand). Op basis van enkele basisprincipes kan een indruk van de kostenverhoudingen tussen de technieken worden verkregen. Baangebonden technieken zijn vanzelfsprekend duurder bij lange afstanden. Baangebonden (externe) energievoorziening, aandrijving en besturing zijn relatief duur op langere afstanden en voertuiggebonden (intern) technieken zijn daardoor relatief goedkoop bij kortere afstanden. Daar staat tegenover dat voertuiggebonden technieken weer duur zijn in de gevallen dat veel voertuigen nodig zijn (hoog volume en laag laadvermogen). Baangebonden technieken scoren daar weer beter. Een bijzonder aspect betreft de besturing. De apparatuur en programmatuur van besturingssystemen maakt een snelle ontwikkeling door, waardoor systemen vrij snel technisch verouderen. Vervanging van baangebonden besturingscomponenten is kostbaar. Bij voertuiggebonden componenten kunnen de componenten vrij gemakkelijk worden vervangen. Om deze reden heeft voertuiggebonden besturing op dit moment de voorkeur ( intelligente voertuigen en domme infrastructuur ). Kosten baangebonden voertuiggebonden korte afstand goedkoop duur lange afstand duur goedkoop kosten baangebonden voertuiggebonden veel voertuigen goedkoop duur weinig voertuigen duur goedkoop Ook ten aanzien van de laadvolumes van voertuigen kunnen enkele conclusies worden getrokken. Ten aanzien van de overslagkosten geldt dat deze toenemen bij hogere laadvermogens. Horizontale overslagsystemen zijn relatief goedkoop bij kleinere laadvolumes. Verticale overslagsystemen zijn relatief goedkoop bij grotere laadvolumes. In hoeverre er ook verband bestaat tussen de voertuigkosten en het laadvolume is niet bekend. Bij het aspect kosten moet ook gekeken worden naar de transportprestatie die bepaald wordt door ladingmassa, transportsnelheid en -frequentie. kosten horizontale overslag vertikale overslag klein laadvolume goedkoop duur groot laadvolume duur goedkoop Ten aanzien van de draagvormen kan het volgende worden opgemerkt. Magnetische levitatie is duur en is in dit kader niet interessant (enkel bij hoge snelheden en lage laadvolumes). Ook pneumatische of aërodynamische draagvormen zijn mogelijk uit kostenoogpunt niet interessant. Dit verdient wel aandacht, gezien de ontwikkelingen op dit terrein in de Verenigde Staten. Stalen wielen op stalen rails is wellicht goedkoper dan rubberen wielen op asfaltbeton. Levensduuraspecten verdienen nog speciale aandacht. 3.2 Overige aspecten Een belangrijk aspect bij de keuze van transporttechniek betreft de onderhoudsgevoeligheid van het systeem. Onderhoud is niet alleen een kostenfactor maar is ook van invloed op de vervoerprestaties (het noodzakelijk uitschakelen van een deel van het systeem). Gezien de grootschaligheid van het netwerk, de beperkte toegankelijkheid en de kwetsbaarheid van het systeem worden hoge eisen gesteld aan de onderhoudsgevoeligheid. Het systeem moet bijvoorkeur onderhoudsloos zijn. Systemen waarbij de onderhoudskosten voertuiggebonden zijn hebben de voorkeur boven systemen met baangebonden onderhoudskosten, zoals bijvoorbeeld kabelaandrijving. maart