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Intelligente Kapseln im Härtetest - Modellstrecke für Transportsystem CargoCap

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Kühlschränke und Getränkekisten jagen in computergesteuerten Kapseln durch Untergrundröhren - das klingt nach Science-Fiction, könnte aber schon bald Wirklichkeit werden. Das unterirdische Transportsystem CargoCap, entwickelt unter Federführung von Prof. Dr.-Ing. Dietrich Stein von der Fakultät für Bauingenieurwesen der Ruhr-Uni Bochum, soll die fünfte Alternative neben Straße, Schiene, Wasser und Luft werden. Ein Modell dieser geotechnischen Anwendung ist in der Ausstellung "In die Tiefe gehen" des Koordinierungsbüros GEOTECHNOLOGIEN zu bewundern. Nun steht ein wichtiger Schritt hin zur Realisierung dieser Vision bevor: CargoCap erhält schon bald die Möglichkeit, sich auf einer ersten Modellstrecke zu beweisen.

Ein Team aus Bauingenieuren, Maschinenbauern, Elektrotechnikern, Juristen und Wirtschaftswissenschaftlern der Ruhr-Universität lässt seit bereits sieben Jahren die stromlinienförmigen Kapseln, die "Caps" (vom englischen "capsule"), voll beladen durch Fahrrohrleitungen rollen - zumindest virtuell. Nun ist alles bereit für eine Probefahrt außerhalb des Computers. Die RWE Power AG stellt dem Lehrstuhl für Maschinenelemente und Fördertechnik der RUB Teile des stillgelegten Maschinenhauses des Heizkraftwerkes Bochum für fünf Jahre unentgeltlich zur Verfügung. Ingenieure der RUB um Juniorprofessor Jan Scholten errichten hier auf einer Fläche von insgesamt 1.200 Quadratmetern eine Modellstrecke im verkleinerten Maßstab 1:2. Diese Abweichung von der Originalgröße sei allerdings unproblematisch, so Scholten, der mit seinem Team die Anlage auch betreuen wird. Denn "viele Parameter können auf den Maßstab 1:1 hochgerechnet werden." Nur einige konstruktionsbedingte Abweichungen wie das höhere Leergewicht der Modellfahrzeuge oder ein anderes Schienenprofil gäbe es noch. Die Ingenieure begreifen dies jedoch eher als Chance, denn als Manko. "CargoCap ist im Originalmaßstab weder vollständig durchkonstruiert noch komplett technisch erprobt", betont Scholten. "Ein Ergebnis der Modellstrecke kann daher möglicherweise auch sein, dass die konstruktive Umsetzung von Teilaspekten wie z. B. der Schienenform überdacht werden muss."

Aerodynamisch geformtes CargoCap-Fahrzeug in einer Computersimulation

Aerodynamisch geformtes CargoCap-Fahrzeug in einer Computersimulation (c) LMF, Ruhr-Universität Bochum

Was dann auf Rundrohren oder quadratischen Vollprofilen dahinrollt ist eine kleine Revolution in Sachen Güterverkehr. CargoCap, das sind aerodynamisch geformte Fahrzeuge, die unter Tage alles, was auf zwei Euro-Paletten passt, mit durchschnittlich 36 Kilometern pro Stunde ans Ziel bringen sollen. Und dies nicht nur vollkommen unabhängig - da unterirdisch verlegt - vom alltäglichen Verkehrskollaps, sondern eben auch ohne weitere Belastung des oberirdischen Raums. Das interdisziplinäre Forschungsprojekt CargoCap ist damit ein Paradebeispiel für die zukünftige Nutzung der Welt unter unseren Füßen - ganz im Sinne des neuen Schwerpunkts "Erkundung, Nutzung und Schutz des unterirdischen Raumes" des von BMBF und DFG geförderten Forschungsprogramms GEOTECHNOLOGIEN.

Genau wie andere, "tiefgehende" Bauvorhaben beispielsweise in Form des unterirdischen Bahnhofs in Stuttgart oder des 57 Kilometer langen Gotthard-Tunnels, stellt CargoCap eine große technische Herausforderung dar. Nicht nur was die nötigen Baumaßnahmen betrifft, bei denen die Transportröhren mithilfe grabenloser Rohrvortriebsverfahren ganz ohne aufgerissene Straßen verlegt werden sollen, auch im Betrieb ist Hightech allgegenwärtig. Und genau die soll auf den 160 Metern Schienenstrang der Bochumer Teststrecke auf Herz und Nieren überprüft werden. Unter anderem auf der Checkliste der Ingenieure: die Steuerung der weitgehend autonomen Caps. Diese übernehmen dank ausfahrbarer Weichenarme selbst den aktiven Teil der Richtungsentscheidung und können so, ohne auf Schaltzeichen oder Weichensignale warten zu müssen, in voller Fahrt aus dem Verband ausscheren. Ein klarer Vorteil in punkto Geschwindigkeit und Flexibilität, nur möglich in Verbindung mit dem Fahren im "virtuellen" Verband, in dem die Fahrzeuge per Datentransfer und nicht durch mechanischen Bauteile miteinander verkoppelt sind. Informationen über Position und damit Abstand der Caps werden berührungslos über ein WirelessLAN-Netzwerk ausgetauscht. Ein so genannter Leckwellenleiter zwischen den Schienen dient dabei als Antenne. "Damit ist quasi der komplette Fahrweg ein WLAN-HotSpot", erklärt Jan Scholten die Funktionsweise. "Die CargoCaps können damit zwar nicht drahtlos im Internet surfen, aber miteinander und mit dem Leitstand Daten austauschen."

Noch Zukunftsvision - oben Straße, unten U-Bahn und dazwischen CargoCap

Noch Zukunftsvision - oben Straße, unten U-Bahn und dazwischen CargoCap (c) LMF, Ruhr-Universität Bochum

Eine weitere zu testende Unbekannte liefert die Aerodynamik. Scholten: "Die Bildung von Fahrverbänden führt bei CargoCap zu einem deutlich geringeren durchschnittlichen Luftwiderstand, da die Fahrzeuge in geringem Abstand fahren und den Windschatten des vorderen Fahrzeugs ausnutzen." Den genau gegenteiligen Effekt wiederum hat die Umgebung, in der sich die Caps bewegen. Denn nicht nur zwischen den einzelnen Fahrzeugen eines Verbandes sind die Abstände extrem gering, auch zu den Seitenwänden der Fahrrohrleitungen. Diese hohe Ausnutzung des Rohrquerschnitts erhöht den Luftwiderstand gegenüber einer Fahrt im Freien um ein Vielfaches. Den damit verbundenen höherer Energiebedarf gilt es durch den Härtetest auf der Strecke zu quantifizieren und anschließend zu reduzieren. Dazu wollen die Ingenieure den oberirdischen Fahrweg mit Kunststoffrohren umhausen, allerdings erst nach erfolgreicher Inbetriebnahme, um bei möglichen Startschwierigkeiten noch einen direkten Zugriff zu gewährleisten.

Der Bau der Bochumer Strecke geht abschnittsweise voran: eine erste Gerade soll im Herbst 2005 errichtet werden, vervollständigt zum Rundkurs im Jahre 2006. Stellt sich die Frage, wann die schnittigen "Caps" tatsächlich Teil der deutschen Infrastruktur werden. Dietrich Stein ist vorsichtig: "Wann CargoCap tatsächlich gebaut wird, lässt sich zum heutigen Zeitpunkt noch nicht sagen." Immerhin: Die wirtschaftlichen Voraussetzungen für die Umsetzung des Projekts in Ballungsräumen wie dem Ruhrgebiet seien gegeben. "Ein gemeinsames Gutachten der Projekt Ruhr GmbH und der Ruhr-Universität hat erst kürzlich belegt", berichtet der Bochumer Ingenieur, "dass CargoCap und LKWs betriebswirtschaftlich als gleichwertig anzusehen sind, wenn gewisse Randbedingungen wie beispielsweise eine Mindestgröße des Rohrleitungsnetzes gegeben sind." Und die nächste Stufe in Sachen Eignungstest haben die Ingenieure und Wissenschaftler schon im Visier. Es gibt "bereits einige Ansätze zur Verwendung von CargoCap als Teil des innerbetrieblichen Materialtransports", betonen Stein und Scholten nicht ohne Stolz. Diese würden zwar Speziallösungen darstellen, könnten aber dennoch als Teststrecke für CargoCap wichtige Informationen liefern. Eines wird dabei ganz deutlich: Die unterirdischen Transportkapseln gewinnen zunehmend an Fahrt, und das nicht nur im wortwörtlichen Sinne.

TM, iserundschmidt 09/2005


Weitere Informationen zum Projekt CargoCap finden Sie hier.

Wer noch vor der Inbetriebnahme der Teststrecke das Modell eines CargoCap-Fahrzeugs aus der Nähe betrachten will, kann dies in der vom Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIEN konzipierten und realisierten Wanderausstellung "In die Tiefe gehen" tun. Mehr zur Ausstellung, die bis zum 3. Oktober in der PHÄNOMENTA Bremerhaven zu Gast ist, finden Sie hier.