Bahn 30.10.1998, 17:19 Uhr

ICE der Zukunft gewinnt schon Konturen

der ICE 3 der Deutschen Bahn. Vor 2000 nicht im Einsatz – doch schon heute gewinnt sein Nachfolger Konturen.

Die Messe „InnoTrans“ und der Weltkongreß zum Thema Hochgeschwindigkeit „Eurailspeed“ rückten Berlin vom 28. bis 30. Oktober in den Mittelpunkt der Verkehrstechnik. Im Bereich Hochgeschwindigkeitsverkehr (HGV) war der ICE 3 ein Ausstellungs- und Gesprächsschwerpunkt. Er wird zwar erst 2001 bei der Deutschen Bahn (DB) in Betrieb gehen, und doch nimmt bereits heute sein Nachfolger auf dem virtuellen Reißbrett Konturen an. „HGV 2010“ oder „NTG“ (Next Train Generation) heißt das DB-Zukunftsprojekt. Bestechend: die Fülle technischer Innovationen. Was sich die Deutsche Bahn vom ICE des 21. Jahrhunderts erhofft, wissen ihr Technologie-Chef Roland Heinisch und der Leiter des Münchener DB-Forschungszentrums Dietmar Lübke: mehr Wirtschaftlichkeit, mehr Kundennutzen und mehr Produktivität. Im aktuellen Forschungs- und Entwicklungsplan, dem „FE-Plan 98“, liest sich das so: „Fahrzeitgewinn auf Neu- und Altbaustrecken, Senkung der Lebenszykluskosten, Verbesserung der Komfortmerkmale für die Reisenden und Umweltverträglichkeit“. Dem Zukunftszug ins Lastenheft schrieben Heinisch und Lübke im Vergleich zum ICE 1 technisch äußerst ehrgeizige Ziele: 50 % höhere Beschleunigung, Reduktion der Masse je Sitzplatz um 50 %, Senkung der Lebenszykluskosten auf 65 %, Komfortverbesserungen durch die Halbierung des Schwingungsniveaus, Schallpegelreduzierung bei Tempo 350 auf das Niveau eines mit 280 km/h fahrenden ICE 1 sowie einen Energieverbrauch bei 350 km/h, der 2,5 l Benzin pro 100 Personenkilometer entsprechen soll. Unterm Strich, so das FE-Duo, will die Bahn auf diese Weise ihre Produktivität verdreifachen. Keine leichte Aufgabe für die Unternehmen der Bahnindustrie, die bei der Entwicklung des übernächsten ICE mit der DB in einem Boot sitzen. Vor Jahren bereits bildeten Bahn, Siemens Verkehrstechnik, Adtranz und die nun zu Bombardier gehörende DWA eine Arbeitsgemeinschaft, die in Kooperation mit der DB-Tochter DE-Consult und dem Berliner Institut für Bahntechnik eine vergleichende Untersuchung und Bewertung innovativer Zugkonzepte vornahm. Vorläufiges Ergebnis: In einer Machbarkeitsstudie favorisierte die Runde 1996 den „Gliederzug mit elf Wagen und Jakobs-Drehgestellen“ sowie 17 t maximaler Achslast als Basis künftiger Schienenflitzer. Ein Befreiungsschlag, denn in Verbindung mit dem Netz-21-Konzept der DB, das wie in Frankreich eine Entmischung von HGV und langsameren Verkehren vorsieht, soll dies vor allem kostengünstige betriebliche Lösungen auf Trassen mit Steigungen von bis zu 40 %% erlauben. Zum Vergleich: Triebkopfzüge bewältigen lediglich 20 %%. Gleichzeitig markierten die Vordenker „unabhängig vom Zugkonzept“ weiteren Forschungs- und Entwicklungsbedarf „bei den Systemen Wagenkasten, Drehgestell und Antrieb sowie deren Komponenten“. Es handelt sich dabei um strategische Weichenstellungen, wie Gerhard Kratz, Leiter HGV-Marketing und Vertrieb bei Adtranz in Hennigsdorf, bestätigte: „Das sind Schlüsseltechnologien für die Bahn von morgen“. Als Trendsetter betrachten die Hennigsdorfer Entwickler ein ganzes Bündel von Innovationen für die in der Machbarkeitsstudie fokussierten HGV-Systeme und -Komponenten. Die wichtigsten: neue Materialien für Wagenkästen und Drehgestelle, Aktuatoren und Sensoren zur aktiven Steuerung von Teilsystemen, neue Antriebstechniken und der „intelligente Stromabnehmer“. Das Systemhaus Adtranz setzt laut Kratz im Wagenkasten-Leichtbau auf Kohle- und Glasfaser-Verbundwerkstoffe und verbindet diese mit neuen modularen Fertigungsmethoden auf der Basis der im Frühjahr vorgestellten Produktplattformen des Unternehmens. Der Grund: Druck- und stoßfester sowie Crash-sicherer ausgelegt, senken Werkstoffverbunde das Gewicht künftiger ICE-Mittelwagen gegenüber heutigen um mehr als 20 %. „Das erhöht die Wirtschaftlichkeit des Rollmaterials, schont die Gleisanlagen und ermöglicht mehr Reisekomfort“, so Kratz. Außerdem erlaubten die neuen Werkstoffe variable Lösungen im Innen- wie Außendesign der Schienenflitzer. Bei den Laufwerken verweist der Adtranz-Mann auf die Losrad-Drehgestelle und die für den HGV angepaßte elektrische Neigetechnik seines Hauses. Während die Losradtechnik schon im ICE 3 zum Einsatz komme und sich vor allem durch geringen Verschleiß, den Verzicht auf Schlinger- oder Drehdämpfer und die Entkopplung von Drehgestell und Wagenkasten auszeichne, stelle die Drehgestellplattform ein echtes Novum dar. Sie verbinde Verbundfaser- und metallische Werkstoffe miteinander und besitze aktive Feder- und Dämpfungselemente sowie eine integrierte Radsatzführung. „Geregelte, vertikal und seitlich wirkende Aktuatoren ersetzen in diesem Drehgestell die passive Sekundärfederung und -dämpfung“, erläuterte Kratz. Die integrierte Primärfederung reduziere das Gewicht und die unabgefederten Massen. Erste Dauertests hätte das neuartige Drehgestell mit Erfolg bestanden. Auch im Bereich der Antriebe warten die ICE-Bauer mit Neuerungen auf. Das Ziel: eine hochintegrierte, leistungsfähige Antriebskette, die die heute üblichen Antriebsmassen radikal abspeckt. Dazu kommen modulare Stromrichter (MPC) unter Verwendung von IGBT-Schaltelementen (Integrated Gate Bipolar Transistor). Kaskadenartig geschaltet und mit „innovativer Potentialtrennung und Schwingkreissteller samt Softkommutierung“ (Kratz) versehen, ersetzen die IGBTs die schweren Transformatoren. Das neue Umformerkonzept – Adtranz-Bezeichnung: Mittelfrequenz-Transformator (MF-Trafo) – spart dem Unternehmen zufolge erheblich an Gewicht ein und weist geringere Verluste auf als konventionelle Trafos. Mit neuentwickelten Antrieben bräuchten zukünftige ICE keine Getriebe mehr Kommt der gleichfalls dort in der Entwicklung begriffene Transversal- oder Magnetflußmotor voran, wollen ihn die Techniker mit dem MF-Trafo und der kompakten Leistungs- und Steuerelektronik zu einem Antriebspaket verschmelzen. Der Clou: Dank der platzsparenden Bauart und der hohen Leistungsausbeute dieses Bahnmotors bräuchte der ICE kein Getriebe mehr. Denn die Maschinen mit transversalem Magnetkreis und geänderter Stromführung wirken als Direktmotoren unmittelbar auf die Radsatzwellen des Triebdrehgestells. Dadurch sinke das Antriebsgewicht von heute 6,7 kg/kW um gut die Hälfte auf rund 3,5 kg/kW, hieß es. Damit die bis zu 350 km/h schnellen ICE der Zukunft stets zuverlässig am stromspendenden Fahrdraht hängen, haben sich die Konstrukteure einen völlig neuen Dachstromabnehmer einfallen lassen. Windschlüpfrig geformt, verrichtet er seine Arbeit leise, mit gleichbleibend konstanter Kontaktkraft und extrem funkenarm. Das senkt den Verschleiß von Fahrdraht und Schleifstück. Gerhard Kratz lüftete das Geheimnis des „intelligenten“ Stromabnehmers: „Computerüberwachte Sensoren messen und kontrollieren die Einfederung des Pantographen bzw. die Kraft der Schleifleiste am Fahrdraht. Der Rechner vergleicht die Werte mit der Soll-Regelgröße. Bei Abweichungen gibt er in Sekundenbruchteilen den Befehl zum Gegensteuern an die elektrisch geregelten Stellglieder des Stromabnehmer.“ JÜRGEN HEINRICH

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  • Jürgen Heinrich

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