Wirtschaftlicher und innovativer Verkehr - Bulletin.ch
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Der Bahnhof von
AlphaTube.
Wirtschaftlicher und
innovativer Verkehr
Mobilität | Welchen Beitrag kann die angewandte Forschung zur nachhaltigen
Entwicklung des Verkehrs leisten? Während international bereits diverse Verkehrs-
innovationen in der Pipeline sind, unterstützt die Fachhochschule Westschweiz
(HES-SO) eine Arbeitsgruppe bei der Entwicklung von Hilfsmitteln, Methoden und
Know-how zur Ummünzung dieser Konzepte auf die Schweiz.
V I N C E N T B O U R Q U I N , S A M U E L C H E VA I L L E R
S
eit mehreren Jahrhunderten Grenzen stossen, im Hinblick auf die Internationale Lösungen
haben sich die Systeme für den Verpflichtungen der Schweiz zur Sen- Japan und China haben unter der
Strassen- und Bahntransport von kung ihres CO2-Ausstosses problema- Bezeichnung Maglev (für «magneti-
Personen und Gütern entwickelt tisch (Bild 2). Auch wenn Elektrofahr- sche Levitation») Schienenverkehrslö-
(Bild 1). In den letzten Jahrzehnten zeuge als zukunftsträchtige Lösungen sungen entwickelt, die auf Linearmoto-
konnte einerseits das Bahnsystem in präsentiert wurden, entstehen bei einer ren und einem kontaktlosen
der Schweiz dank beträchtlicher Inves- solchen Umstellung andere Probleme. Schienensystem beruhen. Dabei kön-
titionen ausgebaut werden, während Das Verkehrssystem muss daher nen in der freien Atmosphäre sehr hohe
andererseits – in Anbetracht der stei- überdacht werden, um die Mobilität Geschwindigkeiten (>500 km/h) erzielt
genden Nachfrage nach einem zuver- bewältigen zu können, und zwar mit werden.[1] Der Energieverbrauch ist
lässigen öffentlichen Verkehr – grössere einem neuen Kompromiss von Kosten, wegen des Luftwiderstands dieser
Kapazitäten bereitgestellt werden Performance, Emissionen, Energie, Motoren bei einer solchen Geschwin-
konnten. Die so entstandene Service- räumlicher Integration, Ethik, Gerech- digkeit sehr hoch, weil über 90 % der
qualität, um die viele Länder die tigkeit und Kapazität. Ganz grundsätz- zugeführten Energie in Wärme umge-
Schweiz beneiden, geht mit einer guten lich müssen andere Infrastrukturen wandelt werden. Hingegen führt das
Energieeffizienz und Umwelt-Perfor- geprüft werden, die technologische kontaktlose System zur Vermeidung
mance einher. Allerdings sind die Kos- Kombinationen von Fahrzeuglenkung von Abnutzungserscheinungen, die im
ten für Investitionen, Betrieb und und -antrieb ermöglichen. Es gilt heute klassischen Bahnverkehr grosse
Instandhaltung des Bahnsystems sehr mehr denn je, die momentanen Para- Instandhaltungsarbeiten erfordern.
hoch, was dessen Ausbau beschränkt. digmen zu hinterfragen und neue Das steigert die Rentabilität der Lösung.
Bild: EuroTube
Zudem sind die steigenden Emissionen Ansätze zu prüfen, um den Mobilitäts- In Japan, das wie die Schweiz sehr
aus dem Strassenverkehr, dessen Infra- bedürfnissen der Bevölkerung Rech- gebirgig ist, kann eine solche Strecke
strukturen kapazitätsmässig an ihre nung zu tragen. wegen der Lärmemissionen und der
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Auswirkungen auf die Landschaft
nicht an der dicht bevölkerten Küste Motorisierter Individualverkehr
entlang gebaut werden. Daher führt die (Personenwagen)
Strecke durch die Berge, was bedingt, Personen pro Jahr
(in Millionen)
dass zwischen Tokio und Nagoya rund
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Die HES-SO und die Erforschung
10,4 %
innovativer Verkehrsformen
0,7 % Die Schweiz hat in den beiden Innova-
0,8 % tionsbereichen autonome Fahrzeuge
0,2 % und Untergrundverkehr unter Teilva-
kuum Pionierarbeit geleistet. Nun
15,9 %
muss sie beachten, dass ein in den
road based passenger USA entwickeltes Verkehrssystem
road based freight
rail wenig Chancen hat, perfekt ihren
aviation (domestic, Bild 2 Die CO 2-Emis- Anforderungen und Besonderheiten
w/o military) sionen des Verkehrs sind zu entsprechen. Daher ist in diesem
water
others (Tanktourismus, hauptsächlich auf den Bereich weiterhin Innovationskraft
non road/non-transport) Strassenverkehr zurück- gefragt. Die Fachhochschule West-
zuführen. Die Einführung schweiz (HES-SO) hat deshalb eine
71,9 % eines Verkehrssystems, Arbeitsgruppe mit stark interdiszipli-
das schneller ist, weniger närem Fokus ins Leben gerufen und
Energie verbraucht und einen Forschungsschwerpunkt ange-
weniger Treibhausgase wandte Wissenschaften geschaffen.
ausstösst, wäre sinnvoll. So will sie eine Brücke zwischen den
heutigen und den künftigen Bedürf-
nissen beim Verkehr und diesen
neuen Technologien schlagen, präzi-
280
sieren, wie und in welcher Form diese
neuen Technologien dem schweizeri-
schen Kontext dienen könnten, und
definieren, wie diese Überlegungen
60 auf internationaler Ebene weiterver-
folgt und aufgewertet werden könn-
51 ten.
Energy/Passenger / Wh/km
40 Zusammenarbeit mit EuroTube
40
In diesem Rahmen ist eine Zusam-
34 33 menarbeit mit der Stiftung EuroTube
28 von grundlegender Bedeutung, da so
20 ein Zentrum für Tests, Validierung
und Zulassung dieser Technologien
Swissmetro
Swissmetro
Transrapid
300 km/h
300 km/h
300 km/h
140 km/h
372 km/h
120 km/h
und deren technologischen Elemente
InterCity
geschaffen werden kann. Die Projekte
Car
ICE
0 von EuroTube erlauben, die industri-
elle Entwicklung anzukurbeln und zu
Bild 3 Energieaufwand in Wh pro km pro Passagier.[5] steuern – und genau dieses Element
fehlte beim Projekt Swissmetro, um
dessen Weiterentwicklung voranzu-
sehr konkurrenzfähig zu den anderen mit einer technischen Lösung: das Pro- treiben.
Transportsystemen ist. Die Suche nach jekt Serpentine. Über 20 Jahre später Die Ziele der Arbeitsgruppe beste-
dem optimalen Druck ist eines der werden diese Entwicklungen fast im hen darin, eine wissenschaftliche
Ziele des Projekts. Auch die CO2-Emis- ganzen Land wieder aufgegriffen. Analyse und eine angewandte For-
sionen werden untersucht. Ähnliche Insgesamt lässt sich festhalten, dass schung zu initiieren, die die Akteure
Studien zeigen bereits den Nutzen von die Projekte Swissmetro und Serpentine aus Lehre und Industrie vereinen, und
Technologien, die mit partiellem in einer fraktalen Dimension zusam- eine auf die schweizerischen Beson-
Vakuum arbeiten. mengehören, da das Verkehrssystem als derheiten abgestimmte Lösung res-
Ganzes betrachtet werden muss und pektive eine Lösung für andere Länder
Paradigmenwechsel im ergänzende Technologien einzubezie- mit ähnlichen Problemen zu entwi-
Verkehrsbereich hen sind, um einen Dienst zwischen ckeln (Netz von kleinen und mittelgro-
Die heutige Zeit ist daher günstig für zwei beliebigen Orten zu gewährleisten. ssen Städten) – alles im Rahmen des
einen Paradigmenwechsel beim Ver- Diese Technologien werden durch die internationalen wissenschaftlichen
kehr. Ebenfalls zu erwähnen sind die unterschiedlichen Geschwindigkeiten Netzes, das sich mit diesen Themen
Bilder: SCCER/Bafu
autonomen Fahrzeuge, ein Bereich, wo und Kapazitäten bestimmt und müssen befasst. So sollte es der Gruppe der
die Schweiz eine weitere Vorreiterrolle im Hinblick auf eine allgemeine Opti- HES-SO möglich sein, zu einem Refe-
innehatte. Sie verfügt seit den mierung der gemeinsamen Leistung renzschwerpunkt zu werden, zur
1990er-Jahren über eine Pilotstrecke weiterentwickelt werden. effektiven Umsetzung von Projekten
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zur Weiterentwicklung und Einfüh- Carole Baudin führt die Forschungs- Öffentlichen Verkehr im
rung solcher Technologien mit einer gruppe für nutzerzentriertes Produkt- Wettbewerb stärken
ganzen Palette an Geschwindigkeiten design (HE-Arc). Sie befasst sich mit Die HES-SO möchte sich langfristig in
und Kapazitäten beizutragen und als der Einbindung der menschlichen und der angewandten Forschung und in der
wissenschaftliche und technologische sozialen Dimension in die Prozesse Entwicklung alternativer Personen-
Ansprechstelle von Behörden und Ent- zum Design von Projekten oder techni- und Warentransportmöglichkeiten
scheidungsträgern für Untergrund- schen Systemen über einen Ansatz der bewähren und ein wichtiger Akteur für
verkehr und/oder Verkehr in einer Anthropotechnologie und der Design- die Unterstützung künftiger Entwick-
kontrollierten Atmosphäre zu fungie- ergonomie. lungen werden. Um die ersten Entwick-
ren. Vincent Bourquin war an der Ent- lungen anzustossen, hat die HES-SO
wicklung von Swissmetro beteiligt und der Gruppe eine ausserordentliche
Die Lösung heisst verfügt über ausgewiesenes Fachwis- dreijährige Finanzierung gewährt.
Multidisziplinarität sen zu Innovationen und Nachhaltig- Viele Projekte beruhen auf der Tech-
Diese multidisziplinäre und sich ergän- keit im Verkehrswesen. Er gehört der nologie des Vakuumtransports und
zende Arbeitsgruppe setzt sich aus den interdisziplinären Forschungsgruppe werden der Schweiz alternative Trans-
folgenden fünf Mitgliedern zusam- «SwissMoves» (HEIA-FR) an. Interna- portmittel mit tiefer, mittlerer oder
men, die nachfolgend kurz vorgestellt tional ist er als Experte am Observa- hoher Geschwindigkeit verschaffen
werden. toire des politiques et stratégies de und so die Wettbewerbsfähigkeit des
transport en Europe tätig und er ist öffentlichen Verkehrs steigern. Dieses
Mitglied des Maglev Board. Ziel kann jedoch nur erreicht werden,
Über EuroTube Joël Cugnoni ist Experte für Ver- indem zwischen Personen und ergän-
bundwerkstoffe, digitale Simulation zenden Kompetenzen eine Innovati-
EuroTube ist eine gemeinnützige und digitale Fertigungstechnologien. onsdynamik geschaffen wird, wie dies
schweizerische Stiftung. Sie lehnt Er ist am Institut de Conception méca- bei der Forschungsgruppe der Fall war.
die Tendenz ab, dass mit Risikoka- nique et technologie des matériaux der
pital finanzierte Unternehmen die HEIG-VD tätig. Seine Gruppe hat Referenzen
Hochschulforschung für sich allein grosse Erfahrung in den Bereichen [1] J.F. Gieras, «Ultra high-speed ground transportation
systems: Current Status and a vision for the future»,
beanspruchen, indem sie private Optimierung von Verbundwerkstoff- Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 96 NR
Testinfrastrukturen bereitstellen, konstruktionen, Bruchmechanik, 9/2020.
[2] en.wikipedia.org/wiki/Maglev.
deren Zugänglichkeit, Kapazitäten strukturelle Monitoringsysteme und
[3] V. Bourquin, A. Cassat, P. Rossel, «Transportation as
und Bedingungen proprietären digitale Fertigungstechniken. an engineering system: towards sustainable trans-
Entwicklungen vorbehalten sind statt Patrick Haas arbeitet am Labora- portation using existing technologies into innovative
architectures to satisfy current and future needs».
Benutzern aus Hochschulbereich und toire de mécanique des fluides et aéro- [4] M. Jufer, A. Cassat, «Report Collaboration with the
Industrie. dynamique der HEPIA, das seit vielen Korean Railroad Research Institute (KRRI) Status Syn-
thesis of the Swissmetro Project Swissmetro Maglev
Jahren im Bereich experimentelle and KRRI Tube Train Developments».
Die Stiftung EuroTube will an zentra- Aerodynamik und Simulation tätig ist. [5] Milan Janić, «Estimation of direct energy consump-
tion and CO2 emission by high speed rail, transrapid
len Standorten in Europa neutrale Es verfügt über mehrere Unterschall- maglev and hyperloop passenger transport systems»,
Testgelände für Forschung und und Überschall-Windkanäle sowie International Journal of Sustainable Transportation,
2020, DOI: 10.1080/15568318.2020.1789780.
Technologie zur Verfügung stellen. über umfassende Berechnungsverfah- 6] www.bfs.admin.ch/bfs/de/home/statistiken/mobili-
An ihrem Standort Collombey-Muraz ren. taet-verkehr/personenverkehr.assetdetail.3222240.htm
in der Schweiz entwickelt die Stiftung Samuel Chevailler bringt die Kom- Autoren
EuroTube Infrastrukturtechnologien petenzen des Teams Industrial Elec- Dr. Vincent Bourquin ist Professor an der Hochschule für
Technik und Architektur Freiburg.
für den Bau der ersten drei Kilo- tronics & Drives an der HES-SO Wallis J HEIA-FR, 1700 Freiburg
meter langen Teststrecke, die den im Bereich Elektromagnetik ein. Die J vincent.bourquin@hefr.ch
Bedürfnissen der universitären For- Kompetenzbereiche des Teams erstre- Dr. Samuel Chevailler ist Professor an der Hochschule für
schungsgruppen sowie der Industrie cken sich von der Modellierung über Ingenieurwissenschaften Wallis.
J HES-SO Wallis, 1951 Sitten
entsprechen und das industrielle das Design bis hin zur Herstellung von J samuel.chevailler@hevs.ch
Wachstum des Vakuumtransports statischen Umrichtern, Elektroma-
Dieser Artikel entstand unter Mitarbeit von Carole Baudin,
fördern soll. schinen und Aktuatoren sowie der ent- Gaëtan Bussy, Joël Cugnoni und Patrick Haas. Ihnen sei an
sprechenden Kontrollsysteme. dieser Stelle herzlich gedankt.
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