Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) erforscht im NGT-Projekt (Next Generation Train) Schienenfahrzeuge einer zukünftigen attraktiven intermodalen Mobilität mit weniger Verkehr. Die Kollisionssicherheit der innovativen Schienenfahrzeuge ist dabei ein wichtiger Aspekt. Deshalb entwickelt und demonstriert das DLR als Teil eines gesamtheitlichen Crashkonzeptes für Triebwagenzüge ein innovatives Crashkonzept für die Mittelwagen und Triebköpfe (Abbildung 1). 

Abbildung 1: Energieumwandlungszonen (farblich hervorgehoben) eines NGT Ultra-Hochgeschwindigkeitszuges, mit sicheren Fahrgastbereichen (grau), Crashmodulen der Mittelwagen in blau (aus Darstellungsgründen nur 1 End- und 1 Mittelwagen dargestellt, Endwagen je 64 t Besetztmasse, Mittelwagen je 32 t Besetztmasse)

Ein Crashmodul der Mittelwagen (Abbildung 2) befindet sich dabei an jedem Mittelwagenende, d.h. eine Crashzone besteht insgesamt aus zwei gespiegelten Crashmodulen.

Abbildung 2: Aus dem Wagenkasten entnommenes Wagenkastenende mit daran befindlichem Crashmodul, Energieumwandlungskomponenten farblich hervorgehoben.

Zur Energieaufnahme werden Energieumwandlungskomponenten nach dem Prinzip der Verjüngung von Rohren eingesetzt (farblich hervorgehoben). Für diese wird eine Stahllegierung mit hoher Festigkeit und gleichzeitig hoher Dehnbarkeit verwendet, um das Prinzip effizient zu nutzen. Ziel ist die Umsetzung eines effizienten, leichten, platzsparenden und strukturell mittragenden Crashkonzepts für die Mittelwagen in metallischer Bauweise. Aufbauend auf den Ergebnissen der Entwicklung und zur Gewinnung weiterer Erkenntnisse wurde ein Demonstrator im Maßstab 1:1 erstellt (Abbildung 3), um die Funktionalität der Crashzonen nachweisen und die Energieabsorption quantifizieren zu können. Die relevanten Schnittstellen zu geeigneten Versuchswagen (adaptierte Güterwagen mit ca. 80 t) wurden dabei berücksichtigt. Aufgrund der konzipierten Höhe von etwa 4,4 m des NGT- Doppelstock-Wagenkastens und der begrenzten Höhe der Versuchswagen wurde ein repräsentativer Ausschnitt aus dem Crashmodul herausgegriffen (Untergestell und Mittelbodenebene). Der Demonstrator bildet die strukturellen Eigenschaften des Wagenendes ab und verfügt über zusätzliche in Querrichtung verlaufende I-Träger (als Adapter), um den Demonstrator an den Messrahmen des verwendeten Versuchswagens montieren zu können.

Abbildung 3: Demonstrator als Ausschnitt aus dem Mittelwagen-Crashmodul

Der Versuch erfolgte, indem ein Versuchswagen mit einer Rammplatte an der Wagenstirnwand auf einen anderen stehenden Versuchswagen mit dem angebrachten Demonstrator-Crashmodul auffuhr (Abbildung 4). Die Aufprallgeschwindigkeit betrug 18,5 km/h. Dies entspricht mehr als 50 % des Wertes nach der Norm DIN EN 15227 (36 km/h). Laut dieser Norm ist dies für die Verifizierung des Verhaltens eines Crashmodules ausreichend, da das Energieumwandlungsverhalten und auch die Energieumwandlungskapazität im Versuch gemäß den Vorgaben bestätigt werden konnten.

Bei dem erfolgreichen Versuch wurde eine Energie von etwa 500 kJ vom Demonstrator umgewandelt, wobei ein weiterer Reststauchungsweg als Sicherheitsreserve bestehen blieb. Dabei war eine kontrollierte Energieaufnahme durch die Energieumwandlungskomponenten festzustellen.

Basierend auf Ergebnissen kann ein Crashmodul in dieser Konfiguration eine Energie von 750 kJ aufnehmen, d.h. für eine Crashzone der Mittelwagen bestehend aus 2 Crashmodulen ist eine Energieaufnahme von 1,5 MJ möglich.

Abbildung 4: Demonstrator moniert an einem Versuchswagen (ca. 80 t) mit entsprechender Messeinrichtung (Kraftmesszellen, DMS, Seilzug-Wegaufnehmer, Hochgeschwindigkeits-Kameras).

Die anhand des Crashtests gewonnenen Ergebnisse wurden dazu genutzt, einen Abgleich mit einem bestehenden Crash-Simulationsmodell der Crashzone der NGT Mittelwagen durchzuführen. Dadurch konnte nachgewiesen werden, dass die mit diesen Crashmodulen ausgestatteten Mittelwagen des NGT mit einer Besetztmasse von 32 t und einer Kollisionsgeschwindigkeit von 36 km/h die normativen Anforderungen erfüllen würden. 
Das Vorgehen trägt dazu bei, Impulse für die Entwicklung von Crashstrukturen zukünftiger Schienenfahrzeuge zu setzen.

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