Schienenverkehr der Zukunft: schnell, zuverlässig, und nachhaltig

Nach mehr als 20 Jahren rasanter Entwicklung hat sich der chinesische Schienenverkehr zu einem der bedeutendsten Bereichen entwickelt. Im Januar 2022 betrug die Gesamtlänge der in Betrieb befindlichen Eisenbahnstrecken in China mehr als 150.000 Kilometer, davon sind 40.000 Kilometer Hochgeschwindigkeitsstrecken. In insgesamt 51 Städten fahren 270 öffentliche Nahverkehrslinien auf einem Streckennetz von 8.759 Kilometern Länge. Der Schienenverkehr wird sich weiterhin dynamisch entwickeln.

Dies wird sich vor allem in den beiden folgenden Bereichen widerspiegeln:

Erstens wird die Reichweite des Schienenverkehrs weiter ausgedehnt und tief in alle Arten menschlicher geografischer Umgebungen integriert werden, angefangen bei Gebieten mit einer hohen Bevölkerungsdichte und einer entwickelten Wirtschaft.

Diese Trends haben zu höheren Anforderungen an die Schienenverkehrstechnik geführt.

• Höhere Geschwindigkeit
  Der Schienenverkehr muss Fahrgäste und Güter schneller an ihr Ziel bringen. Das chinesische Hochgeschwindigkeitsnetz zum Beispiel wird schrittweise von der derzeitigen CR350-Plattform mit einer Basisgeschwindigkeit von 300 km/h auf die CR450-Plattform mit einer Geschwindigkeit von 400 km/h aufgerüstet. Gleichzeitig befindet sich die Magnetschwebebahntechnologie, die eine Grundgeschwindigkeit von 600 km/h erreichen soll, in der Erprobungsphase.

• Verbesserung der Zuverlässigkeit
  Das Schienenverkehrssystem muss sich an komplexere und anspruchsvollere Betriebsbedingungen anpassen, beispielsweise an extrem kalte Umgebungen oder an Regionen in Höhenlagen. Es sollte auch in rauen geografischen Umgebungen eine hohe Stabilität aufweisen und ein sicheres und zuverlässiges Bremsverhalten bei höheren Geschwindigkeiten gewährleisten.

• Verstärkte Integration
  Um Menschen in unterschiedlichen geografischen Umgebungen effektiv miteinander zu verbinden, muss der Schienenverkehr Hochgeschwindigkeits-, Intercity-, Pendler- und Stadtbahnen sowie andere öffentliche Nahverkehrsprodukte organisch integrieren, um ein umfassendes Multinetzwerk zu bilden.

• Nachhaltigkeit
  Die rasche Entwicklung und Verbreitung des Schienenverkehrs in immer größeren Gebieten wird unweigerlich zu einem schnelleren Ressourcenverbrauch und zu negativen Umweltauswirkungen führen. Daher müssen bei der Entwicklung im Bereich Schienenverkehrstechnik auch grüne, energiesparende, wirtschaftliche und nachhaltige Faktoren berücksichtigt werden.

Um die Effizienz bei diesen Beförderungsmitteln zu verbessern, gibt es einige Beispiele: Es muss der Fahrwiderstand der Fahrzeuge (Windwiderstand und Gleisreibung) weiter verringert werden, das Gewicht des Fahrzeugaufbaus reduziert und die Effizienz der Energierückgewinnung beim Bremsen optimiert werden. Darüber hinaus ist es wichtig, die Züge flexibel und systematisch zu organisieren, um sie an das Verhältnis zwischen Angebot und Nachfrage in Bezug auf Transportkapazitäten in verschiedenen Abschnitten anzupassen.

Auch die Gesamtökologie und der Lebenszyklus von Schienenverkehrssystemen bergen noch ein großes Verbesserungspotenzial. Es kann beispielsweise die Integration verbessert werden, die Systemstruktur vereinfacht werden und die Gesamtzahl der Komponenten reduziert werden. Es ist auch wichtig, die Lebensdauer der Geräte und Ausrüstungen durch den Einsatz langlebigerer Produkte und informationsbasierter, vorausschauender Wartungstechnologien zu verbessern. Ein weiteres wichtiges Ziel, das der Nachhaltigkeit dient, ist die Rückgewinnung und Wiederverwendung der Energie aus Vibrationen und Luftströmungen, die bei der Bewegung des Fahrzeugs entstehen. 

Technical requirements

Es ist bekannt, dass an der aktuellen Entwicklung von Schienenverkehrstechnik viele Bereiche beteiligt sind, darunter Maschinenbau, Elektrotechnik, Software, Steuerungssysteme, Aerodynamik, Energie, Umwelt, Kommunikation, Elektronik, Materialien usw.

Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, dass die Connectivity-Technologie in der Lage ist, Produkte verschiedener Bereiche zu verbinden und zu integrieren. Sie muss nicht nur elektromechanische Energie- und Datensignale effizient und zuverlässig transportieren und übertragen, sondern kann auch den Schienenverkehr in Bezug auf Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit, Integration und Nachhaltigkeit unterstützen – mit anderen Worten, alle oben genannten Trends vorantreiben.

In der Tat stellt die Entwicklung der Schienenverkehrstechnik auch neue Anforderungen an die technische Integration der entsprechenden Produkte.

Darüber hinaus muss sich der Schwerpunkt des technischen Austauschs zwischen den verschiedenen Rollen in der Branche, einschließlich der Endnutzer, Systemintegratoren und Systemdesigner, allmählich von den Parametern und Spezifikationen auf die Anwendungsszenarien verlagern. Die Anwendungsanforderungen des Frontend sollten den gesamten System- und Komponentenlieferanten bekannt sein, damit sie sich an den Entwicklungszyklus der Branche anpassen können und während der kooperativen Innovation einen besseren Zugang zu Technologien haben.

Dies ist auch ein wichtiger Grund, warum die Tongji-Universität eine umfassende Zusammenarbeit mit HARTING auf dem Gebiet der Schienenverkehrstechnik betreibt. Im Rahmen des Programms stellen die Tongji-Universität und andere wissenschaftliche Forschungseinrichtungen die grundlegenden Anlagen und Ausstattungen wie Testgelände, Fahrzeuge und Labore zur Verfügung, während HARTING und andere Produktlieferanten die entsprechenden technischen Lösungen liefern. HARTING und die Tongji-Universität untersuchen, diskutieren und führen gemeinsam Tests in den technischen Bereichen durch, die den Bedürfnissen des Marktes und der Kunden entsprechen. Auf der Grundlage dieser Aktivitäten bauen sie ein Ökosystem des Austauschs und der Zusammenarbeit auf. Darüber hinaus pflegen und entwickeln sie Branchentalente.

Bei der Integration von Schienenverkehrssystemen muss außerdem auch die Zuverlässigkeit des gesamten Lebenszyklus von Systemkomponenten und Produkten von der Forschung und Entwicklung über die Herstellung und Lieferung bis hin zum Service im Hinblick auf die Sicherheit des industriellen ökologischen Betriebs berücksichtigt werden.

Konnektivität neu definieren

Alles in allem besteht die grundlegende Aufgabe des Schienenverkehrs darin, Verbindungen herzustellen.

In diesem neuen Zeitalter muss sich der Schienenverkehr an das komplexere geografische Umfeld der Menschen anpassen, wobei Flexibilität, Zuverlässigkeit und wirtschaftliche Faktoren zu berücksichtigen sind. Er wird nicht nur ein Verkehrsmittel sein, das verschiedene geografische Orte miteinander verbindet, sondern er muss auch die Fahrgäste im Hinblick auf die Interaktion mit Informationen während des mobilen Reisens miteinander verbinden. Er wird nicht nur das Personal miteinander verbinden, das bei der Entwicklung, Planung, Verwaltung und Nutzung von Schienenverkehrsmitteln zusammenarbeitet, sondern auch die Produkte und Technologien, die Energie, die Materialien und Ressourcen, die im Rahmen der nachhaltigen Entwicklung in das Schienenverkehrssystem einbezogen sind. Das Ziel ist die Integration aller entsprechenden Komponenten der Gesellschaft als Ganzes.