Tools


Siemens Worldwide

Das Magazin

Contact

Kontakt
Das Magazin
Abonnieren
Beim Projekt Automated Nano Transport System (ANTS) lassen sich Autarke Drive-Units mit nahezu beliebig ausgestatteten Funktions-Aufbauten kombinieren und finden autonom ihren Weg zum Ziel. © Designworks

Forschungsprojekt

Projekt Zu(g)kunft

Fernzüge wie der ICE sind längst Alltag für uns. Wie aber werden Züge übermorgen aussehen – sind gar völlig neue Konzepte denkbar? Siemens-Ingenieure und Wissenschaftler der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) arbeiten gemeinsam am Zug der Zukunft.

Wenn Siemens und die RWTH Aachen gemeinsam über neue Züge nachdenken, ist das weit mehr als eine Randnotiz im Tagblatt: Denn im sogenannten „Future Train“-Projekt arbeiten die Ingenieure und Wissenschaftler an nichts weniger als an der Zukunft des Schienenverkehrs. In ihrem Fokus stehen neue Technologien, innovative Werkstoffe, Entwicklungsmethoden und Fertigungsverfahren, aber auch die Entwicklung multimodaler Mobilitätskonzepte, die eine ganzheitliche Integration von Schienenverkehr und Individualverkehr ermöglichen sollen.

„Bei dieser Kooperation stehen zwei Pfade der Weiterentwicklung der Eisenbahn im Vordergrund“, präzisiert Jürgen Schlaht, Leiter Innovative Technologies Mainline Transport bei Siemens. „Zum einen haben wir mit der RWTH die evolutionäre Weiterentwicklung der klassischen Eisenbahn im Blick – hier speziell mit dem Fokus auf noch effizientere Entwicklungs- und Fertigungsmethoden.“ Hochintegrierte Funktionsmodule in „Plug and Play“-Fügetechniken sollen eine unerreichte Kombination aus Prozessvereinfachung und Kostensenkung auf der Herstellerseite bei gleichzeitiger Flexibilisierung in der Realisierung von Kundenwünschen ermöglichen.

ANTS soll den Bahnverkehr revolutionieren

Die zweite Entwicklungsschiene dagegen erfordert einige Vorstellungskraft: Das Projekt Automated Nano Transport System (ANTS) steht für eine noch weiter gehende Standardisierung der technischen Lösungen von  im höchsten Maße  individualisierbaren Schienenfahrzeugen, die sich mit 3D-Technologien flexibel fertigen lassen und hoch automatisiert selbstständig ihren Weg im vorhandenen Schienennetz finden. Mit anderen Worten: ANTS soll den Bahnverkehr revolutionieren.

„Wir haben eine ganzheitliche Methode entwickelt, die wir Advanced Business Innovation Model (ABIM) nennen“, sagt Jürgen Schlaht. „Es ist eine nutzenorienterte Analyse, mit der man strategisch erarbeiten kann, welche Anforderungen die unterschiedlichen Beteiligten haben und wie sie miteinander interagieren. Zusammen mit der RWTH Aachen überarbeiten wir derzeit die Datenbasis und verfeinern die Prognosemöglichkeiten.“ Beim ANTS-Projekt erwartet Schlaht hieraus fundierte Antworten auf die grundlegende Frage, welchen Nutzen etwa die Fahrgäste von einem Schienenfahrzeug der Zukunft wirklich erwarten – beispielsweise viel Komfort, mehr Flexibilität und höchste Individualität zum günstigen Preis. Verglichen mit dem Verkehrsmittel Auto, das mit uneingeschränkter und direkter Erreichbarkeit von Fahrtzielen, einfachster Reiseplanung und geschützter Privatsphäre punkten kann, schneidet die Bahn von heute hier weniger gut ab. Wie also lassen sich diese Anforderungen in Zukunft besser erfüllen?

Das ANTS-Konzept: Modular gedacht

Basis des ANTS-Projekts bilden zwölf Meter kurze, weitgehend autark operierende Triebfahrzeuge aus zwei Modulen: der sogenannten Drive-Unit und dem Funktions-Aufbau. „Die Drive-Unit kann man sich als lang gezogenes Drehgestell vorstellen“, erklärt Schlaht. „Einfach vier Räder und ein Rahmen, nur eben zwölf Meter lang.“ Hier sind aber auch Fahrmotoren eingebaut, Stromrichter und die Motorsteuerung, dazu Abstandssensoren, 360°-Kamera, Umfelderfassung und einiges mehr. „Mit der passenden Energiequelle versehen, könnte so eine Drive-Unit einfach losfahren.“ Diese mobilen Einheiten lassen sich mit nahezu beliebigen Funktions-Aufbauten kombinieren: mit Befestigungsvorrichtungen für 40-Fuß-Container, schlichten Wagenkästen mit Sitzen, Schnellrestaurants mit Sonnenterrasse – der Phantasie sind da kaum Grenzen gesetzt. Jürgen Schlaht: „Es ist auch denkbar, künftig Aufbauten per Online-Konfigurator zusammenzustellen und innerhalb weniger Tage im 3D-Druck zu fertigen.“

Nie gekannte Flexibilität

Insgesamt also ein Konzept, das enorme Flexibilität bringt: Die autarken Drive-Units sind in allen Fällen komplett identisch, können also kostengünstig in großer Stückzahl gefertigt werden. Die Funktionalität dagegen kann von Anwenderseite höchst individuell gewählt werden – gewissermaßen als Train-on-Demand: Heute bestellt, nächste Woche geliefert. „Die Technologie dazu gibt es heute schon“, versichert Schlaht.

Die eigentliche Besonderheit aber soll die „ANTS-Intelligenz“ sein.  Bei größerem Transportbedarf organisieren sich die kurzen, individuell einsetzbaren Einheiten für den gemeinsamen Teil einer Wegstrecke zu einem längeren Zugverband. Sie kennen ihr Ziel und steuern es fahrerlos an, schwärmen dann wieder aus, wenn sich ihre Schienenwege trennen. „ANTS kann dadurch die Schieneninfrastruktur besser nutzen und die Kapazität auf der Schiene erhöhen“, formuliert es Jürgen Schlaht. „Das ist wirklich Neuland – und es ist eine enorm spannende Entwicklung.“

ANTS-Züge suchen autonom den besten Weg zum Ziel

Der Hintergrund: Bahnen sind heute in der Regel nach Fahrplan unterwegs, auf Anschlusszüge abgestimmt und von Leitzentralen gesteuert. Mit Ausnahme stark frequentierter S-Bahnen und Metros, die im Abstand weniger Minuten aufeinander folgen, gibt es dadurch auf vielen Strecken große Leerlaufzeiten zwischen den fahrplanmäßigen Zügen, in denen der Schienenstrang ungenutzt bleibt. Die ANTS-Einheiten könnten sich dort einfach „dazwischenbuchen“, sagt Jürgen Schlaht: „Autonom gesteuert, können die Fahrzeuge direkt mit Weichen und Sicherheitssystemen kommunizieren, die Fahrstraßen zu ihrem Ziel selbst wählen und gewissermaßen untereinander klären, welche Einheit, welcher Zugverband einen Streckenabschnitt gerade nutzen darf.“

Intermodale Tür-zu-Tür-Verbindungen

Sogar der gewohnte Bahnhof könnte in Zukunft auf der Strecke bleiben. „Wenn wir die Menschen dazu bewegen wollen, für längere Fahrten statt des Autos die Bahn zu nehmen, müssen wir auch den Weg zum Zug komfortabler machen“, sagt Jürgen Schlaht.  Die Idee ist verlockend: Reisende starten direkt an der Haustür mit selbstfahrenden „Robo-Taxis“ oder „Robo-Bussen“ und fahren bequem zur nächsten ANTS-Station, vergleichbar mit einer heutigen Bus- oder Trambahn-Haltestelle. Dort besteigen sie einen der kompakten ANTS-Züge und reisen über Stadtbahn- und Eisenbahngleise weiter zum Zielort.

Noch sind es Ideen und Visionen, über die Siemens und die Aachener Wissenschaftler nachdenken. Doch sie zeigen: Die Eisenbahn bietet noch ungeahnte Entwicklungsmöglichkeiten – und gehört noch lange nicht aufs Abstellgleis.

Eberhard Buhl, München, Germany
Picture credits: © Designworks