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Projektbeschreibung:

Das stationäre Ladesystem soll zur punktuellen Energieversorgung von batteriebetriebenen Zügen genutzt werden, welche auf nicht elektrifizierten Bahnstrecken eingesetzt werden. Diese Ladestationen sollen perspektivisch an den strategisch wichtigen Punkten entlang einer Bahnstrecke im Bahnhofsbereich positioniert werden, um die notwendige Streckenabdeckung mit der begrenzten Batteriekapazität der Züge zu gewährleisten. Die Stromzuführung wird durch eine dafür errichtete, Oberleitungsstromschiene realisiert, die Rückstromführung erfolgt über die Schiene. Als Versorgungsspannung werden die in Deutschland üblichen 15 kV gewählt. Da ein Stromabnehmer im Stand maximal 80 A führen darf, ist die maximale Leistung pro Stromabnehmer auf 1,2 MVA begrenzt. Diese technischen Parameter bieten sich an, da alle batteriebetriebenen Triebwagen serienmäßig mit Pantographen ausgestattet sind. An den Zügen ist demnach keine technische Änderung mehr nötig und das Andocken funktioniert schnell und unkompliziert. Zudem lässt sich über eine Oberleitungsstromschiene eine wesentlich höhere Leistung als z.B. über Steckerverbindungen, die nur 1 kV führen können, übertragen. Batterieelektrische Triebwagen können prinzipiell eine Frequenz von 16,7 Hz als auch von 50 Hz beherrschen, das stationäre Ladesystem soll mit der unüblichen Frequenz von 50 Hz arbeiten. Dies widerspricht der Norm für Fahrdrahtspannungen (EN 50163), ist aber zugleich die große Innovation des Projekts und Kern der Entwicklung, da das Beibehalten der Frequenz des vorgelagerten Mittelspannungsnetzes eine Reihe technischer und wirtschaftlicher Vorteile bietet. Die einphasige Last der Triebwagen wird mit Hilfe eines speziellen Symmetrierumrichters und eines Spezialtransformators gleichmäßig auf die drei Phasen des speisenden Netzes aufgeteilt, sodass die Anforderungen des Netzbetreibers hinsichtlich der Netzsymmetrie erfüllt werden. Die Ladevorgänge erfolgen nur im Stillstand. Für diese Technologie wird ein Prototyp entwickelt, der in Annaberg-Buchholz Süd zunächst in einer Pilotphase erprobt und anschließend in den regulären Betrieb überführt werden soll.

Projektinformationen:

Status: Kooperationsvertrag geschlossen; Baubeginn ab November 2022

Partner:

• Smart Rail Connectivity Campus gGmbH
• Technische Universität Dresden, Professur Elektrische Bahnen
• F&S PROZESSAUTOMATION GmbH
• DB Energie GmbH
• Rail Power Systems GmbH
• Verkehrsverbund Mittelsachsen GmbH
• DB RegioNetz Infrastruktur GmbH Erzgebirgsbahn

Projektbeschreibung:

Im Eisenbahnsektor gilt wie auch in anderen Sektoren das verkehrspolitische Ziel, Dieseltriebfahrzeuge durch Fahrzeuge mit alternativen Antriebstechnologien zu ersetzen. Dies hätte zur Folge, dass prinzipiell mehr regenerative Primärenergieträger genutzt werden können, dass der Bedarf fossiler Energiequellen sinkt und weniger lokale Emissionen anfallen. Eine vollständige Elektrifizierung aller Bahnstrecken ist in diesem Zusammenhang als äußerst unwahrscheinlich anzunehmen, da diese mit sehr hohen Kosten und (Personal-)Aufwand verbunden wäre und somit kurz- und mittelfristig nicht umsetzbar ist. Hauptgrund ist, dass eine Elektrifizierung auf schwach ausgelasteten Strecken in der Regel nicht wirtschaftlich ist. Die Antriebstopologien von Hybridtriebfahrzeugen unterscheiden sich mehr oder weniger stark von den etablierten Topologien. Das bedeutet, dass zusätzliche Komponenten hinzukommen (z. B. Brennstoffzellen, Akkumulatoren) und andere entfallen (z. B. Dieselmotoren, Getriebe mit veränderbarer Übersetzung). Die Topologien von Wasserstofftriebzügen und Dieseltriebzügen unterscheiden sich somit grundlegend, während der einzige Unterschied zwischen einem herkömmlichen elektrischen Triebzug und einem Oberleitungs-Batterie-Hybridzug lediglich der zusätzliche Akkumulator am Gleichspannungszwischenkreis ist. Daher benötigen alternative Triebfahrzeuge abhängig von ihrer Topologie speziell zugeschnittene Energiemanagementsysteme. Dieses Projekt befasst sich mit Wasserstofftriebzügen. Ziel ist es, ein Energiemanagement-System zu entwickeln, das im Zusammenspiel mit Fahrerassistenzsystemen, die bereits jetzt Soll-Geschwindigkeitsprofile ermitteln, eine optimale Strategie zum Zusammenwirken der Komponenten (v. a. Brennstoffzelle und Puffer-Akkumulator) ausgibt. Hierbei werden insbesondere Aspekte der energetischen Effizienz, aber auch Aspekte der Degradation und somit der Lebensdauer der Komponenten in Abhängigkeit von der Betriebsstrategie betrachtet.

Projektinformationen:

Status: in Bearbeitung

Laufzeit: 01/2021 – 12/2023

Förderprogramm: ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Partner:

• Smart Rail Connectivity Campus gGmbH
• Ident.tec GmbH
• TU Chemnitz mit der Professur für alternative Fahrzeugantriebe

Projektbeschreibung:

Die fortschreitende Digitalisierung des Bahnbetriebs bringt höchste Anforderungen an die Konnektivität, z. B. in Bezug auf Bandbreite und Zuverlässigkeit, mit sich. Da das aktuelle 2G-basierte Bahnmobilfunksystem GSM-R diese Anforderungen nicht erfüllt, wird das 5G-basierte Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) eingeführt werden. Ausgehend von diversen Aktivitäten zur Entwicklung und Standardisierung von FRMCS müssen weitere technische Herausforderungen bewältigt werden, um FRMCS für den digitalisierten Bahnbetrieb einsatzfähig zu machen. Im Projekt werden daher Schlüsseltechnologien untersucht, entwickelt und demonstriert, um ein grünes, widerstandsfähiges und zukunftssicheres FRMCS-System über zwei Pfade zu erreichen:

1. Effiziente Nutzung des verfügbaren RMR-Frequenzspektrums
2. Ausweitung von FRMCS auf zusätzliches öffentliches Frequenzspektrum über eine hybride Netzwerkarchitektur

Innerhalb des Projektes 5G-RACOM bearbeitet die TU Chemnitz das Teilvorhaben “Hybrides 5G-Funknetz”. Ziel ist es, ein übergreifendes Kommunikationsnetzwerk zwischen dem privaten, bahnseitigen 5G-Funknetz und dem öffentlichen 5G-Funknetz zu spezifizieren, zu implementieren und zu testen. Die Kopplung soll für die Applikation eine mehrkanalige Kommunikation mit nahtlosen Wechseln der Kanäle in Echtzeit und mit definierten Qualitätsparametern ermöglichen. Die sich mit dem hybriden 5G-Funknetz ergebenden Potenziale sollen mit Demonstrator-Anwendungen innerhalb des Projektes vorgestellt werden.

Projektinformationen:

Status: in Bearbeitung

Laufzeit: 12/2022 – 11/2025

Partner:

• Technische Universität Chemnitz mit den Professuren für Nachrichtentechnik und für Kommunikationsnetze
• DB Netz AG
• Kontron Transportation Deutschland GmbH
• Funkwerk Systems GmbH
• Technische Universität Ilmenau

Förderprogramm: Internationale Kooperationsprojekte (Bilaterale deutsch-französische Kooperationen) zum Thema “Private 5G-Netzwerke für die Industrie”

Projektbeschreibung:

Übergeordnetes Ziel ist es, Beiträge zur Innovation, Automatisierung und Digitalisierung im Schienenverkehr zu leisten. Das Projekt besteht dazu aus drei Teilprojekten:

Teilprojekt 1: Testmanager, Forschungskoordinator und Netzwerkmanager

Ziel des Teilprojektes ist die Unterstützung des operatives Funktionierens des SRCC als gesamthaftes Innovationssystem durch die Schaffung zentraler Innovationsstellen für die Wahrnehmung koordinierender Managementaufgaben. Dies betrifft einen Testmanager (zur Koordination des Einsatzes der Forschungsinfrastruktur im Rahmen von Forschungsprojekten), einen Forschungskoordinator (Koordination der Forschungspartner und -aktivitäten) und einen Netzwerkmanager (Ausbau des institutionalierten SRCC-Netzwerks, Verstetigung und Intensivierung der Zusammenarbeit der Netzwerkpartner).

Teilprojekt 2: Mensch-Technik Interaktion im Bahnbetrieb – Untersuchung Train Monitoring and Control psychologisch und technisch (TCM PT)

Ziel dieses Teilprojektes ist die interdisziplinäre Untersuchung und prototypische Umsetzung der Mensch-Technik-Interaktion (Teleoperation) im Bahnbetrieb (mit Fokus auf Kognition, Usability, Ende-zu-Ende-Latenz und Echtzeitverhalten sowie Ereignisidentifikation und -anzeige), um zur Automatisierung des Schienenverkehrs beizutragen.

Teilprojekt 3: Virtualisierung von Balisen(teil-)funktionen durch Fiber Optic Sensing (VdFOS)

Mit der Virtualisierung von Balisen(teil-)funktionen auf Basis des Fiber Optic Sensing wird in diesem Teilprojekt ein Ansatz zur Digitalisierung der Leit- und Sicherungstechnik erforscht (inkl. Schnittstellendefinition, Algorithmenentwicklung und -implementierung), um langfristig die Streckenkapazitäten erhöhen zu können.

Projektinformationen:

Status: in Bearbeitung

Laufzeit: 01/2024 – 12/2026

Partner:

• Technische Universität Chemnitz mit den Professuren:
• Professur Allgemeine Psychologie und Human Factors (Teilprojekt 2)
• Professur Betriebssysteme (Teilprojekt 3)
• Professur Mensch und Technik (Teilprojekt 2)
• Professur Nachrichtentechnik (Teilprojekte 2 und 3)
• Professur Rechnerarchitekturen und -systeme (Teilprojekt 2)
• Professur Unternehmensrechnung und Controlling (Teilprojekt 2)
• Zentrum für Wissens- und Technologietransfer (Teilprojekte 1 und 2)

• Smart Rail Connectivity Campus e. V.
• Frauscher Sensortechnik Deutschland GmbH
• DB InfraGO AG

Förderprogramm: Deutsches Zentrum Mobilität der Zukunft, DZM – 1. Förderphase

Projektbeschreibung:

Um zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Entlastung der Straßeninfrastruktur mehr Transportleistungen auf die Schiene zu verlagern, muss der Schienengüterverkehr effizienter und flexibler werden. Der Rangierprozess nimmt hierbei eine zentrale Rolle ein, leidet jedoch zunehmend unter einem Personalmangel. Zudem fehlt es an Voraussetzungen zur Umsetzung von digitalen Lösungen oder Automatisierungsfunktionen. Ziel des Projektes ist daher die Weiterentwicklung eines Demonstrators für ein Assistenzsystem für Rangierfahrten in der letzten Meile bis TRL 7. Moderne Sensorik wird dazu in einem tragbaren Sensormodul an dem letzten Waggon einer Rangierabteilung befestigt und ermöglicht es dem Lokrangierführer, auch ohne einen Rangierbegleiter geschobene Fahrten durchzuführen. Dies dient dazu, die erforderlichen Ressourcen in der letzten Meile zu reduzieren, die Sicherheit im Rangierbetrieb zu erhöhen und die Basis für einen autonomen Eisenbahnbetrieb zu schaffen.

Projektinformationen:

Status: beantragt

Partner:

• Technische Universität Chemnitz mit der Professur für Nachrichtentechnik und mit dem Zentrum für Wissens- und Technologietransfer
• Westfälische Lokomotiv-Fabrik Reuschling GmbH & Co. KG
• IKADO GmbH
• Thyssenkrupp Steel Europe AG (assoziiert)

Förderprogramm: Bundesprogramm “Zukunft Schienengüterverkehr”, Förderlinie FL 1 – Testfelder und Pilotprojekte