Mobilität 2030 – Spielt der Zugverkehr noch eine Rolle?

In Japan wären 5 Minuten Verspätung ein Skandal, so titelten zwei Artikel im Orange und der WiWo vor nicht allzu langer Zeit erst. Und tatsächlich kann man ein wenig neidisch auf die futuristischen Konzepte schauen. Gelebte Mobilität von morgen? Und wie sieht es in Europa aus? Wo liegen die Fallstricke auf dem Weg in eine nachhaltige Mobilität über weite Strecken?

die neue Generation Zug
Bild: DLR

Nun ja, jedenfalls hat sich zwischen den ersten Fahrten des „Adler“ zwischen Nürnberg und Fürth und dem aktuellen ICE 4 auch hier die Technologie atemberaubend weiterentwickelt. Das Grundprinzip von Schiene und Radsätzen mit Spurkranz ist allerdings bei uns in Europa bis heute geblieben. Und es ist eines der großen Nachteile, die das Fahren im Zug oft zu einem lauten, unbequemen Erlebnis machen. In einer Zeit, in der Öffentlicher Personenverkehr eine der wichtigsten Säulen des Mobilitätswechsels ist, muss dieses Prinzip allerdings auf den Prüfstand gestellt werden.

Dabei gibt es verschiedene Ansätze. Sicherlich der radikalste ist die Hyperloop-Technologie, die von Tesla-Chef Elon Musk gefördert wird. Hier fährt der Zug in einer Röhre und auf Magnetschienen, so dass Wagen und Schiene sich gar nicht mehr berühren. Ein Teilvakuum in der Röhre ermöglicht sehr hohe Geschwindigkeiten, aktuell steht der Rekord – übrigens gehalten vom Team der Technischen Universität München – bei 467 km/h.

Allerdings ist der Hyperloop noch recht weit von seiner realen Umsetzung entfernt. Realistischer sind aktuelle Entwicklungen, die auf konventionellen Schienen fahren und trotzdem den Fahrkomfort sowie die erreichbaren Geschwindigkeiten erhöhen. Ein Beispiel ist das Projekt „Next Generation Train“ (NGT) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), das mit elektrisch angetriebenen und gesteuerten Einzelrädern völlig neue fahrdynamische Möglichkeiten bieten soll.

Der NGT ist ein zweistöckiger Hochgeschwindigkeitszug, dessen Mittelwagen nicht die üblichen Drehgestelle mit zwei Achsen, sondern vier Einzelräder besitzen. Je ein Paar Einzelräder hängt in einem eigenen Fahrwerk, was eine elektronische Steuerung dieser Räder erfordert. Ein Radsatz zentriert sich automatisch innerhalb der beiden Schienen, bei Einzelrädern muss die Spurweite geregelt werden. Auf der anderen Seite kreischen solche Räder nicht beim Fahren über enge Gleisbögen und die Federung lässt sich besser regeln, was den Fahrkomfort erhöht.

Simpack Model Darstellung des NGT
Simpack Model Darstellung des NGT

Gleichzeitig ist jedes Rad mit einem 260 kW starken Antriebsmotor ausgestattet, der direkt mit dem Rad gekoppelt ist. Die Traktionsmotoren dienen zudem als Aktuatoren für aktive Spurführung und radiale Steuerung. Die Eisenbahnspezialisten des DLR simulierten die neue Fahrwerkskonfiguration mit Simpack.

Es zeigte sich, dass mit einer aktiven Regelung der Spurführung – die den Wagen lediglich über unterschiedliche Beschleunigung der beiden Räder einer Achse auf der Schiene zentriert – sich der Wagen sehr viel genauer in der Spur halten lässt, was nicht nur in einem Komfortgewinn, sondern auch mehr als 50 Prozent geringerem Verschleiß am Rad resultiert. Auch bei einer Geschwindigkeit von 400 km/h erreicht der NGT einen sehr hohen Komfort, der sich je nach Sitzposition im Wagen bis zu 25 Prozent im Vergleich zu heutigen Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen verbesserte.

Aktueller Forschungsschwerpunkt ist ein Sensor, der die Position eines Rads relativ zur Schiene unter den sehr harten Alltagsbedingungen des Schienenverkehrs zuverlässig erkennen kann und damit die Eingangsgröße für die mechatronische Spurführung liefert. Das DLR ist zuversichtlich, dass dieser Sensor in naher Zukunft entwickelt werden kann. Die umfangreichen Simulationen in Simpack haben jedenfalls nicht nur bewiesen, dass die Idee der unabhängigen Radsteuerung richtig ist, sondern auch wertvolle Tipps für die Umsetzung geliefert, die mit dem Aufbau eines M1:1 Prototypen dieses Fahrwerks bis 2022 gerade in eine neue Phase eintritt.

Simulation und virtuelle Testfahrten tragen entscheidend dazu bei, dass mehr Menschen ihr Auto stehen lassen und damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz liefern. Der mangelnde Komfort und das typische Rattern im Zug werden jedenfalls bald nicht mehr als Ausrede gelten. Der Zug der Zukunft rattert nicht, er schießt mit 400 km/h wie ein fliegender Teppich über die Strecke und wird damit zur echten Alternative für weite Strecken. Nicht nur bezogen auf den Individualverkehr per PKW, sondern auch im Abgleich oder als Ergänzung zum Flugverkehr. So rücken die Verkehrsmittel nicht nur näher zusammen, sondern Mobilität hat eine echte Chance auch insgesamt nachhaltiger zu werden.

Nicole Blum

Nicole Blum ist Advocacy Marketing Manager bei Dassault Systèmes. Nicole ist Marketingprofessional und begeistert von den Möglichkeiten der Simulation. Nicole ist Teil des SIMULIA Teams am Standort Gilching, ist Markenbotschafterin für SIMULIA und nicht nur in Sachen Events, sondern bei verschiedensten Simulationsthemen verknüpft mit nationalen und internationalen Kollegen aus dem Dassault Systèmes Umfeld.