Zug der Zukunft

Mit Tempo 300 braust heute der ICE3 auf Hochgeschwindigkeitsstrecken quer durch Deutschland. Der Energieverbrauch entspricht pro Fahrgast weniger als drei Litern Treibstoff auf 100 Kilometer. Trotz dieser hohen Effizienz befindet sich der Schienenverkehr in harter Konkurrenz zu Flugzeug und Auto. Daher haben sich neun Institute des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Ziel gesetzt, den Energiebedarf zu halbieren. Mit neuen Konzepten zur Aerodynamik, zu Fahrwerken und Reisekomfort arbeiten sie seit 2008 am Zug der Zukunft, dem Next Generation Train (NGT). „In den kommenden 15 Jahren wird das Verkehrsaufkommen weiter stark anwachsen“, sagt Dr. Joachim Winter, Leiter des NGT-Projekts am DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart. Die Schiene hat dabei die Chance, ihren Anteil gegen über Luft und Straße nicht nur zu halten, sondern auch auszubauen. Dafür strebt das NGT-Projekt an, nicht nur den Energieverbrauch pro Passagier zu minimieren, sondern auch die zugelassene Spitzengeschwindigkeit auf 400 km/h zu erhöhen.

Gleichzeitig sollen die Passagiere bequem reisen und in Ruhe arbeiten und lesen können, so dass es darum geht, Geräuschentwicklung und Rüttelbewegungen zu minimieren. Die Basis für all diese verschiedenen Ziele ist eine kosteneffiziente, modulare Bauweise der zukünftigen Triebzüge. Die ersten Designstudien konnten die DLR-Forscher bereits präsentieren: So werden im NGT die Fahrgäste auf zwei Ebenen ihren Sitzplatz finden – ähnlich wie heute schon bei den deutlich langsameren Regionalzügen. Die derzeit gebräuchlichen Fahrgestelle mit starren Achsen könnten einem Radsatz weichen, der mit „intelligenter“ Mechanik und Elektronik ausgestattet ist. Die Einzelräder sollen dann in den Wagenkasten integriert und über leistungsstarke Radnabenmotoren angetrieben werden. „Vor allem brauchen wir für den NGT einen konsequent neuen aerodynamischen Entwurf“, sagt Winter. Diese Aufgabe fordert in erster Linie das Team um Sigfried Loose vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen heraus. Mit einem der modernsten Windkanäle Europas und aufwändigen Strömungssimulationen nähern sich die Wissenschaftler den Grenzen des Machbaren. Das Ziel: hohe dynamische Stabilität und Fahrsicherheit bei gleichzeitig geringer Lärmbelastung im Innern des Zuges. Eine wichtige Rolle wird dabei die neue Göttinger Tunnelversuchsanlage spielen. „Hier werden wir ab August reale Zugmodelle bei Tempo 360 und Seitenwind untersuchen können. So etwas gibt es weltweit bisher nirgends“, sagt Aerodynamiker Loose.

Da der NGT aus Effizienzgründen konsequent im Leichtbau entstehen soll, wird es zudem schwieriger, ihn bei hohen Geschwindigkeiten auf der Schiene zu halten. Die Auftriebskräfte könnten auf rasanter Fahrt so stark werden, dass der Zug ohne geeignete Maßnahmen die Boden- oder genauer die Schienenhaftung verliert. „Die Bodenhaftung könnten wir beispielsweise mit aktiven, verstellbaren Spoilern verbessern“, verdeutlicht Loose. Trotz des geballten Fachwissens in den am NGT-Projekt beteiligten Instituten, werden die DLR-Forscher alleine keinen Zug der Zukunft bauen können. Aber ihre Expertise von Aerodynamik und Leichtbau, Fahrwerken und Materialverschleiß an den Rädern bis hin zum Energiemanagement steht bei den Zugbauern der Industrie hoch im Kurs. „Wir haben derzeit einen Kooperationsvertrag mit Bombardier“, sagt Loose. Doch auch andere Hersteller wie Siemens oder Alstom können auf die DLR-Ergebnisse zugreifen. Je nach Fortschritt der aktuellen Arbeiten und Engagement von Industrie und Bahngesellschaften könnten schon im kommenden Jahrzehnt europäische Hochgeschwindigkeitszüge auf bis zu Tempo 400 im Linienverkehr beschleunigen.