Der Großteil der Verkehrsleistung wird mit bodengebundenen Fahrzeugen erbracht, insbesondere mit Straßenfahrzeugen. Dies wird sich in absehbarer Zeit nicht ändern. Gleiches gilt für die hiermit verbundenen Herausforderungen, wie etwa Verringerung des Energieverbrauchs, Reduktion der Emissionen von Lärm, Kohlendioxid, Partikeln und Schadstoffen, vermehrter Einsatz alternativer Kraftstoffe sowie Verbesserung von Sicherheit und Komfort. Für die Erarbeitung entsprechender Lösungen widmet sich das Geschäftsfeld Verkehr sowohl Straßen- als auch Schienenfahrzeugen und nutzt die sich hierbei ergebenden Synergien. Die Forschungsthemen Fahrzeugenergiesysteme, Neuartige Fahrzeugstrukturen und Fahrerassistenz haben immenses Potenzial, die im Bereich der Straßenfahrzeuge identifizierten Herausforderungen erfolgreich anzugehen. Visionäre Lösungen für zukünftige Schienenfahrzeuge werden unter dem Leitbild eines Next Generation Train erarbeitet.

Fahrzeugenergiesysteme

In der Laufzeit des aktuellen Forschungsprogramms 2009-2013 verbessert das DLR signifikant die systemtheoretischen Grundlagen und Modellierungsverfahren für Fahrzeugenergiesysteme. Durch innovative Wandlung von Verlust- in Nutzenergie wird für Mittelklasse-Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren eine Verbrauchsreduktion von bis zu zehn Prozent realisiert, entsprechend einer Einsparung von bis zu fünfzehn Gramm Kohlendioxid pro Kilometer. Die DLR-Eigenentwicklung eines Freikolben-Lineargenerators führt durch die Direktumwandlung von chemischer in elektrische Energie zu einer Wirkungsgradverbesserung von rund 20 Prozent im Fahrzeug gegenüber einem konventionellen Benzinmotor. Darüber hinaus werden leistungsgesteigerte Brennstoffzellen-Systeme erarbeitet und durch Wasserstoffspeicher mit fortschrittlichen Sorbentien die Reichweite von Brennstoffzellen-Fahrzeugen um 35 bis 50 Prozent erhöht.

Neuartige Fahrzeugstrukturen

Um den Energiebedarf und damit auch die Emissionen von Fahrzeugen signifikant zu verringern, ist es wichtig, den Fahrwiderstand deutlich zu reduzieren. Hierzu wird im Geschäftsfeld Verkehr das Konzept eines Leichtbau-Fahrzeugs für fünf Personen mit 500 Kilogramm Fahrzeuggewicht erstellt. Ziel ist es, im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen 35 bis 50 Prozent Gewicht durch eine Faserverbund-intensive Bauweise in Multi-Material-Design einzusparen. Zudem werden hochintegrative metallische Gussbauweisen für leichte und crashtaugliche Fahrzeugmodule sowie funktionsintegrierte, aktive Strukturen und neue Sandwich-Strukturen entwickelt.

Fahrerassistenz

Die Arbeiten im Forschungsthema Fahrerassistenz unterstützen den Fahrer durch eine verbesserte Hilfestellung beim Navigieren noch gezielter dabei, Fahrten entsprechend eigener Vorstellungen und Möglichkeiten zu planen und durchzuführen. Das höchste Potenzial zur Bewältigung der dargestellten Herausforderungen liegt auf der Ebene des Manövrierens. Primäres Ziel ist es, Instrumente zu entwickeln, die den Fahrer optimal bei der sicheren und effizienten Bewältigung der aktuellen Verkehrssituation entlasten. Durch die Nutzung innovativer Kommunikationstechnologien wird die individuelle Fahrtenplanung zudem so weiterentwickelt, dass auch über verschiedene Verkehrsteilnehmer hinweg eine Optimierung erreicht wird. Mit Hilfe mechatronischer Fahrwerke wird eine Stabilisierung des Fahrzeugs erreicht, die zur Verbesserung von Fahrkomfort, Sicherheit und Effizienz bei gleich bleibenden Kosten beiträgt.

Next Generation Train

Hinter dem Leitbild des Next Generation Train verbergen sich wissenschaftliche Fragestellungen des Hochgeschwindigkeits-Schienenverkehrs aus den Bereichen Aerodynamik, Strukturdynamik, Fahrdynamik, Antriebstechnik, Werkstoffwissenschaften und Leichtbau. Ziel ist es, eine Erhöhung der zugelassenen Höchstgeschwindigkeit um 25 Prozent zu erreichen, ohne die bestehenden Sicherheitsstandards zu verletzen. Zugleich wird eine Halbierung des spezifischen Energieverbrauchs angestrebt. Weiteres Ziel der Arbeiten ist es, Schallemissionen zu reduzieren und den Komfort für Reisende hinsichtlich Kabinendruck, Klima, Vibration und Akustik zu steigern. Durch Modularisierung und intelligente Systemintegration, ähnlich dem Straßenfahrzeugbau, wird eine wesentlich kostengünstigere Bauweise von Schienenfahrzeugen realisiert werden können.

Zudem sehen die DLR-Verkehrsforscher erhebliches Potenzial zur Steigerung der Effizienz von Entwicklungs- und Zulassungsprozessen. Die Arbeiten werden dazu beitragen, dieses Potenzial zu erschließen, indem die Möglichkeiten einer integralen Modellierung des Gesamtsystems aufgezeigt und konkrete Vorschläge zur Harmonisierung der Anforderungen und Prozesse in Europa eingebracht werden. Die Entwicklungszeiten werden sich dadurch deutlich verkürzen.