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Laudatio anlässlich der Beuth-Preisverleihung 2012 |
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Rede von Herrn Dr.-Ing. Lars Müller, Mitglied des Beuth-Ausschusses der DMG, auf der DMG-Jahrestagung in Potsdam am 26. Okt. 2012 anlässlich der Verleihung des Beuth-Innovationspreises 2011 |
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Liebe Preisträger, als mich Herr Lang – in dessen Namen ich Sie alle recht herzlich grüßen darf – darum bat, an seiner Stelle die Laudatio für die diesjährigen Preisträger der DMG zu halten, war ich zunächst überrascht, dann erfreut und – nach kurzem Nachdenken – fühlte ich mich sehr geehrt. Überrascht war ich, weil ich nicht wusste, dass sich die diesjährige DMG-Jahrestagung mit dem fast schon traditionellen Besuch der DB AG bei unseren japanischen Kollegen überschneidet, und erfreut, weil in diesem Jahr wieder zwei ausgezeichnete Arbeiten vorliegen, die preiswürdig sind. Doch ich fühlte mich besonders geehrt, weil ich weiß, wie viele exzellente Fachleute in den Reihen vor mir sitzen und gespannt auf die diesjährigen Preisträger warten. Auch geehrt fühlte ich mich durch den Bezug zum Namen Beuth. Die so genannte BEUTH-Lokomotive, die von August Borsig 1844 konstruierte wurde, war die erste wirklich deutsche Dampflokomotive, ihre Vorgänger lehnten sich stark an den amerikanischen und englischen Vorbildern an. Auch ihr Namensgeber Christian Peter Wilhelm Beuth war einer der wesentlichen Treiber bei der Fortentwicklung des Schienenverkehrs in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts und unterstützte die Ingenieurausbildung maßgeblich. Bevor wir aber die eigentliche Preisverleihung vornehmen, möchte ich Ihnen einen Überblick über
die Inhalte und mögliche Auswirkungen der Erkenntnisse der beiden Arbeiten geben. In diesem Jahr
hat die DMG als Schwerpunkt für die Verleihung der Beuth Preise Arbeiten aus den Bereichen
Das Thema Sicherheit ist eines der derzeit sehr stark diskutierten Themen der Bahn. „Wie sieht Europa das Thema”, „wie setzen wir diese Anforderungen in Deutschland um” und „wie sieht es mit der nationalen Sicht zu dem Thema in Zukunft aus”. Fragen, die bis dato noch nicht vollkommen geklärt sind. Neben diesen politischen Fragen existiert aber immer noch der praktizierte Eisenbahnbetrieb, der unabhängig von den Rahmendiskussionen seit Jahrzehnten zuverlässig, pünktlich und vor allem sicher fährt und auch in Zukunft sicher fahren muss. Es ist die Aufgabe von uns Ingenieuren, das System weiter zu verbessern, die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen und gesetzte Rahmenbedingungen – wie z. B. die TSI – technisch umzusetzen. Besonders unter der derzeit angespannten Wirtschaftslage sind Forschung und Innovationen nicht einfach finanzierbar, obwohl sich besonders die Eisenbahn – neben anderen Investitionen in die Infrastruktur Deutschlands – als verlässliche Größe für Beschäftigung und Industrie hervortut. Der Wirtschaftsstandort Deutschland hängt entscheidend am Tropf der Innovation – ohne diese wären wir in Europa und in der Welt nur Mittelmaß und allenfalls ein Produktionsstandort wie viele andere Länder auch. Doch ich möchte nun wieder auf das Thema „praktizierter Eisenbahnbetrieb” zurückkommen: Die
Eisenbahn gehört zu den sichersten Verkehrsträgern, daran kann und wird sich in Zukunft nur schwer etwas
ändern. Systembedingt werden durch die komplexen Betriebsabläufe und das hohe Maß an Steuerung individuelle
Fehler minimiert und ein Sicherheitsniveau geschaffen, das andere Verkehrsträger nicht erreichen. Trotz
dieser Vorteile der „Aktiven Sicherheit” kommt es leider – sehr selten, aber leider immer
wieder – zu Unfällen. Sei es durch das Fehlverhalten anderer Verkehrsteilnehmer an Bahnübergängen,
durch unvorhersehbare Ereignisse, durch Gefahren im Gleisbereich oder durch menschliches Fehlverhalten.
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Um auch in diesem Bereich die Auswirkungen derartiger Vorfälle zu reduzieren, wird bei der Konstruktion und auch der Zulassung von Schienenfahrzeugen zunehmend die „Passive Sicherheit” der Fahrzeuge betrachtet. Hier setzt die Arbeit von Herrn Dr.-Ing. Federic B. Carl „Der Einfluss bauarttypischer Konstruktionsmerkmale von Lokomotiven auf das Kollisionsverhalten im Zugverband” an. Lieber Herr Dr. Carl, Sie haben in Ihrer Arbeit die Einflussfaktoren einer Kollision auf den gesamten Zugverband untersucht. Hierfür haben Sie ein Modell entwickelt, das die Simulation der Kollision von zwei Zugverbänden, bestehend aus beliebig vielen und unterschiedlich schweren Einzelwagen, ermöglicht. Sie haben hierbei einen mathematisch-physikalischen Beschreibungsansatz gewählt, der die einfache Variation der Eingangsparameter erlaubt und somit die Vergleichbarkeit verschiedener Varianten ermöglicht. Hierfür können Kupplungselemente nichtlinear, geschwindigkeits- und auch wegabhängig mit ihrer Deformationscharakteristik abgebildet werden. Die Ergebnisse Ihrer Modellierung verglichen Sie mit einem Referenzzug der entsprechenden Euronorm. Sie haben in Ihrer Arbeit den aktuellen Stand der Technik sowie die aktuelle Normenlage und neue analytische Verfahren zur Verteilung der Kollisionsenergie innerhalb lokbespannter Züge herausgearbeitet. Ziel war es, die Energieverteilungen im Zugverband und daraus resultierend Anforderungen an die Energieaufnahme in den verschiedenen Fahrzeugschnittstellen, insbesondere mit Bezug auf die kollisionssichere Auslegung von Lokomotiven zu identifizieren. Hieraus resultieren Auslegungsempfehlungen für die konstruktive Realisierung der Kollisionsenergieaufnahme, flankierende strukturelle Maßnahmen zum Insassenschutz und die schadensminimierende Ausführung von Anbaukomponenten bei modularen Lokomotivplattformen. Sie haben somit einen wesentlichen Beitrag zur Dimensionierung von Halterungen und Anbaukomponenten geliefert. Besonders die Betrachtung dieser Anbauteile stellt einen Schwerpunkt der Arbeit dar, deren Erkenntnisse sicherlich in Zukunft in die Konstruktion einfließen werden. Als Eisenbahnbetriebler habe ich folgenden Satz Ihrer Dissertation mit hohem Interesse gelesen: |
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Dem bleibt eigentlich nichts weiter hinzuzufügen und ich hoffe – nein ich bin sicher –, dass Ihre Arbeit in der praktischen Umsetzung bei der Konstruktion von Fahrzeugen zu beachten sein wird. Herr Dr. Carl, wir haben uns entschlossen, Ihnen für diese Arbeit einen Beuth-Preis und die Beuth-Medaille zu
verleihen. |
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Im zweiten Teil meiner Rede möchte mich nun der Diplomarbeit von Herrn Dipl.-Ing. Thomas Erk zuwenden, einer Arbeit, die dem Themenfeld der „Energieeffizienz/Ökologie” zugeordnet werden kann. Herr Erk hat sich in seiner Arbeit sehr praxisbezogen unter Beteiligung der Industrie mit dem Thema: „Aufbau und Verifizierung eines Simulationsmodells für ein Abwärmenutzungssystem mittels Clausius-Rankine-Kreisprozess für ein Schienenfahrzeug” beschäftigt. Ziel der Arbeit war die Modellierung eines Abwärmenutzungssystems inklusive der Verifikation der Ergebnisse anhand vorhandener Messdaten. Zu den wesentlichen Trends im Eisenbahnsektor gehört zweifelsfrei auch die Energieeffizienz und damit die ökologische Komponente des Systems Eisenbahn. Auch wenn der Vorsprung der Eisenbahn nach wie vor gegenüber anderen Verkehrsträgern wie Flugzeug und Auto sehr groß ist, so wird doch in der öffentlichen Wahrnehmung durch Werbung und öffentliche Diskussion ein anderes Bild suggeriert. BlueTec/Blue efficiency/AdBlue – alles uns bekannte Schlagwörter aus dem Automotive-Bereich, mit denen wir Effizienz und Umweltbewusstsein verbinden. Es scheint, als hätte das Automobil in den letzten Jahrzehnten riesige Fortschritte gemacht und die Eisenbahn hinter sich gelassen. Doch ist dies wirklich wahr? Wenn ich mir den Verbrauch meines ersten Autos, eines Passat Baujahr 1976, ins Gedächtnis rufe, so waren das auch acht Liter Super auf 100 km – zugegeben, die Abgaswerte waren nicht so wichtig wie heute. Aber die Autos sind schwerer geworden, haben eine viel höhere Leistung heute und man fährt – wenn möglich – schneller. In Summe hat sich der Verkehrsträger Straße nicht verbessert, auch wenn der Fortschritt im Detail unbestritten ist. Der reale Verbrauch eines Passat beträgt heute immer noch acht Liter Super auf 100 km. Auch der Eisenbahnsektor ist in den letzten Jahren nicht untätig gewesen. Emissionsvorschriften und die Anforderungen an die Zulassung von Fahrzeugen haben wesentliche Umweltaspekte aufgenommen. Die Industrie und die Betreiber erforschen und entwickeln neue Antriebe, wie die Hybridtechnik im VT 642 und den sog. E-Tender. Wer von Ihnen die InnoTrans besucht hat, ist an diesen Entwicklungen nicht vorbeigekommen. Und in diesem Umfeld hat sich Herr Erk intensiv mit der Simulation eines Abwärmenutzungssystems beschäftigt. Mit diesem Modell hat Herr Erk Untersuchungen zu Leistungssteigerungen oder Kraftstoffersparnissen unternommen und die ermittelten Größen mit experimentellen Daten verglichen und bestätigt. Besonders hat mir persönlich die ausführliche Darstellung der Grundlagen gefallen, wodurch mir der Einstieg in die komplexe Thematik ermöglicht wurde. Die beurteilenden Experten bewerteten besonders die Betrachtung von für den Bahnbetrieb relevanten Szenarien positiv. Als ein Ergebnis der Arbeit bleibt festzuhalten, dass mit derartigen Systemen eine signifikante Kraftstoffersparnis erreicht werden kann. Durch die besondere Nähe der Arbeit zur industriellen Entwicklung derartiger Komponenten finden die Ergebnisse sicherlich direkte Anwendung in der Motorkonstruktion der kommenden Jahre – ein Beitrag, den die DMG gerne honoriert. Herr Erk, wir haben uns entschlossen, Ihnen für diese Leistung einen Beuth-Preis zu verleihen.
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Sehr geehrte Preisträger, ich wünsche Ihnen für Ihren weiteren beruflichen Werdegang viel Erfolg, Mut und kritische Neugier, aber auch Ausdauer bei der Erreichung Ihrer Ziele und hoffe, dass diese Preise Ihnen helfen, Ihren persönlichen Zielen ein Stück näher zu kommen.
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Die Dissertation von Herrn Dr. Carl entstand während seiner Tätigkeit in der Berechnungsabteilung von Bombardier Transportation GmbH, Business Unit Locomotives, in Kassel und wurde betreut von Herrn Prof. Dr.-Ing. Günter Löffler vom „Institut für Bahnfahrzeuge und Bahntechnik” der TU Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List”. Zweitgutachter war Herr Prof. Dr.-Ing. Ekkehard Gärtner vom „Institut für Land- und Seeverkehr” der TU Berlin. Die Arbeit wurde im Shaker Verlag veröffentlicht: |
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Kurzfassung: Der Einfluß bauarttypischer Konstruktionsmerkmale von Lokomotiven auf das Kollisionsverhalten im Zugverband |
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Neben der bereits sehr hohen aktiven Sicherheit durch Zugsicherungssysteme hat im Schienenverkehr auch die strukturelle Kollisionssicherheit der Fahrzeuge an Bedeutung gewonnen, da nicht alle Kollisionsrisiken erfaßbar und Ausfallsituationen präventiver Systeme ausgeschlossen werden können und die Bahnbetreiber reduzierte Schäden und aufwandsminimale Reparaturkonzepte nach typischen Rangieraufstößen erwarten. | ||
In dieser Arbeit wird daher das Kollisionsverhalten im Zugverband sowie das Zusammenwirken der Kollisionssicherheit mit den modernen Konstruktionsprinzipien „Leichtbau” und „Modularisierung” für Lokomotiven mit ihren auch aus den Einsatzbedingungen resultierenden bauarttypischen Konstruktionsmerkmalen umfassend untersucht. Den Ausgangspunkt bilden ergänzende Auswertungen der in ERRI B205.1 durchgeführten Unfallanalysen speziell hinsichtlich des Kollisionsrisikos bei lokomotivbespannten Zügen. | ||
Mit Hilfe analytischer Verfahren werden das Bewegungsverhalten zweier Kollisionspartner allgemein untersucht und analytische Reihenansätze zur näherungsweisen Ermittlung der Kollisionsenergieverteilung in heterogenen Zugverbänden abgeleitet. Dabei werden auch Parametervariationen zur Mindest-Deformationslänge für verschiedene Lokomotivmassen und Kraftniveaus der Energieaufnahme durchgeführt. Auf Basis eines in MATLAB / Simulink erstellten und verifizierten Mehrkörpersimulationsmodells wird das Kollisionsverhalten und die -energieverteilung innerhalb heterogener Zugverbände untersucht. Die kollisionsbedingte Dynamik von elastisch oder mit Längsspiel am Fahrzeugkasten befestigten Anbaukomponenten wird analysiert und sekundäre Energieabsorber zur Schadensminimierung vorgeschlagen und konzeptionell ausgelegt. Für direkt am Fahrzeugkasten befestigte Anbaukomponenten werden Strategien der statischen Festigkeitsauslegung diskutiert und konkretisiert. | ||
Schließlich wird der Einfluß bauarttypischer Konstruktionsmerkmale auf die
Kollisionssicherheit von Lokomotiven diskutiert und Maßnahmen zur Umsetzung der Kollisionssicherheit in modularen
Lokomotivplattformen dargestellt. Die anforderungsgerechte Umsetzungsstrategie sowie die ganzheitliche Realisierung
werden an konkreten Beispielen erläutert und miteinander verglichen.   |
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Seine Diplomarbeit hat Herr Erk in
der Zeit von Dez. 2010 bis Apr. 2011 an der Universität Stuttgart angefertigt. Die Arbeit wurde betreut durch
Herrn Prof. Dipl.-Ing. Dieter Bögle, Lehr- und Forschungsgebiet
„Schienenfahrzeugtechnik” am „Institut für Maschinenelemente”.
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