NGT Concepts, Structures and Interiors
Übergeordnetes Ziel im Projekt NGT Concepts, Structures and Interiors (NGT CSI) ist, die Attraktivität des Schienenpersonen- und Schienengüterverkehrs als Teil des Gesamtverkehrssystems sowohl aus einer starken betreiber- als auch aus einer nutzerorientierten Perspektive zu sichern und zu steigern. Weiteres Ziel ist dabei möglichst alle Anforderungen der unterschiedlichen Stakeholder an ein Schienenfahrzeug optimal erfüllen zu können.
In diesem Kontext werden im Projekt innovative und neuartige Technologien, Methoden und Prozesse für die Entwicklung und Gestaltung von Eisenbahnfahrzeugen entwickelt und demonstriert. In den Vorgängerprojekten RoSto und ProCo begonnene und erfolgreich im europäischen EU-RAIL-Kontext platzierte Themen (Belüftung, Fahrzeugstruktur und -konzept, modulare Innenräume) werden fortgesetzt und zu größerer technischer Reife geführt.
Modulare Innenräume
Die Bedürfnisse der Fahrgäste rücken zunehmend in den Mittelpunkt moderner Mobilitätskonzepte. Die Innenraumgestaltung von Schienenfahrzeugen spielt dabei für das Nutzungserlebnis eine besondere Rolle. Um ein positives Nutzungserlebnis zu garantieren müssen sich Nutzende in den Fahrzeugen unter anderem wohl und sicher fühlen.
In diesem Teilprojekt werden bedarfsgerechte und modulare Innenraumkonzepte für Passenger Compartments und Interieurmodule entwickelt und demonstriert, die sich an unterschiedliche Anforderungsprofile und Nutzendengruppen anpassen lassen.
Die Entwicklung von KI-Methoden für präzise Strömungsvorhersagen (Physics-Informed Neural Networks (PINNs)) stellt einen wichtigen methodischen Baustein dar, um schnell energieeffiziente, pandemie- und krisenresiliente Klimatisierungs- und Belüftungskonzepte (HVAC) für verschiedene Innenraumvarianten zu gestalten und bewerten.
Als Beispielanwendung dient das DLR-Leitkonzept NGT TAXI. Methoden und Ergebnisse des Projekts sind auf weitere Fahrzeuggeometrien übertragbar und damit skalierbar. Die Leistungsfähigkeit der modular anpassbaren Innenraumtechnologien wird unter anderem an einem Kabinen-Mock-Up in Göttingen sowie durch eine Probandenstudie zur Bewertung des thermischen Komforts demonstriert.
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Luftqualität und Infektionsrisiko
In diesem Teilprojekt werden Arbeiten zur Erhöhung der Luftqualität im Fahrgastraum und zur Reduzierung des Infektionsrisikos durch mikrobielle Belastungen und Partikelausbreitung durchgeführt. Im Fokus stehen die experimentelle und numerische Weiterentwicklung von Bewertungskompetenzen für mikrobielle Belastung und Belüftung, einschließlich der Anpassung an neue Normen und digitaler Bewertung. Neue, optimierte Lüftungskonzepte – darunter bereits zum Patent angemeldete Lösungen – werden auf verschiedene Schienenfahrzeug-Geometrien übertragen und in den Prüfständen „Modulares Schienenverkehrs-Mock-Up“ und DIRK implementiert, sowohl global als auch individuell. Die Arbeiten zur Luftqualität im DIRK werden im Rahmen des ERJU-FP4-Projekts Rail4Earth fortgeführt. Ein weiterer Schwerpunkt ist das Kondensationsverhalten in Schienenfahrzeugen, das nicht nur den Komfort mindert, sondern durch feuchte Oberflächen das Risiko mikrobieller Belastungen, z. B. durch Schimmel, erhöht.
Weiterhin wird die mikrobielle Gemeinschaft in Schienenfahrzeugen charakterisiert, die Wirksamkeit antimikrobieller Oberflächenbeschichtungen geprüft und die Ablagerung ausgeatmeter Partikel analysiert, um Hotspots des Übertragungswegs zu identifizieren. Das an der Gandalf-Graduiertenschule entwickelte Infektionsrisikomodell für SARS-CoV-2 wird um weitere Erregerparameter erweitert, durch eine Unsicherheitsanalyse ergänzt und zur Bewertung aktueller Belüftungskonzepte und Gegenmaßnahmen im DIRK sowie im NGT-Taxi eingesetzt.
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Crash und Struktur
Dieses Teilprojekt zielt darauf ab, die Entwicklung von Schienenfahrzeugstrukturen zu automatisieren, zu beschleunigen und nachhaltiger zu gestalten. Zentrales Ziel ist der Schutz von Fahrgästen und Transportgütern vor dynamischen Crash- und Impactlasten bei gleichzeitigem Einsatz leistungsfähiger, nachhaltiger Materialien und innovativer Fertigungsverfahren.
Dabei werden digitale Werkzeuge entwickelt und eingesetzt, um manuelle Konstruktionsschritte zu reduzieren: Topologieoptimierungsergebnisse werden automatisiert in konstruktive Strukturen überführt, und ein Auslege-Assistent vereinfacht die Materialauswahl und Simulation, indem er Expertenwissen in Software-Tools integriert.
Parallel dazu wird die Qualifizierung neuer Werkstoffe für den Schienenverkehr vorangetrieben: Nachhaltige Faserverbundwerkstoffe und innovative Fertigungsverfahren sollen Produktionszeiten verkürzen, den Ressourcenverbrauch senken und die Wirtschaftlichkeit steigern. Dazu gehören die Struktur-Bemessung, ökologische Bewertungen, qualitätsgesicherte Fertigungsmethoden und innovative Reparaturkonzepte.
Die gewonnenen Erkenntnisse werden am Leitkonzept NGT TAXI demonstriert: Dafür wird der Wagenkasten konstruiert, es werden energieabsorbierende Strukturen für das Crashkonzept entwickelt und eine Frontendstruktur aus Naturfaserverbundmaterialien gefertigt. So wird die Leistungsfähigkeit der neuen digitalen und nachhaltigen Entwicklungsmethoden greifbar.
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Beteiligte Institute und Einrichtungen: