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Das Projekt

MONOCAB OWL wird gefördert durch:

Ein vierfach innovatives Verkehrssystem für den ländlichen Raum, das

 

  1. die Vorteile von Individual- und öffentlichem Verkehr miteinander verbindet,
  2. eine vorhandene eingleisige Bahnstrecke im Gegenverkehr nutzt,
  3. die seit 1907 bekannte Gyroskoptechnik und das Paternosterprinzip aufgreift,
  4. autonom gesteuert wird und individuell per App bestellt werden kann.

 

Mobilität soll auch auf dem Lande schnell, sicher und komfortabel sein. Das ist m glich durch autonomen Schienenverkehr, der stillgelegte vorhandene Bahnstrecken nutzt.
Wir befahren ein Gleis mit MONOCABs im Gegenverkehr. Wie im Paternoster kommt immer eine Mitfahrgelegenheit,
auf die ich nicht lange warten muss: Prinzip der Fülle statt Prinzip des Bedarfes.
Wir machen den öffentlichen Personen-NAH-Verkehrindividuell durch das Fahren mit Einzelkabinen.
Dieses Prinzip nennen wir IPNV (Individueller Personennahverkehr).
MONOCAB verbindet die Idee eines Kabinentaxis mit

  • automatisiertem Fahren,
  • einer historischen Bahnstrecke,
  • einem ehrenamtlichen Unternehmen,
  • einem regionalen Netzwerk,
  • der Technik der kreiselstabilisierten Einschienenbahn,
  • dem Konzept des Paternosters

zu einem Fortbewegungsmittel für die Zukunft ländlicher Räume.

Auf der eingleisigen Strecke Lemgo–Extertal sollen wie in einem Paternoster die MONOCABs in Bereitschaft von einer Station zur nächsten fahren. Dies kann im Gegenverkehr geschehen, denn die Kabinen balancieren dank der Kreiselkraft (Gyroskop-Prinzip) auf einer Einzelschiene. Bei Bedarf bucht der Fahrgast per App ein MONOCAB wie ein Taxi: „Alexa, hol schon mal den
Wagen!“ Das MONOCAB reagiert dann individuell. Es wird für den Benutzer innerhalb der Bewegungskette autonom gesteuert und zugleich über Streckensensoren und Bewegungsdaten mastergesteuert. Die MONOCABs fahren 24 Stunden an 365 Tagen. Zu Stoßzeiten kommen mehr Cabs auf die Strecke, nachts weniger.

Die Rekombination vorhandener Elemente garantiert eine schnelle Umsetzung.

Durch die Förderung im Rahmen der Förderrichtlinie „Ein zukunftsfähiges, nachhaltiges Mobilitätssystem durch automatisiertes fahren und Vernetzung“ wird der Projektträger in die Lage versetzt, die ersten Schritte dieser Vision zu realisieren. Im Zuge des Projektes soll ein Prototyp eines MONOCABs entwickelt und auf einer nach Eisenbahnrecht entwidmeten
Teilstrecke zwischen Bösingfeld und Rinteln getestet werden. Auf der Grundlage der mit dem Testbetrieb gewonnenen Erkenntnisse wird die Entwicklung von funktionierenden MONOCABs für den Personenverkehr in Folgeprojekten fortgesetzt.

Gesamtziel des Vorhabens

Die Nationale Plattform “Zukunft der Mobilität” gibt uns das Ziel vor, “die Mobilität von morgen gesünder, klimafreundlicher, effizienter, bequemer und bezahlbarer zu gestalten”. Als ein Mittel dafür gilt die “Erfüllung der individuellen Mobilitätsbedürfnisse durch die Schaffung von einfachen, schnellen und bezahlbaren
Mobilitätsangeboten”.

In seinem Beschluss und Maßnahmenpaket “Gutes Leben auf dem Land” hat der Bundestag im März 2019 der Bundesregierung zur Aufgabe gestellt, “die Voraussetzungen dafür (zu) schaffen, dass Menschen in ländlichen Räumen leben wollen und die öffentliche Daseinsvorsorge alles Notwendige sicherstellt.” Und hat sogleich ein Hauptproblem benannt: “Viele Menschen würden gerne auf dem Land leben, müssten sie nicht befürchten, dort … hilflos ohne einen eigenen Pkw zu sein.” Mit MONOCAB adressieren wir diese beiden Problemfelder und setzen dabei auf die Zukunftstechnik der Autonomen Verkehre.

Wie wird Mobilität erfolgreich im ländlichen Raum?
Sie muss besser sein als der eigene PKW: also maximal verfügbar 24/7 (auch in der Freizeit), sicherer als der PKW, optimal anschlussf hig, eine Individualsphäre bieten wie der PKW, umwelt- und klimafreundlicher sein als der PKW, weniger kosten als der PKW.

Im Straßenverkehr gibt es bereits Testfelder für Autonome Verkehre. Erste Umsetzungen sind geplant, auch in Ostwestfalen-Lippe (OWL). Autonome Verkehre auf Schienen bieten viele zusätzliche Chancen für sinnvolle Praxistests für die neue Technologie.

Aktuell stillgelegte, aber noch betriebsbereite Bahnstrecken sind dafür ein ideales Erprobungs- und Entwicklungsfeld. Ein solches Streckengebiet sind die Gleisanlagen der Bega- und Extertalbahn zwischen Lemgo, Dörentrup, Barntrup, Extertal und Rinteln in den Kreisen Lippe und Hameln-Pyrmont.

Diese Schieneninfrastruktur ist nicht mehr an das Schienennetz der DB Netz AG angebunden, wird aber von dem ehrenamtlichen Unternehmen Landeseisenbahn Lippe e. V. gewartet und betriebsbereit gehalten. Derzeit verkehrt dort nur eine Museumseisenbahn. Die an der Strecke liegenden nordlippischen Kommunen Dörentrup, Barntrup und Extertal weisen genau die Probleme auf, die der Bundestag mit seinem Programm “Gutes Leben auf dem Land” adressiert. Mithin liegt in Nordlippe eine Infrastruktur vor, die für die Entwicklung, Erprobung und Umsetzung neuer autonomer Schienenverkehrskonzepte gerade für den ländlichen Raum hervorragend eignet ist.

Das Projekt soll

  • eine stillgelegte eingleisige Bahnstrecke für den schienengebundenen Individuellen Personennahverkehr (IPNV) nutzen,
  • das Gleis für einen Betrieb im Gegenverkehr tauglich machen,
  • Bewohnern im l ndlichen Raum attraktive und klimafreundliche Verkehrsverbindungen ohne eigenes Auto erm glichen,
  • die individuelle Buchung von Fahrten per Handy-App und die autonome Steuerung der MONOCABs im Feld erproben,
  • Mischverkehre auf der gleichen Strecke durch agile Belegungsplanung zulassen (MONOCABs, Güterzüge, Museumsbahnbetrieb).

Die Vision

Mit dieser Story einer guten Zukunft für den ländlichen Raum haben wir uns 2018 beim Wettbewerb “E-Diale Zukunft” beworben.

Der Kreisel

Tai lebt in Hanoi. Der Junge h lt den von einer weißen Schnur umwickelten Holzkreisel mit der linken Hand fest. Im unteren Ende steckt ein Metallgewicht. In der rechten Hand hält Tai das Schnurende. Er lässt den Kreisel los und reißt gleichzeitig kräftig die Schnur nach rechts heraus. Der rotierende Kreisel springt auf die Straße, springt noch einmal hoch und steht dann sicher wie eine Eiskunstläuferin bei der Pirouette.

Rotierende Kreisel, auch Gyros genannt, behalten ihre Lage im Raum bei und setzen dem Versuch, ihre Drehachse zu kippen, deutlichen Widerstand entgegen. Die Kreiselkraft wird in vielen Geräten genutzt, um die Lage im Raum zu stabilisieren: im Kreiselkompass, in Gyroskopen und Gyrometern, in Flugkörpern und Raumschiffen, im Segway.
Und in einer seltsamen Bahn …

Die Balance

Louis Brennan war Ire, Erfinder und lebte in Australien. 1909 wollte Brennan zwei Probleme der Eisenbahn lösen: ihren unruhigen, schwankenden Lauf und die langsame Fahrt durch Kurven. Er erfand eine kreiselstabilisierte Einschienenbahn, die vollkommen ruhig lief und mit Tempo 70 durch einen Schienenkreis mit 32 m Durchmesser rasen konnte.

Doch seine Bahn hatte ein anderes Problem: Allen Menschen, die sie sahen, stockte der Atem wie bei einem Seiltanz in der Zirkuskuppel. Die Bahn balancierte tatsächlich mit zwei Drehgestellen, die wie Inline-Skater aussahen, auf einer einzelnen Schiene. Das war möglich, weil zwei rotierende Kreisel die Bahn stabilisierten und jede Kippbewegung sofort auffingen. Doch es war sehr schwer zu glauben.

Der deutsche Zeitungsverleger August Scherl wollte 1911 eine Teststrecke im Taunus bauen. Leider zerschlug sich damals das Projekt. Doch 110 Jahre später …

Die Autonome

Sarah stammt aus Detmold und hat immer schon einen ziemlich eigenen Kopf gehabt. Ihre Schulfreundinnen interessierten sich für Chakren und Aszendenten, doch Sarah interessierte sich für Infinitesimalrechnung. Sie studiert jetzt Mechatronik an der Hochschule OWL in Lemgo. Am Wochenende will sie ihre Großeltern auf einem Dorf in Nordlippe besuchen.

Sarah hat es nicht immer leicht mit ihrem eigenen Kopf. Einerseits hasst sie das Gedr nge im Bus. Andererseits hasst sie das Gedr nge auf den Straßen, und dass davon Grönland abschmilzt. „Am besten wäre es“, überlegt sie, „es gäbe eine Mischung aus Bahn, Taxi und eigenem Auto. Autonom gesteuert. Umweltfreundlich wie die Bahn, bequem wie ein Taxi, individuell wie ein eigenes Auto. Und meine Musik läuft!“ Typisch Nordlippe! Ein Cab wird kommen …

Das Gleis

Stefan Holtkamp ist Streckenwärter. Eigentlich ist er Sachbearbeiter in der Kreisverwaltung, aber – aus freien Stücken ist er Streckenwärter bei der Landeseisenbahn Lippe. Schon als kleiner Junge konnte er nie genug bekommen von Puffern, Prellböcken und Dreilicht-Spitzensignalen.

Damals auf Spurbreite H0 = 16,5 mm. Jetzt hat seine Strecke die Spurbreite 1,435 m. Damals war seine Strecke knapp vier Meter lang, jetzt sind es sechs Kilometer, zwischen den Bahnhöfen Dörentrup und Bega. Dort kennt er fast jede der rund 18.000 Schienenbefestigungen persönlich, weil er sie schon einmal mit seinem Schraubenschlüssel festgezogen hat.

Die Landeseisenbahn Lippe ist ein ehrenamtliches Unternehmen mit rund 200 Mitgliedern und 30 hoch qualifizierten Fachkräften. Seit 33 Jahren betreut sie die Exter- und Begatalbahn zwischen Bösingfeld und Dörentrup und den Museumsbahnbetrieb. Als Tourismusmarke und verlässlicher Partner vernetzt sie Draisinen, Wanderwege, offene Jugendarbeit, Beschäftigungsförderung, Bildungsangebote, Kulturveranstaltungen und Gastronomie in Nordlippe.
Und die Mobilitätsentwicklung …

Das Feld

Dr. Axel Lehmann ist Landrat des Kreises Lippe. Als Historiker und Mitglied der ältesten deutschen Partei hat er ein Gespür für die Wirksamkeit von Traditionen. Als Landrat denkt er unternehmerisch und möchte die Zukunft des Kreises Lippe mitgestalten. Diese waldund hügelreiche Region ist teilweise städtisch, teilweise auch sehr ländlich geprägt, so z. B. in Nordlippe. Ist Nordlippe so etwas wie ein Sorgenkind? Nein – der Landrat schüttelt den Kopf.

Nordlippe bietet sich als Feld für das Zukunftskonzept Lippe 2025 regelrecht an. Die Hochschule OWL in Lemgo und das Innovation Land Lab Dörentrup machen Nordlippe „innovativ als Bildungsregion“. Aktive und optimal vernetzte Vereine wie der Landeseisenbahn Lippe machen Nordlippe „stark in der Dorfentwicklung“. Und jetzt kann auch noch ein Mobilitätsprojekt hinzukommen, das Nordlippe zu einem Mekka der Mobilitätsforschung und -entwicklung machen würde. Und dazu ganz vieles nutzt, das schon vorhanden ist: Die Strecke ist frei und betriebsbereit. Die Akteure und Partner stehen abfahrtbereit auf dem Bahnsteig. Axel Lehmann freut sich: „Ein Gleis für beide Richtungen, und ohne Wartezeiten? Das ist echt lippisch!“ MONOCABs auf dem schmalen Grat zwischen Individualverkehr und öffentlichem Nahverkehr …

Beschreibung des Vorhabens

Was ist die Idee?

Attraktive Verkehrsmittel für das Leben auf dem Land

 

Im ländlichen Raum fehlt ein Verkehrssystem, das die Vorteile von Individual- und öffentlichem Verkehr miteinander verbindet. Busse und Bahnen können dünn besiedelte Gebiete nur schlecht bedienen. Zugleich wird die Versorgung mit wohnortnahen Geschäften, Schulen, Arztpraxen usw. immer mehr ausgedünnt. Deshalb sind dort die meisten Bewohner aufs eigene Auto fixiert. Ein Grund für Landflucht ist, dass zunehmend mehr Menschen diese Abhängigkeit vom Auto nicht mögen, z. B. aus Alters-, aus Kosten- oder aus Klimaschutzgründen. Doch viele meiden Busse und Bahnen auch wegen der unfreiwilligen Nähe mit fremden Menschen.

MONOCABs können die Lücke füllen: Sie fahren individuell wie ein Taxi ohne Fahrer und sind zugleich eine Bahn. Sie nutzen vorhandene eingleisige Bahnstrecke im Gegenverkehr. Das ist möglich, weil sie dank der 1907 erfundenen Technik des Gyroskops auf einer Einzelschiene fahren und sich so auf der Strecke begegnen können.

Und die MONOCABs bewegen sich wie Paternosterkabinen im ständigen Fluss auf der Bahnstrecke hin und her, autonom gesteuert. Wer mitfahren will, bucht per Handy-App eine Fahrt und steigt an einem der Haltepunkte in ein MONOCAB ein.

Wie funktioniert die Idee?

Die Idee funktioniert seit 1909 …

 

Rotierende Kreisel, auch Gyros genannt, behalten ihre Lage im Raum bei und setzen dem Versuch, ihre Drehachse zu kippen, deutlichen Widerstand entgegen. Die Kreiselkraft wird in vielen Geräten genutzt, um die Lage im Raum zu stabilisieren: im Kreiselkompass, in Gyroskopen und Gyrometern, in Flugkörpern und Raumschiffen, im Segway. Der irische Erfinder Louis Brennan (1852-1932) übertrug 1909 dieses Prinzip auf eine neuartige Eisenbahn, die auf einer Einzelschiene fahren konnte.

Diese bewährte Technik wollen wir nutzen, um auf einer eingleisigen Bahnstrecke Gegenverkehr zu ermöglichen. Die kreiselstabilisierten Fahrzeuge balancieren jeweils auf einer Schiene des Gleises. Sie sind so schmal gebaut, dass sie sich auf dem Gleis begegnen k nnen. Die Fahrg ste sitzen mit dem Rücken zur Gleismitte, damit sie bequem von der Seite her einsteigen können.

Die autonom gesteuerten MONOCABs fahren permanent auf der Strecke hin und her und werden einzeln per Handy-App für eine Fahrt gebucht. In Zeiten stärkerer Nachfrage kommen mehr Kabinen aufs Gleis.

Wer ist wie auf die Idee gekommen?

Wie können wir auf der alten Bahnstrecke ein Verkehrssystem einrichten, das so komfortabel ist wie ein Auto? Also jederzeit am Tag zur Verfügung steht, ohne Umsteigen sein Ziel erreicht und dem Fahrgast eine vergleichbare Individualsphäre bietet?

Welche Probleme löst die Idee?

 

  1. Der ÖPNV wird im ländlichen Raum einerseits notwendiger, weil Geschäfte, Arztpraxen, Schulen usw. dort verschwinden und mehr Leute auf ein eigenes Auto verzichten wollen. Andererseits wird er ausgedünnt und dadurch immer unattraktiver.
  2. Bahnstrecken im ländlichen Raum sind meist eingleisig, deshalb ist Gegenverkehr schwierig. Die konventionellen Züge und Busse sind oft zu groß für den Bedarf.
  3. Viele Menschen mögen es nicht, in Bussen und Bahnen eng mit fremden Menschen zusammen sein zu müssen.
  4. Neben den Stoßzeiten morgens vor Schulbeginn verteilen sich durch neue Arbeitszeitmodelle und Homeoffice-Angebote die Zeiten, zu denen Fahrten unternommen werden, breiter über den Tag.
  5. Dörfer verlieren an Attraktivität, auch und gerade für ältere Bewohner, weil sie oft keinen zumutbaren Anschluss an Busse und Bahnen haben.
  6. PNV-Kosten steigen durch hohen Personalauf wand. Busfahrer, Lokführer und Zugbegleiter sind
  7. Instandhaltung und Instandsetzung der Strecke mit ihren Brücken sind teuer und personalaufwändig. Dem steht bislang kein hinreichend großer gesamt gesellschaftlicher Nutzen der Strecke gegenüber.
  8. Der Verschleiß von Strecke und Brücken beschleunigt sich mit dem Gewicht der darauf verkehrenden Fahrzeuge.

Warum in Nordlippe?

 

Die Strecke von Bielefeld nach Lemgo und weiter nach Barntrup bis Rinteln bildet idealtypisch alle im ländlichen Raum vorkommenden eisenbahnrechtlichen und betrieblichen Randbedingungen auf engem Raum ab. Entwicklungen können hier im Ma stab 1:1 abgebildet und überprüft werden.

 

Das Projekt passt ins Living Lab von Nordlippe!

Die Strecke ist durch bürgerschaftliches Engagement im Ehrenamt erhalten. Der Kreis Lippe ist über die Beteiligung an der VBE an der Strecke beteiligt. Das ist die Grundlage für die Akzeptanz der Anspruchsgruppen und der politischen Gremien und bietet die Planungssicherheit für das Forschen

Forschungsfragen

  1. Entwicklung eines Prototypen für kreiselstabilisierte MONOCABs zum Betrieb auf eingleisigen Bahnstrecken
  2. Entwicklung einer autonomen Steuerung für einen Paternosterähnlichen MONOCAB-Verkehr zur individuellen Buchung von Fahrten per Handy-App
  3. Entwicklung eines Bigdata- und KI-Systems zur Ablage, Visualisierung und Analyse der aus dem Fahrbetrieb gewonnenen Daten für ein transparentes Projektmonitoring, eine Verbesserung der Sicherheit und Energieeffizienz der autonom verkehrenden MONOCABs und eine verbesserte Nutzerakzeptanz
  4. Sozialpsychologische Erforschung des Nutzerverhaltens