Mehr Tempo: Hochgeschwindigkeitszüge mit länderübergreifender Kompatibilität
Im kommerziellen Betrieb sollen die Züge der Bauart nach immer schneller werden, aber die Interoperabilität in Bezug auf die Oberleitungen variiert von Land zu Land, was letztlich Zeitverlust und Kosten bei der Genehmigung neuer Fahrzeugtypen bedeutet. Der auf dem Zugdach montierte Dachstromabnehmer nimmt den Strom aus der Oberleitungsanlage ab. Die Kompatibilität von Stromabnehmer und Oberleitungsanlage ist somit ein wichtiger Faktor, wenn es um die Realisierung von Interoperabilität geht. Wissenschaftler initiierten deshalb das EU-finanzierte Projekt PANTOTRAIN ("Pantograph and catenary interaction total regulatory acceptance for the interoperable network"), um die derzeit üblichen Leitungserprobungsmethoden für Dachstromabnehmer durch eine optimierte Kombination aus Simulation, Modelltests und Feldversuchen zu ersetzen. Die Arbeit konzentrierte sich auf die Vereinfachung des transnationalen Übereinkommens über Spezifikationen (Homologation) für Dachstromabnehmer und grenzüberschreitende Dienste. Die Teammitglieder entwickelten innovative Werkzeuge sowie neuartige Stromabnehmerbauformen, bei denen moderne Systeme zum Einsatz kommen, die mechanische und elektronische Systeme mit unterstützender Software kombinieren. Die Kontaktkraft an der Übergangsstelle zwischen Stromabnehmer und Oberleitung besteht aus einer statischen und einer aerodynamischen Komponente. Erstgenannte kann einfach in einem Labor oder einer Werkstatt gemessen werden, während letztere üblicherweise an der Leitung getestet wird. PANTOTRAIN wählte eine geeignete CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics, numerische Strömungsmechanik) der aerodynamischen Komponente einschließlich Kontaktkraft, Hebung des Fahrdrahts an den Masten und der vertikalen Bewegung der Kontaktstelle aus mehreren Algorithmen aus. Die Simulationsergebnisse wurden mit Prüfstandmessungen und Leistungstestläufen verglichen, wobei es zwischen allen drei Ansätzen zu ausgezeichneter Übereinstimmung kam. Die Wissenschaftler entwickelten überdies ein extrem genaues Vielkörpermodell eines Stromabnehmers, welches das nichtideale Verhalten der Gelenke simuliert, indem realistische Buchsen in das Modell einbezogen werden. Zwei Stromabnehmerprototypen mit aktiver bzw. intelligenter Steuerung, die sich automatisch über Sensoren und Aktoren anpasst, wurden gebaut und mit Simulationen und einem Prüfstand erprobt. Die PANTOTRAIN-Partner optimierten im Folgenden die Modelle für den Einsatz im Bereich der Konformitätsbewertungen. Die Forscher schlugen eine Homologationsübersicht vor, die Mittelwert und Standardabweichung der Kontaktkraft und Hebung sowie eine Richtlinie des Sicherheitsabstands bietet, die durch die Konformitätsbewertung erzielt wird. Innerhalb von fünf Jahren wird man die aktuelle technische Spezifikation für Interoperabilität (TSI) aktualisieren. PANTOTRAIN wird erwartungsgemäß Erkenntnisse liefern, die entscheidende Bedeutung für entsprechende Veränderungen der TSI und europäischer Normen haben und zu verminderten Zulassungskosten, verbesserter Interoperabilität und sicherem Bahnfahren hinführen werden.
