Teilprojekt A: Vollbahnfahrzeuge Herr Dipl.-Ing. S. Bernicke ... - IFS

Nach herausragenden Leichtbauerfolgen Anfang der 90erJahre wurden die Fahrzeuge wieder schwerer.Warum?Folie 2 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

S-BahnFlächengewicht/Sitzplatzgewicht (S-Bahn)Flächengewicht [t/m²]0,70,650,60,550,50,45sitzplatzoptimal474/874 Hamburg(1996)sitzplatzundflächenoptimal424(1999)481/482 Berlin(1996)472/473 Hamburg(1974)Coradia Nordic Lirex X60(2005)423(1998)422(2008)480 Berlin(1987)420/421(1970)flächenoptimal422(2008)474/874 Hamburg(1996)RABe 514Doppelstock(2006)S-tog Kopenhagen(1995)481/482 Berlin(1996)424(1999)Coradia Nordic Lirex X60(2005)423(1998)420/421(1970)472/473 Hamburg(1974)0,4S-tog Kopenhagen(1995)0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75Sitzplatzgewicht [t/Sitzplatz]480 Berlin(1987)Blau: Fahrzeuge ausder Voss-StudieFolie 3 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

ElektrotriebwagenFlächengewicht/Sitzplatzgewicht (EMU)PROTOS 2-Teiler(2007)0,75FLIRT SBB(2004)Flächengewicht [t/m²]0,70,650,6sitzplatzoptimalSPACIUM 3.06 8-Teiler(2009)ZuglängeNS Sprinter Lighttrain 6-T(2008)Desiro EMG 312-1(2000)425 (2000)SPACIUM 3.06 7-Teiler (2009)Desiro EMG 312-0(2000)Talent ÖBB/4023(2006)Talent ÖBB/4124(2006)Talent ÖBB/4024 (2006)PROTOS 2-Teiler (2007)CoradiaContinental/440, 4-TeilerDesiro Mainline (2008) (2008)NS Sprinter Lighttrain 4-T (2008)426(2000)Coradia Duplex X40/2004 Integral(2004)FLIRT SBB (2004)SPACIUM 3.06 8-Teiler(2009)SPACIUM 3.06 7-Teiler(2009)Talent ÖBB/4023(2006)Talent ÖBB/4024(2006)Talent ÖBB/4124(2006)Coradia Duplex X40/2004 Integral(2004)FS TAF(1998)IR4E DSB(1995)0,55sitzplatz- undflächenoptimalIR4E DSB(1995)flächenoptimalNS Sprinter Lighttrain 4-T(2008)NS Sprinter Lighttrain 6-T(2008)FS TAF (1998)0,50,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75Sitzplatzgewicht [t/Sitzplatz]425(2000)426(2000)Folie 7 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Elektrotriebwagen425 → NS Sprinter Lighttrain:Gleiche Konfiguration, Crashelemente bei NS ZugPROTOS: auch mit Crash, 2-Teiler, EinzelwagenFlirt SBB:Komfortable Ausrüstung äußert sich durch hohes SitzplatzgewichtLänge des Zuges wirkt sich positiv auf das spezifische Gewicht aus (vgl. 425/426)→ SPACIUM: 7-Teiler schwerer als 8-TeilerFolie 8 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

HochgeschwindigkeitszügeFlächengewicht [t/m²]0,8500,8000,7500,7000,6500,6000,5500,500sitzplatzoptimalJRE E4(1997)JR E1 "Max"(1994)sitzplatz- undflächenoptimalJRE E2 / E2-1000(1997)JRE E5(2011)JRC 300 / JRW 300-3000(1992) JRW 700-7000JRE E2(2000)(1997)?JRK 800 / 800-1000(2004)Flächengewicht/Sitzplatzgewicht (HGV)JRE 400(1992)JRE E3-1000(1999)JRE E3(1997)TGV Duplex(1996)CrashausrüstungVelaro CRH3 (8-teiler AC)(2008)Velaro D (8-teiler AC/DC)(2010)TriebzugTGV Atlantique(1988)ETR 460(1994)railjet +1116(2008)ICE 3, 403(1999) Eurostar(1993)411(1997)flächenoptimalJapanMehrsystemVelaro RUS (10-teiler AC/DC)(2009)Velaro RUS (10-teiler AC)(2009)ICE 3 MS, 406(1999)Talgo 350(2005)Velaro E (8-teiler AC)(2007)415(1997)AGV (7 Teiler)(2010)TGV POS(2006)Talgo 250(2007)ICE 1, 401+12 MW(1990)TGV PSE(1978)403/404(1973)ICE 2, 402+7 MW(1995)Triebkopf0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 1,100 1,200Sitzplatzgewicht [t/Sitzplatz]411(1997)415(1997)ETR 460(1994)Velaro E (8-teiler AC)(2007)Velaro CRH3 (8-teiler AC)(2008)Velaro RUS (10-teiler AC/DC)(2009)Velaro RUS (10-teiler AC)(2009)Velaro D (8-teiler AC/DC)(2010)TGV POS(2006)TGV Duplex(1996)TGV PSE(1978)TGV Atlantique(1988)Eurostar(1993)Talgo 250(2007)railjet +1116(2008)ICE 2, 402+7 MW(1995)ICE 3, 403(1999)ICE 3 MS, 406(1999)JR E1 "Max"(1994)Talgo 350(2005)ICE 1, 401+12 MW(1990)JRC 300 / JRW 300-3000(1992)JRE 400(1992)JRW 700-7000(2000)JRK 800 / 800-1000(2004)JRE E2Folie 9 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

HochgeschwindigkeitszügeICE 2 vs. ICE 3: besseres Sitzplatzgewicht durch UnterflurtraktionICE 3 MS ist durch die Mehrsystemausrüstung deutlich schwerer als ICE 3Triebkopfzüge sind bei gleichem Anforderungsprofil (TGV POS) leichter alsTriebwagenzüge (ICE 3 MS)Velaro D ist noch mal schwerer als ICE 3 MS bei gleichen Randbedingungen→ CrashausrüstungFolie 10 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

HochgeschwindigkeitszügeWarum sind die japanischen HGV-Züge so viel leichter?In Japan müssen geringere Sicherheitsanforderungen erfüllt werden:Längssteifigkeit von 980 kNKeine Crashauslegung. Vollständige Isolation des Shinkansen-Streckennetzes, keine Bahnübergänge, kein MischbetriebBreiteres Likchtraumprofil, dadurch mehr Sitzplätze/m²höhere Bahnsteige: 1300 mm statt 760 mm(klappbare) Trittstufen und komplizierte Türen werden nicht benötigtDurch die kleineren Türausschnitte müssen diese weniger aufwendig umbautwerden → GewichtseinsparungFolie 11 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Gemittelte Werte HGVGemittelte Werte nach Ländern1,200Sitzplatzgewicht [t/SP]; Flächengewicht [t/m²]1,0000,8000,6000,4000,200SitzplatzgewichtFlächengewicht0,000Deutschland Frankreich Japan ChinaLänderFolie 12 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Gemittelte Werte HGVEuropa: komfortable Ausstattung, dadurch entsteht ein hohes SitzplatzgewichtAsien: enge Bestuhlung, weniger aufwendige TechnikFolie 13 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

GesamtübersichtFlächengewicht/Sitzplatzgewicht (Alle)HGV-Züge Europa0,85Velaro RUS (10-teiler AC)(2009)0,8Velaro D (8-teiler AC/DC)(2010)403/ 404(1973)0,75Velaro E (8-teiler AC)EMUICE 3 MS, 406(2007)(1999)SPACIUM 3.06 7-Teiler(2009)JRE 400415ICE 1, 401+12 MWr ai l j et +1116(1992)(1997)(1990)(2008)JRE E3-1000(1999)AGV (7 Teiler)(2010)0,7ICE 3, 403Coradia PROTOS 2-Teiler(1999)SPACIUM 3.06 8-TeilerJRE E3TGV PSECont inent al/ 440, 4-Teiler (2007)(2009)(1997)Eurost ar(1978)JR E1 "Max" (2008)420/ 421(1970)(1993)(1994)612611Desiro Mainline(1998)411ICE 2, 402+7 MWNS Sprint er Light t rain 4-T(1996) (1997)TGV POS(2008)TGV Duplex605(1995)(2008)(2006)(1996)(2000)0,65Lint 54Lirex Experiment al (Versuch)Velaro CRH3 (8-t eiler AC)(2011) Desiro EMG 312-0(2000)(2008)TGV At lant iqueJRE E4(2000)(1988)(1997)Talent ÖBB/ 4023Lint 81(2006)426 610( 2011) NS Sprint er Light t rain 6-T(2000) (1993)(2008)ETR 460Coradia Duplex X40/ 2004 Int egral(1994)Coradia Nordic Lirex X600,6DMU(2004)(2005)Talent ÖBB/ 4124425(2006)FLIRT SBBDesiro EMG 312-1 (2000)GTW 2/ 6 4. Gen.Regio Shut t le(2004)(2000)(2006)Desiro classic(1996)Talgo 250(1999)(2007)LINT 41(L)VT / BR 641 / 2001644/ Talent(2000)(2001)DM 90, NL(1998)GTW 2/ 8(2006)(1996)ITINO628.4/ 928.40,55Talgo 350(2002)(1993)LINT 27 (Baureihe 640)(2005)Int egral IR4E DSB(1999)J RE E5(1998) (1995)( 2011)JRK 800 / 800-1000IC3D, DSB422JRC 300 / JRW 300-3000(2004)(1988)(2008)S-Bahn481/ 482 Berlin (1992)JRW 700-7000FS TAF (1996)(2000)(1998)423JRE E2 480 Berlin0,5VTA/ AKN(1998)(1997) (1987)474/ 874 Hamburg (1993)Flächengewicht [t/m²](1996)Japan. HGVGTW 2/ 6 UBB 643/ Talent(1999)(1999)0,45S-t og Kopenhagen(1995)GTW 2/6 1.Gen.(1995)Regio Sprint er(1995)Leichttriebwagen0,40,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2Sitzplatzgewicht [t/Sitzplatz]Folie 14 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

GesamtübersichtS-Tog Kopenhagen und RegioSprinter sind seit 1995 unerreicht im Leichtbau.Fraglich ist, ob beide Fahrzeuge so heute noch zuzulassen wären.Folie 15 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte S-Bahn-Fahrzeuge0,80,75Sitzplatzgewicht(0,6613 t/SP)Ausgewählte Daten vergleichbarer S-Bahn-FahrzeugeRohbaugewicht0,2Sitzplatzgewicht0,110,5Fahrwerksgewicht0,2 0,4Innenausbaugewicht0,10,20,7Rohbaugewicht(0,0853 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,5847 t/SP)Flächengewicht (t/m²)0,650,60,550,50,450,4Fahrwerksgewicht(0,2671 t/m²)420/421(1970)Innenausbaugewicht(0,1408 t/m²)Rohbaugewicht(0,0858 t/m²)Innenausbaugewicht(0,1445 t/m²)Rohbaugewicht(0,087 t/m²)Fahrwerksgewicht(0,2953 t/m²)472/473 Hamburg(1974) Fahrwerksgewicht(0,1884 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,572 t/SP)480 Berlin(1987)Rohbaugewicht(0,1435 t/m²)Innenausbaugewicht(0,1418 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,5833 t/SP)Innenausbaugewicht(0,1903 t/m²)Fahrwerksgewicht(0,1321 t/m²)422(2008)0 1 2 3 4 5DatensatzFolie 16 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte S-Bahn-FahrzeugeVergleich von S-Bahn-Fahrzeugen mit gleichem Einsatzspektrum0,80,70,6Flächengewicht [t/m²]0,50,40,3EinzelwagenJakobsfahrwerkSonstige GewichtsanteileGewicht elektr. AusrüstungDrehgestellgewichtWagenkasteninnenausbaugewichtWagenkastenrohbaugewicht0,20,10ohne Crash420/421(1970)mit Crash422(2008)Bemerkung:Fahrzeugauswahl ausvorliegenden DetaildatenBaureiheFolie 17 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte S-Bahn-Fahrzeuge420 → 422:Deutlich höherer Anteil des Rohbaugewichts durch CrashelementeAluminium-Differential-Bauweise der BR 420 ist vorteilhaft, aber aufwendigReduzierung des ElektrogewichtsGeringeres Fahrwerksgewicht durch JakobsfahrwerkeFolie 18 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte DieseltriebzügeSitzplatzgewicht1Rohbaugewicht0,20,10,50,10,20,4InnenausbaugewichtAusgewählte Daten vergleichbarer DMU0,2FahrwerksgewichtFlächengewicht (t/m²)0,750,70,650,60,550,50,450,4Rohbaugewicht(0,1262 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,5411 t/SP)Fahrwerksgewicht(0,1471 t/m²)628.4/928.4(1993)Rohbaugewicht(0,2168 t/m²)Innenausbaugewicht(0,197 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,5247 t/SP)Fahrwerksgewicht(0,1097 t/m²)Integral(1998)Rohbaugewicht(0,1325 t/m²)nicht vorhandenSitzplatzgewicht(0,561 t/SP)Fahrwerksgewicht(0,1512 t/m²)Desiro classic(1999)Innenausbaugewicht(0,0749 t/m²)Rohbaugewicht(0,1389 t/m²)Rohbaugewicht(0,1438 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,557 t/SP)Fahrwerksgewicht(0,1428 t/m²)LINT 41(2000)Sitzplatzgewicht(0,6038 t/SP)Innenausbaugewicht(0,1832 t/m²)Fahrwerksgewicht(0,1271 t/m²)Innenausbaugewicht(0,2008 t/m²)Lirex Experimental (Versuch)(2000)0,350 1 2 3 4 5 6DatensatzFolie 19 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte DieseltriebzügeVergleich DMU0,70,6Flächengewicht [t/m²]0,50,40,30,2EinzelwagenSänftenkonzeptJakobsfahrwerkJakobsfahrwerkEinzel-RSSonstige GewichtsanteileGewicht elektr. AusrüstungDrehgestellgewichtWagenkasteninnenausbaugewichtWagenkastenrohbaugewicht0,10628.4/928.4(1993)Integral(1998)Desiro classic(1999)LINT 41(2000)Lirex Experimental(Versuch)(2000)Bemerkung:Fahrzeugauswahl ausvorliegenden DetaildatenBaureiheFolie 20 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte DieseltriebzügeGeringster Anteil des Fahrwerksgewichts beim INTEGRAL durchSänftenkonzeptEinzelradsätze bei LIREX Experimental, durch Versuchsausrüstung insgesamtsehr schwer → Achslastgrenzen werden erreichtKein Unterschied im Fahrwerksgewicht 628/642/648 trotz Einzelwagen-/Gliederzugkonzept628: Konstruktion der frühen 80er Jahre, leichteres Flächengewicht, gleichesRohbaugewicht wie LINT 41, Desiro Classic: Niederflur vs. HochflurFolie 21 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte elektrische TriebzügeSitzplatzgewicht1Ausgewählte Daten vergleichbarer EMURohbaugewicht0,20,10,50,10,20,20,4Innenausbaugewicht0,80,75Sitzplatzgewicht(0,6176 t/SP)Sitzplatzgewicht(0,5833 t/SP)Sitzplatzgewicht(0,5258 t/SP)Fahrwerksgewicht0,7Rohbaugewicht(0,1796 t/m²)Rohbaugewicht(0,1603 t/m²)Rohbaugewicht(0,1463 t/m²)Flächengewicht (t/m²)0,650,60,550,5Fahrwerksgewicht(0,0996 t/m²)PROTOS 2-Teiler(2007)Innenausbaugewicht(0,2264 t/m²)Fahrwerksgewicht(0,1944 t/m²)Innenausbaugewicht(0,1201 t/m²)CoradiaContinental/440, 4-Teiler(2008)Fahrwerksgewicht(0,2502 t/m²)Desiro Mainline(2008)Innenausbaugewicht(0,0726 t/m²)0,450,40 1 2 3 4DatensatzFolie 22 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte elektrische TriebzügeVergleich EMU0,80,70,6Flächengewicht [t/m²]0,50,40,3JakobsJakobsEinzelwagenJakobsSonstige GewichtsanteileGewicht elektr. AusrüstungDrehgestellgewichtWagenkasteninnenausbaugewichtWagenkastenrohbaugewicht0,20,10mitCrashPROTOS 2-Teiler(2007)ohneCrashCoradiaContinental/440, 4-Teiler(2008)mitCrashDesiro Mainline(2008)mitCrashCoradia Nordic Lirex X60(2005)BaureihenFolie 23 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte elektrische TriebzügeDesiro Mainline: Erneute Anwendung von EinzelwagenDas Fahrwerksgewicht des Desiro ML ist anteilig wesentlich größer als bei denvergleichbaren Gliederzügen. Aus Leichtbausicht ein RückschrittDas Gewicht von Crashelementen ist in der Rohbaustruktur eingerechnet.Bei den verglichenen elektrischen Triebwagen ist eine Gewichtserhöhung durchCrashelemente nicht zu erkennen.Folie 24 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte HGV-ZügeSitzplatzgewicht10,5Rohbaugewicht0,20,10,10,20,4InnenausbaugewichtAusgewählte Daten vergleichbarer HGV-Züge0,2Fahrwerksgewicht0,90,85Sitzplatzgewicht(1,0866 t/SP)Rohbaugewicht(0,1352 t/m²)Sitzplatzgewicht(1,1225 t/SP)Flächengewicht (t/m²)0,80,750,70,650,6Rohbaugewicht(0,1566 t/m²)Fahrwerksgewicht(0,2203 t/m²)Velaro E (8-teiler AC)(2007)Innenausbaugewicht(0,0607 t/m²)Rohbaugewicht(0,1315 t/m²)Sitzplatzgewicht(0,7558 t/SP)Innenausbaugewicht(0,0475 t/m²)Fahrwerksgewicht(0,2366 t/m²)Innenausbaugewicht(0,0519 t/m²)Velaro RUS (10-teiler AC/DC)(2009)0,550,5Fahrwerksgewicht(0,2092 t/m²)Velaro CRH3 (8-teiler AC)(2008)0 1 2 3 4BaujahrFolie 25 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte HGV-ZügeVergleich HGV0,90,80,7Flächengewicht [t/m²]0,60,50,40,30,2Sonstige GewichtsanteileGewicht elektr. AusrüstungDrehgestellgewichtWagenkasteninnenausbaugewichtWagenkastenrohbaugewicht0,10Velaro E (8-teiler AC)(2007)Velaro CRH3 (8-teiler AC)(2008)Velaro RUS (10-teiler AC/DC)(2009)BaureiheFolie 26 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Ausgewählte HGV-ZügeVelaro CRH leichtester Velaro:Breiterer Wagenkasten, 2+3-Sitzanordnung → geringes SitzplatzgewichtGeringstes Rohbaugewicht, geringstes FahrwerksgewichtEinsystemerVelaro E:Sehr komfortabel, EinsystemerVelaro RUS:Anpassung an besondere Verhältnisse (Klima, Spurweite etc.),ZweisystemerFolie 27 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

FazitGewichtstreiber sind:• Crashelemente• Fahrwerkskonzepte• Mehrsystemausrüstung• NiederflurwagenkästenFolie 28 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A

Die vollständige Studie wird Mitte 2012 in einer Sonderausgabe derZEV Rail veröffentlichtFolie 29 IFS Seminar 13.12.2011DMG Leichtbaustudie Teilprojekt A