Kontrollierte Verformung 10.08.2016, 12:00 Uhr

DLR entwickelt Crashkonzept für Züge der Zukunft

Ingenieure des DLR tüfteln an einem neuartigen Crashkonzept für Züge. Herzstück sind Deformationszonen. Sie sollen Passagiere bei einem Zusammenstoß schützen. 

Cockpit eines ICE. Das Crashelement des DLR soll die Energie eines Zusammenpralls so weit absorbieren, dass der Zug möglichst nicht entgleist und sich die Fahrgastbereiche so wenig wie möglich verformen. 

Cockpit eines ICE. Das Crashelement des DLR soll die Energie eines Zusammenpralls so weit absorbieren, dass der Zug möglichst nicht entgleist und sich die Fahrgastbereiche so wenig wie möglich verformen. 

Foto: Roland Holschneider/dpa

Die Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben Crashelemente konstruiert, die in den Türmodulen der Zugwaggons zum Einsatz kommen sollen. Sie bestehen aus einem Metallrahmen und mehreren in Längsrichtung verbauten Metallrohren.

Die Rohre nehmen bei einem Crash Energie auf – und zwar nach dem Prinzip der Verjüngung: Die Kraft einer Kollision schiebt dabei die zylindrischen Rohre durch einen enger werdenden Querschnitt. Dieser kontrollierte Verformungsvorgang nimmt einen Großteil der Bewegungsenergie aus dem Crash auf.

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Versuchswagen des DLR mit montiertem Crashelement. 

Versuchswagen des DLR mit montiertem Crashelement.

Quelle: DLR

Die Folge: Der Rahmen und die dahinter liegenden Bereiche bleiben bei einem Zusammenprall weitgehend intakt. So weit die Theorie.

Erfolgreicher Crashtest in Görlitz

Seine Feuertaufe hat das Crashkonzept bereits bestanden. Die DLR-Ingenieure hatten auf der Zugcrashanlage des TÜV Süd in Görlitz den Prototyp des Crashelements und Sensoren zur Messung der Energieströme an einen stehenden, 80 t schweren Güterkesselwagen montiert. Dann wurde es laut. Ein zweiter Güterkesselwagen, den eine Lokomotive auf 18,5 km/h beschleunigt hatte, prallte auf den Versuchswagen.

Zusammenprall auf einem Testgelände in Görlitz mit 18,5 km/h. Beide Waggons blieben intakt und bewegten sich auf der Schiene lediglich nach hinten. 

Zusammenprall auf einem Testgelände in Görlitz mit 18,5 km/h. Beide Waggons blieben intakt und bewegten sich auf der Schiene lediglich nach hinten.

Quelle: DLR

Nach wenigen Minuten war klar: Die Struktur hatte die Energie des Aufpralls so weit aufgenommen, dass keiner der Wagen eine größere Beschädigung erlitt. Der Versuchswagen hatte sich auf den Schienen einfach nach hinten bewegt.

Mit den Sensordaten des Zusammenpralls führen die Wissenschaftler derzeit eine Crashsimulation für einen ganzen Zug mit mehreren Waggons durch. Sie wollen damit die Crashtauglichkeit vollständig virtuell nachweisen und eine Grundlage für weitere Forschungsarbeiten und den Technologietransfer in die Industrie bilden.

Sicherheitskonzept für Züge der Zukunft

Für die Industrie könnte das Crashelement interessant sein. Denn das Thema Leichtbau spielt in Hinblick auf den Energieverbrauch auch bei Zügen eine immer größere Rolle. „Ziel unseres Ansatzes ist es, nicht nur das Crashkonzept hocheffizient und möglichst leicht zu machen, sondern auch die nachfolgenden Wagenstrukturen – also das Fahrwerk- und Fahrgastmodul“, erklärt DLR-Forscher Michael Zimmermann. „Durch das Crashkonzept wirken bei einer Kollision geringere Kräfte auf diese Bereiche. So können wir signifikant leichter bauen.“

Bei Zusammenprall schiebt die Kollionskraft die zylindrischen Rohre durch einen enger werdenden Querschnitt. Dieser kontrollierte Verformungsvorgang nimmt einen Großteil der Bewegungsenergie auf. 

Bei Zusammenprall schiebt die Kollionskraft die zylindrischen Rohre durch einen enger werdenden Querschnitt. Dieser kontrollierte Verformungsvorgang nimmt einen Großteil der Bewegungsenergie auf.

Quelle: DLR

Auch am Berliner Fraunhofer-Institut entstehen Konzepte für sicherere Züge. Die Forscher entwickeln Funksensoren für Zugräder. Sie erkennen kleinste Schwingungsänderungen und Materialermüdungen und alarmieren im Notfall den Lokführer. Das könnte Unglücke wie in Eschede verhindern. Am 3. Juni 1998 brach ein Rad des Intercity-Express 884. Der Zug raste mit 200 km/h gegen eine Betonbrücke und entgleiste. 101 Menschen kamen ums Leben.

 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitet als freiberuflicher Journalist für Zeitschriften und Onlinemagazine wie die VDI Nachrichten und Ingenieur.de.

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