DLR auf der Innotrans: Von neuen Nachtzügen, ATO & virtuellem Kuppeln

Mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) verbindet man vor allem den Weltraum, doch das Forschungsinstitut mit Hauptsitz in Köln und mehreren Dutzend weiteren Standorten in Deutschland kümmert sich auch um das Thema Verkehrstechnik. Das zeigte sich auf der Bahntechnikschau Innotrans 2026, die Ende letzter Woche in Berlin zu Ende ging. Dabei wurde eine Reihe neuer DLR-Bahnforschungsprojekte gezeigt: von der Umfelderfassung für automatisiert fahrende Züge über die Fernsteuerung aus Leitstellen bis zum virtuellen Kuppeln per Funk. Auch ein neues mechatronisches Fahrwerk und sogar ein Konzept für einen doppelstöckigen Nachtzug hatten die DLR-Forscher dabei.

Der Reifegrad der Exponate unterschied sich allerdings erheblich: Manche Funktionen haben Testfahrten hinter sich, andere existieren bislang nur im Labor, auf dem Prüfstand oder als reiner Entwurf. In seinem Messeüberblick zur Innotrans ordnet das DLR die Projekte verschiedenen Problemstellungen wie dem Mangel an Fahrpersonal, Kapazitätsengpässen im Netz sowie Komfort und Betriebssicherheit zu. Automatisierte und ferngesteuerte Betriebsformen sollen helfen, Kapazitäten zu halten oder zu steigern (was selbst ÖPNV-Betreibern aktuell große Schwierigkeiten macht) und Verkehr auch auf weniger wirtschaftlichen Nebenstrecken zu ermöglichen. Wie weit der Weg dorthin noch ist, macht Gert Bikker, Institutsdirektor Schienensystemtechnik am DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik, deutlich: „Technologisch haben wir große Fortschritte gemacht. Viele einzelne Komponenten existieren bereits und werden in Demonstratoren erprobt.“ Offen bleibt oft aber, daraus ein Gesamtsystem zu bauen, das unter realen Bedingungen zuverlässig funktioniert und zugelassen werden kann.

Den automatischen Zug gibt es schon lange

Thema ATO: Bei der „Automatic Train Operation“ soll der Zug nicht nur autonom fahren, wie man dies seit vielen Jahren etwa von der Nürnberger U-Bahn kennt, sondern auch auf das Umfeld reagieren können. Am weitesten gediehen ist laut DLR hier die automatische Erkennung optischer Signale. Im Projekt ARTE („Autonomous Regional Train Evolution“), das automatisiert fahrende Regionalzüge in Niedersachsen zum Ziel hat, haben DLR und der Zugproduzent Alstom nach DLR-Angaben bei Testfahrten gezeigt, dass Signale „zuverlässig und sicher“ automatisch erkannt werden. Das ist ein Funktionsnachweis an einem fahrenden Zug – aber kein Beleg dafür, dass ein System alle Gefahren im frei zugänglichen Netz beherrscht. Das UWB-Funksystem (Ultra-Wideband-Technik) fürs virtuelle Kuppeln wiederum hat das DLR erstmals praxisnah auf einem Rangiergelände getestet. Es kommuniziert, ortet und misst Abstände über bis zu 300 Meter; auf der Messe zu sehen war das Testsystem in einem wetterfesten Gehäuse, das auf eine Zugkupplung passt. Planmäßige Züge fahren damit noch nicht, auch wenn dies Personal auf Güteranlagen einsparen könnte.

Ein neues mechatronisches Einzelrad-Fahrwerk gab es ebenfalls auf der Innotrans zu sehen. Die einzeln gesteuerten Räder sollen Verschleiß, Wartungsaufwand, Vibrationen und Lärm reduzieren. Reine Laborprojekte sind noch RailSET, das reproduzierbare Tests multisensorischer Systeme erforscht, und das Eisenbahnlabor RailSiTe, in dem sich große Teile des Bahnsystems simulieren und etwa ETCS-Komponenten und digitale Stellwerke prüfen lassen, wobei hier eher das Problem ist, dass die Deutsche Bahn AG beim Ausbau nicht hinterherkommt. Im Rahmen von RailSiTE untersucht das DLR auch, wie neue Kontrollzentralen für die Fernsteuerung von Zügen (Remote Train Operation, RTO) aussehen müssen. In Braunschweig entsteht zudem ein Remote Operation Center, in dem unter anderem die Frage geklärt werden soll, wie viele Züge ein Mensch sinnvoll gleichzeitig überwachen kann.

Technisch unterscheidet das DLR verschiedene Automatisierungsstufen. Bei GoA („Grade of Automation“) 2 beschleunigt, bremst und hält der Zug selbst, ein Lokführer bleibt aber an Bord und verantwortlich. GoA 4 kommt hingegen ganz ohne Personal an Bord aus. RTO verlagert den Menschen in eine Leitstelle, von wo er eingreift, wenn der Zug eine Situation nicht allein lösen kann. Fahrerlose Bahnen gibt es wie erwähnt längst, etwa die besagte U-Bahn Nürnberg oder die Metro Kopenhagen – allerdings in abgeschlossenen Systemen. Im regulären Netz mit Bahnübergängen, Mischverkehr und frei zugänglichen Strecken muss ein Zug Personen im Gleis, umgestürzte Bäume oder liegengebliebene Autos auch bei Nebel, Schnee oder Gegenlicht erkennen. Weil sich KI-gestützte Wahrnehmung nicht mit einer überschaubaren Zahl von Einzeltests absichern lässt, baut das DLR auf szenarienbasiertes Testen in der Simulation. „Wir können nicht jede Situation, die auf einer Bahnstrecke auftreten könnte, einzeln im realen Betrieb testen“, sagt Bikker. Auf dem Freigelände der Innotrans gab es unter anderem ATO-Züge in Verbindung mit Wildtieren auf dem Gleis oder Hindernissen wie einem Einkaufswagen zu sehen, vor denen abgebremst werden muss.

Mehr Kapazität wäre längst möglich

Eine konkrete Zahl, um wie viel die gezeigten Technologien die Kapazität wirklich erhöhen, lässt sich schwer nennen. Die Messeunterlagen bleiben bei der allgemeinen Aussage, Automatisierung könne Kapazitäten erhalten und steigern. Untersuchungen im Rahmen des Projekts Digitale Schiene Deutschland zeigen, wie stark solche Effekte von den Randbedingungen abhängen: Laut einer Nutzenstudie mit praxisnahen Zahlen verbessert ATO GoA 2 ohne zusätzliches Verkehrsmanagementsystem (Capacity and Traffic Management System, CTMS) vor allem die Betriebsqualität, bringt aber keinen Kapazitätsgewinn. Erst mit CTMS weisen die Modellszenarien 3 bis 14 Prozent mehr Kapazität aus.

Für digitale Stellwerke kombiniert mit ETCS Level 2 ohne Signale kommen Fachanalysen netzweit auf rund 7 Prozentpunkte – vorausgesetzt, andere kapazitätsbegrenzende Engpässe werden ebenfalls beseitigt. Und die gibt es durchaus zu heben: Systeme ohne ETCS arbeiten derzeit teilweise mit sehr großen Blöcken, was in der Praxis etwa am Berliner Hauptbahnhof bedeutet, dass ein Zug erst abfahren darf, wenn der Vorzug bereits die nächste Station Potsdamer Platz verlassen hat.

Direkt vergleichen lassen sich die Werte aus den vorliegenden Studien sowieso nicht, weil sie auf unterschiedlichen Netzen, Zielgrößen und Ausgangszuständen beruhen. Zudem sind ATO und moderne Leit- und Sicherungstechnik keine Alternativen: Automatisiertes Fahren setzt stets auf ETCS und digitalen Stellwerken auf. Eine ältere DLR-Facharbeit weist darauf hin, dass der Großteil der Gewinne durch dynamische Zugabstände (Moving Block) auch ohne Vollautomatisierung erreichbar ist; ATO ermöglicht zusätzlich präziseres Fahren und eine bessere Ausnutzung der Bremskurven.

Nachtzug als Konzept für den Flugzeugersatz

Auch mit der praktischen Zugtechnik außerhalb von Rangierfahrten, Lokomotiven und Triebzügen beschäftigt sich das DLR. Auf der Innotrans gab es das Nachtzugkonzept ALISA zu sehen, was in Langfassung „angebotsdifferenziertes, leichtes und innovatives Schlafwagenkonzept“ heißt. Das DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte arbeitete dafür mit den Firmen TRICON, GETA, satek und k+v zusammen und zeigte das Wagendesign. Das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Konzept sieht eine fest gekuppelte Einheit aus drei doppelstöckigen Wagen mit rund 46 Metern Länge vor, die sich je nach Nachfrage zu längeren Zügen koppeln lässt. Der Innenraum reicht von Sitzen über Ruhesessel bis zu Einzel-, Doppel-, Familien- und VIP-Kabinen sowie einem barrierefreien Abteil. Klappmechanismen sollen Schlafkabinen tagsüber zu Sitzbereichen machen. Das erwähnte mechatronische DLR-Einzelrad-Fahrwerk ist Teil des Konzepts; gebaut ist bislang nichts. Auf der Innotrans gab es ein 1:10-Modell sowie begehbare Abschnitte des Innenraums zu sehen – plus eine Virtual-Reality-Simulation. Projektleiter Nicolai Schmauder ist offenbar überzeugt, das Konzept des Neubaus sei hilfreich, das Nachtzuggeschäft zu verändern: „Mit unserem konsequenten Leichtbau-Ansatz können wir die Fahrgastkapazität bei gleichbleibender Achslast um 40 Prozent steigern, ohne dass die Reisenden auf Komfort oder Privatsphäre verzichten müssen.“

Als nächsten Schritt für die Automatisierung wünscht sich das DLR ein Testfeld für hochautomatisiertes und ferngesteuertes Fahren, auf dem sich Systeme über längere Zeit und größere Strecken unter realen Betriebsbedingungen erproben lassen. Parallel fehlen noch standardisierte Prüfverfahren und Zulassungsprozesse, besonders für KI in sicherheitsrelevanten Funktionen. Gert Bikker, der Institutsdirektor Schienensystemtechnik am DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik, rechnet deshalb mit einem schrittweisen Einstieg: Die Bahn werde „nicht von heute auf morgen ausschließlich und vollautomatisiert fahren“, den Anfang machten klar abgegrenzte Anwendungen wie Rangierfahrten in Depots. Generell sei das alles nicht allein eine rein technologische Frage. „Im Optimalfall bringen Politik, Behörden, Forschung, Infrastrukturbetreiber und Industrie ihre Expertise zusammen, um gemeinsam festzulegen, wie der hoch- und vollautomatisierte Zugbetrieb in das Bahnsystem integriert werden kann.“ Die Herausforderung bestehe jetzt darin, daraus ein Gesamtsystem zu gestalten, das unter realen Bedingungen zuverlässig funktioniert und zugelassen werden könne.

Die Bahn selbst gibt sich interessiert angesichts all der Hochtechnologie, kämpft aber nach wie vor mit der Umsetzung ihrer eigenen, vergleichsweise simplen Korridorsanierungen (früherer Name: Generalsanierungen), die die neue Technik schlicht noch nicht einberechnen. Dass die nicht so richtig funktionieren, wie eigentlich erhofft, ist mittlerweile immerhin bereits im Bundesverkehrsministerium angekommen. In einem Spiegel-Interview vom Wochenende sagte der neue Bundesverkehrsminister Steffen Bilger nun, man könne niemandem erklären, „warum Strecken so lange gesperrt werden und die Situation danach nicht besser ist“. Mit der bisherigen Umsetzung der Korridorsanierungen – also dem Modernisieren von Gleisen, Weichen, Bahn- und Sicherheitstechnik – sei er „überhaupt nicht zufrieden“.