Infrastrukturen

Bodengebundene Fahrzeuge

Um Simulationsmethoden und -ergebnisse zu validieren, werden von den DLR-Verkehrsforschern Fahrzeugkomponenten auf einer dynamischen Komponenten-Crashanlage getestet. Auf der elf-einhalb Meter langen Bahn kollidieren zwei modular aufgebaute Schlitten bei einer Geschwindigkeit von bis zu 64 Stundenkilometern zum Test verschiedener Crashkonfigurationen. Darüber hinaus werden Hochgeschwindigkeitsaufprall-Szenarien für Züge und Straßenfahrzeuge auf unserer Beschussanlage dargestellt. Wir verfügen zudem über einen Fallprüfstand, der zur Untersuchung des Energieabsorptionsverhaltens von Werkstoffen, Komponenten und Strukturen dient. Zur Gewinnung mechanischer Werkstoffkenngrößen stehen verschiedene Prüfmaschinen zur Verfügung. Ihre Messdaten dienen für Berechnungen sowie zur Entwicklung und Validierung neuer, numerischer Material- und Fügemodelle. Aber auch mechanische Belastungsprüfungen und Lebensdaueruntersuchungen werden von uns durchgeführt.

Die Fügetechnologie ist besonders im modernen Multi-Material-Design ein zentrales Forschungsthema, da unterschiedliche Werkstoffe den Einsatz spezieller, für die jeweiligen Fügeteilkombinationen geeigneter Verbindungstechnologien, erfordern. Im Fügetechniklabor des DLR betrachten wir vor allem die wärmearmen und kalten Fügeverfahren wie auch die Kombination von mechanischen Fügeverfahren und Kleben, das sogenannte Hybridfügen. Um Bauteile aus faserverstärkten Kunst- und Verbundwerkstoffen zu gestalten, betreiben wir Anlagen, die alle Arbeitsschritte vom Design bis zum fertigen Prototyp durchgängig abbilden.

Im Vier-Motoren-Allradrollenprüfstand des DLR mit Klimatisierung und Abgasanalyse werden Personenkraftwagen und Kleintransporter auf ihre energetische Effizienz und ihr Emissionsverhalten im realen Betrieb untersucht. In einem Temperaturbereich von -25 °C bis 50 °C geben wir Fahrwiderstände bei unterschiedlichen Straßen vor, simulieren Fahrten unter Last, stimmen das Beschleunigungsverhalten ab oder bilden Abgaszyklen nach. Aufgrund der Explosionsschutz-Ausführung können auch Wasserstoff- und Erdgasfahrzeuge untersucht werden. Zur Untersuchung neuartiger Antriebskonzepte für Straßenfahrzeuge verfügen wir über die notwendigen Prüfstände und messtechnische Ausstattungen. Schwerpunkte liegen dabei auf elektrifizierten Antriebssträngen sowie Brennstoffzellen-Systemen mit Speicher oder Batterien.

Wir verfügen in Deutschland über die einzige komplette Prozesskette für thermoelektrische Generatoren: von der Herstellung des pulverförmigen Grundmaterials und ganzer TEG-Module, bis hin zu Test und Qualifizierung derselben. Die umfangreiche Ausrüstung der TEG-Line erlaubt uns, optimierte thermoelektrische Werkstofflösungen zu erarbeiten und serienproduktionsfähige Fertigungsverfahren zu entwickeln. Die Funktionsmuster können in unser TEG-Versuchsfahrzeug eingebaut werden, mit dem wir das thermodynamische Verhalten von Abgas- und Kühlwasserstrom untersuchen.

Aufeinander abgestimmte Simulatoren, Fahrzeuge und Testfeldeinrichtungen unter-stützen die Konzeptionierung, Entwicklung und Bewertung von Fahrerassistenz und Automation. Dabei ermöglicht die von uns entwickelte Softwarearchitektur DOMINION die Integration von Applikationen unterschiedlicher Entwicklungsphasen in allen Anlagen. Um das menschliche Fahrverhalten zu analysieren, werden im Versuchsfahrzeug ViewCar® die Zustände von Fahrer, Fahrzeug und Umgebung zu einem zeitsynchronen Gesamtbild zusammengefügt. Unterschiedliche Simulationsumgebungen ermöglichen ein gefahrloses Testen in anforderungsgerechten, reproduzierbaren Szenarien. Das SMPLab dient der schnellen, prototypischen Implementierung und Bewertung neuer Interaktionskonzepte. Für die rasche und flexible Bewertung neuer Funktionen hinsichtlich Nutzbarkeit und Akzeptanz ist das Human-Machine-Interface-Labor auf das Wesentliche reduziert. Das Virtual-Reality-Labor kombiniert einen flexiblen Aufbau mit größerer Realitätsnähe durch eine dreiseitige Projektion. Für die Erprobung von fortgeschrittenen Entwicklungen kommt der dynamische Fahrsimulator zum Einsatz. Dieser vermittelt ein realitätsnahes Fahrgefühl durch ein Bewegungssystem, eine umfassende Projektion und die Integration eines kompletten Fahrzeugs. Ein modulares Mock-up unterstützt künftig Untersuchungen im Virtual-Reality-Labor und im dynamischen Fahrsimulator zu Innenraumkonzepten. Schließlich kommen die Forschungsfahrzeuge FASCar® I und II für Untersuchungen in Realfahrzeugen zum Einsatz.

Mit dem ROboMObil verfügt das DLR über ein robotisches Elektrofahrzeug, das mit vier Radrobotern ausgestattet ist. In jedem Rad sind jeweils Antrieb, Lenkung, Bremse und Dämpfung integriert. Radnabenmotoren sind eine vielversprechende Lösung für den Antrieb zukünftiger Elektrofahrzeuge, deren spezifischen Eigenschaften wie auch Fragen der Rekuperation in unserem Rollenprüfstand erforscht werden.

Für aerodynamische und aeroakustische Untersuchungen bodengebundener Fahrzeuge stehen mehrere Wind- und Wasserkanäle zur Verfügung. Im Kryo-Kanal Köln (KKK) können, anders als in den meisten anderen Windkanälen weltweit, Mach- und Reynoldszahl unabhängig voneinander verändert werden. Das aerodynamische Verhalten von Hochgeschwindigkeitszügen bei Tunnelfahrten wird in unserer weltweit einzigartigen Tunnel-Simulationsanlage untersucht, in der Zugmodelle auf eine Geschwindigkeit von 400 Stundenkilometer über eine Strecke von mehr als 60 Meter katapultiert werden. In der Seitenwind-Versuchsanlage des DLR untersuchen wir, welche Kräfte und Drücke bei Seitenwind auf einen Zug wirken. Die Messtechniken beinhalten konventionelle Kraft- und Druckmessverfahren, Hitzdraht- und Heißfilmverfahren sowie modernste laseroptische Werkzeuge wie etwa die Particle Image Velocimetry (PIV).

Auch der Untersuchung des Passagierkomforts in Schienenfahrzeugen widmen sich verschiedene Großanlagen. Mit dem Zugversuchsträger Göttingen entsteht ein Labor zur Erfassung des thermischen und akustischen Komforts der Fahrgäste. Er besteht aus dem Triebwagen eines Regionalzuges, der Platz für 50 Passagiere bietet, und ermöglicht die Untersuchungen von typischen Effekten, wie z. B. Öffnen der Türen, Klimatisierung, Schalltransmission. Ein Normraum zur Untersuchung der Klimatisierung ergänzt die Anlage. Weitere Analysen erfolgen im Barokammer-Komplex, in dem ein Zugabteil mit 6 bis 8 Versuchspersonen unter realistischen Druckänderungen simuliert wird. Dabei wird untersucht, welche Wirkungen Tunneldurchfahrten von Hochgeschwindigkeitszügen mit ihren induzierten Druckstößen auf Menschen haben.

Verkehrsmanagement

Für die Planung, Simulation und Steuerung von Verkehrssystemen werden Verkehrsdaten erhoben. Wir betreiben zwei Messfahrzeuge, die mit Sensoren und Systemen zur mobilen sowie stationären Datenerfassung und -bearbeitung ausgestattet sind. Dazu gehören unter anderem Video- und Radarsysteme, D-GPS sowie ein ausfahrbarer Teleskopmast, der die Aufnahme umfassender Kreuzungsdaten erlaubt. Zur Verkehrsdatenerfassung und der Untersuchung von Sensoren unter realen Einsatzbedingungen hinsichtlich Qualität und Zuverlässigkeit haben wir eine 1,2 Kilometer lange Mess- und Versuchsstrecke aufgebaut, die täglich von ca. 30.000 Fahrzeugen passiert wird. Die erfassten Daten werden normgerecht aufbereitet, in die Datenzentrale übermittelt, visualisiert und archiviert. Mit dem Traffic Tower entwickeln und betreiben wir eine voll funktionsfähige virtuelle Verkehrsmanagement-Zentrale. Ob Verkehrsmonitoring bei Großveranstaltungen oder Evaluation von Verkehrssteuerungsalgorithmen, der Traffic Tower unterstützt unsere Arbeiten durch die virtuelle Nachbildung von Straßenverkehr und Verkehrssteuerungsanlagen.

Das Labor RailSiTe® ermöglicht detailgetreue technische und betriebliche Simulationen sowie Tests von Eisenbahnleit- und Sicherungssystemen. Es bildet die komplette Kette des Systems Schiene funktional ab, von der streckenseitigen Leit- und Sicherungstechnik, dem Stellwerk, über Streckeninfrastruktur und Luftschnittstelle zwischen Strecke und Zug bis hin zur Fahrzeugseite. Die modulare Architektur ermöglicht es, sowohl Softwaremodule als auch Hardwarekomponenten in die Simulation zu integrieren. Das RailSiTe® ist eines von drei Laboren in Europa, die für Tests der Konformität und Interoperabilität von Subsystemen und Komponenten des European Train Control System (ETCS) eingesetzt werden und zudem als einziges deutsches Testlabor für ETCS-Komponenten akkreditiert. Die Interaktion zwischen dem Menschen als Lokführer, Fahrdienstleiter oder Disponent und dem technischen System findet sowohl im Zug als auch in den Leitstellen statt. Die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit, mit der die notwendigen Tätigkeiten verrichtet werden, beeinflussen die Sicherheit und die Leistungsfähigkeit des Eisenbahnsystems. Am Lokführer- und Fahrdienstleiterarbeitsplatz des Labors RailSET® können relevante Einflussfaktoren variiert und ihre Wirkungen auf den Menschen untersucht werden.

Moderne Betriebsverfahren im Schienenverkehr mit ihren hohen Anforderungen an Effizienz und Sicherheit erfordern eine kontinuierliche fahrzeugbasierte Ortung. Das Versuchs- und Vermessungsfahrzeug RailDriVE® dient der Erprobung neuer Ortungssysteme, als Testplattform von Ortungskomponenten und der Untersuchung verschiedener Sensorkombinationen. Zur umfangreichen Ausstattung des Zweiwege-Fahrzeugs gehören Ortungs- und Kommunikationskomponenten, Arbeitsplätze zur Überwachung und Online-Auswertung von Messdaten, ein GPS-Modul und Funkmodem.

Für die Entwicklung neuer Lösungen im Bereich des Seeverkehrsmanagements setzen wir das Experimentelle Verifikationsnetzwerk ein. Es ist als Hochratennetzwerk zur Verteilung von Messdaten in Echtzeit konzipiert worden und ermöglicht eine Entwicklung und Validierung neuer Positionierungsdienste auf der Basis maritimer Ergänzungssysteme (M-GBAS). Hierfür nutzen und erweitern wir Infrastrukturkomponenten im Forschungshafen Rostock. Dieser ist ein Testbett für gemeinsame Forschungen zu maritimen Anwendungen des Global Navigation Satellite System (GNSS) mit Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen. Im Rahmen von Partnerschaften und Projekten haben wir zudem Zugang zum SEAGATE-System sowie zum Maritimen Simulationszentrum Warnemünde.

Zur operativen Umsetzung unserer Ideen für ein Verkehrsmanagement bei Großereignissen und Katastrophen nutzen wir ein umfassendes Hardware-Konglomerat. Unter Einsatz unserer Flugzeugflotte erfassen wir Verkehrs- und Lagedaten sowohl mit einem 3K-Kamerasystem als auch mit einem modifizierten Synthetik Apertur Radarsystem. Mittels Mikrowellenlink oder einer laserbasierten optischen Freiraumkommunikation werden die Daten nach erfolgter on-board Prozessierung an unsere mobile Bodenempfangsstation, die auch ein Zelt für das benötigte Equipment umfasst, transferiert. Die eingehenden Daten werden im Krisensimulator zu einer Gesamtverkehrslage und -prognose verarbeitet. Diese Informationen werden den Einsatzkräften vor Ort und in den jeweiligen Einsatzzentralen mit Hilfe eines Web-gestützten Portals übermittelt. Unser Disaster Management Tool (DMT), das Satellitennavigation, Satellitenkommunikation und Produkte der satellitengestützten Erdbeobachtung zu einem mobilen und robusten Informations- und Kommunikationswerkzeug für den internationalen Katastrophenschutz vor Ort integriert, ermöglicht den Informationsaustausch zwischen mobilen Einsatzkräften und Führungskräften in den Einsatzleitstellen. Die Satellitendaten werden durch eigene Antennensysteme und mobile Stationen auf allen Kontinenten zur Aufbereitung, Archivierung und Verteilung verfügbar gemacht. Die Archivierung der Satellitendaten erfolgt durch vollautomatisierte Datenbibliotheken. Eine digitale Bildauswertung greift auf zentrale Spezialhardware sowie das Robotarchiv zu und erlaubt die Generierung von Videoanimationen. Diese Daten sind zudem Arbeitsgrundlage unseres Zentrums für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI).

Verkehrssystem

In der Arbeitsmedizinischen Simulationsanlage (AMSAN) können bis zu acht Versuchspersonen für mehrere Tage oder auch Wochen untergebracht werden. Die 300 Quadratmeter große Anlage kann als geschlossenes System unter kontrollierten Umweltbedingungen betrieben werden. Sie ist vollklimatisiert, schallgeschützt, hat nur künstliches Licht und wird insbesondere für Untersuchungen zur Wirkung von nächtlichem Verkehrslärm auf Schlaf und Leistungsfähigkeit eingesetzt.

Themenübergreifende Infrastrukturen

Das DLR betreibt die größte zivile Flotte von Forschungsflugzeugen und -hubschraubern in Europa. Die modifizierten Fluggeräte sind selbst Gegenstand der Luftfahrtforschung oder werden als Plattformen für den Betrieb von wissenschaftlichen Geräten zur Beobachtung der Erde und der Meeresoberflächen sowie für die Atmosphärenforschung eingesetzt. Neben ihrer Bedeutung für die Umweltforschung im Programm Verkehr sind sie auch für die luftgestützte Verkehrsdaten- und Lageerfassung unverzichtbar. Das Luftfahrtbundesamt hat die DLR-Flugbetriebe als Luftfahrttechnischen Betrieb zur selbstständigen Durchführung von Wartungsarbeiten an seinen Flugzeugen anerkannt. Sie können in Zusammenarbeit mit dem DLR-eigenen Entwicklungsbetrieb die Zulassung von Modifikationen für wissenschaftliche Ein- und Umbauten in die Flugzeuge weitestgehend autonom abwickeln.

Mit der Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM) schafft das DLR mit Unterstützung des Landes Niedersachsen, der Stadt Braunschweig und weiteren Partnern eine deutschlandweit einzigartige Großforschungsanlage. Sie dient der vernetzten Forschung, Entwicklung und Anwendung für intelligente Transport- und Mobilitätsdienste. AIM bildet das komplette Spektrum der Verkehrsforschung ab: von der Erhebung empirischer Daten über Tests in Simulationen oder Laboren bis hin zur tatsächlichen Erprobung im realen Verkehr. Entwicklung und Erprobung von Fahrerassistenz, intermodales Verkehrsmanagement oder soziologische Verkehrsanalysen - Je nach Fragestellung wird die Basisinfrastruktur erweitert und an neue Aufgaben angepasst. Als offene, flexible und langfristig angelegte Forschungsplattform ermöglicht AIM die Wiederverwendung der Testinfrastruktur für unterschiedliche Fragestellungen.

Geplante Infrastrukturen

Mit den Arbeiten zum Next Generation Car bündelt das DLR seine Forschung im Bereich der Straßenfahrzeuge. Zur Validierung und Visibilisierung unserer Arbeitsergebnisse benötigen wir eine entsprechend ausgerichtete Infrastruktur. Daher wollen wir mit dem NGC FiD eine modulare, komplementäre und vernetzte Demonstrator- und Prüfstandsumgebung realisieren, die auch bereits bestehende Infrastrukturen inkludiert. Die Demonstratoren werden als Plattform konzipiert und umgesetzt, sodass eine Integration der unterschiedlichen Forschungsleistungen leicht möglich wird. Der teilweise Rückgriff auf vorhandene Bauteile, Komponenten und Module beim Plattformaufbau fördert die Fokussierung auf wissenschaftlich relevante Fahrzeugkomponenten, ermöglicht einen schnellen Fortschritt und zeigt die Integrationsfähigkeit in bereits bestehende Modulkonzepte der Fahrzeughersteller und ihrer Zulieferer. Mit unserer Demonstratorumgebung werden systemische Zusammenhänge abgebildet und Wechselwirkungen analysiert, wobei die erzielten Erkenntnisse zur Weiterentwicklung der Forschungsarbeiten genutzt werden. Die interne Fokussierung und Entwicklung kohärenter Forschungsroadmaps ebenso wie die externe Sichtbarkeit werden dadurch nachhaltig gestärkt.

Wir bearbeiten unter Nutzung von Simulationen und Laboren alle systemtechnischen Fragestellungen eines Schienenfahrzeuges und seiner Integration in das Schienennetz. Mit dem Next Generation Train Forschungs-Triebzug (NGT FT) können, unabhängig von Industrieinteressen und betrieblichen Einschränkungen, die entwickelten Methoden, Verfahren und Technologien auch unter realen Bedingungen erforscht werden. Zudem wird es möglich, ihre Funktionstüchtigkeit nachzuweisen. Der NGT FT soll ein elektrischer Doppelstock-Triebzug mit Einzelwagen in Differentialbauweise werden, der bis zu 200 Stundenkilometer erreicht. Zwei Mittelwagen werden als Versuchsräume für Experimente genutzt, ein weiterer ist für Eingriffe in den Wagenkastenaufbau geplant. Details der Konfiguration und des Betriebs werden im Rahmen weiterer Untersuchungen festgelegt. Der NGT FT ermöglicht die Überführung der bahnspezifischen Forschung aus dem Labormaßstab in die praktische Demonstration und Verifikation. Damit ist ein weiterer wichtiger Schritt hin zu verwertbaren Innovationen erreicht. Eine frühzeitige Integration in die Produktentwicklung wird durch unsere Zusammenarbeit mit führenden Schienenfahrzeugherstellern sichergestellt. Somit kann die Position Deutschlands als weltweiter Technikmarktführer und größter Produktionsstandort für Bahntechnik nicht nur erhalten, sondern sogar ausgebaut werden. Aber auch anderen Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft und Hochschulen sowie KMUs kann der NGT FT über Kooperationen für Forschungszwecke zugänglich gemacht werden.

Aufgrund der sich verstärkenden Standardisierung und Modularisierung in der Eisenbahn-Sicherungstechnik öffnet sich der Markt für Komponentenlieferanten. Dies führt zu einem hohen Bedarf an neutralen und unabhängigen Tests bei Begutachtungen und Zertifizierungen: Einerseits europäisch ausgerichtet auf Interoperabilität, andererseits rein national orientiert ohne direkten Einfluss auf sie. Das DLR betreibt bereits das Labor RailSiTe®, das den europäischen Anforderungsteil abdeckt. Mit einer Ergänzung um das Eisenbahn-Infrastruktur-Labor für den nationalen Anteil wird der Bedarf nach einer unabhängigen Testeinrichtung, die sowohl die einzelnen Schnittstellen als auch das integrierte System bewerten kann, gedeckt. Das aus rechnerbasierten Simulatoren aufgebaute Labor stellt ein weiteres Alleinstellungsmerkmal für das DLR dar. Es wird über Schnittstellen-Bausteine mit dem zu testenden System verbunden und für Zulassungen deterministisch, für Tests der Gebrauchstauglichkeit interaktiv arbeiten.

Zuletzt geändert am: 09.10.2013 14:01:02 Uhr

URL dieses Artikels

  • http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10108/345_read-262/

Zugmodell in der Tunnelsimulationsanlage

Zugmodell in der Tunnelsimulationsanlage

Weltweit einzigartig: In der neuen Tunnelsimulationsanlage im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen wird das Fahrverhalten von Hochgeschwindigkeitszügen unter bislang unerreichten realistischen Bedingungen getestet.

DLR-Versuchsfahrzeug FASCar II

DLR%2dVersuchsfahrzeug FASCarII

Ausgestattet mit Sensoren und einer elektronischen Lenkung ("Steer-by-Wire") dient das FASCar II der Erprobung innovativer Assistenz- und Automationssysteme.

Allrad-Rollenprüfstand mit Abgasanalyse und Klimatisierung

Allrad%2dRollenprüfstand mit Abgasanalyse und Klimatisierung

Explosionsgeschützer Allrad-Rollenprüfstand des DLR mit Abgasanalyse und Klimatisierung für Personenkraftwagen und Kleintransporter.

Aerodynamik-Experiment im Kryo-Kanal Köln

Aerodynamik%2dExperiment im Kryo%2dKanal Köln

Im kryogenen Windkanal (KKK) der Deutsch Niederländischen Windkanäle (DNW) im DLR in Köln-Porz werden die aerodynamischen Eigenschaften von Zügen analysiert. Hierbei kommen detailgetreue Modelle zum Einsatz, die nur mit computergesteuerten Präzisionsmaschinen gefertigt werden können.

Dynamischer Fahrsimulator

Dynamischer Fahrsimulator

Der dynamische Fahrsimulator des DLR bietet ein realistisches Fahrgefühl. Damit können auch seltene oder gefährliche Situationen mit oder ohne Fahrerassistenz untersucht werden.

Eisenbahntechnisches Labor RailSiTe®

Eisenbahntechnisches Labor RailSiTe®

Im eisenbahntechnischen Labor RailSiTe® entwickelt das DLR neue Technologien für das Gesamtsystem Bahn.

Links

  • DLR Nachrichten 118 - Sonderheft Verkehr
    (http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-618/1034_read-11052/)

Downloads

  • Verkehrsforschung im DLR (0,28 MB)
    (http://www.dlr.de/dlr/Portaldata/1/Resources/documents/20078_Prp_Verkehr_D_screen.pdf)