Von Wüst, Christian
Dass Eisenbahnzüge niemals die Geschwindigkeit von Reiseflugzeugen erreichen werden, gilt als gewiss. Dass man auch gegen Gewissheit aufbegehren kann, weist der französische Bahnbetreiber SNCF beharrlich nach.
Auf der neuen Trasse östlich von Paris wird die SNCF an diesem Dienstag einen TGV-Sonderzug übers Gleis schicken. Das Ziel: ein neuer Weltrekord. Die bisherige Bestmarke liegt bei 515,3 Stundenkilometern; gehalten wird auch sie von einem TGV.
Die Rekordfahrt, so die offizielle Erklärung des TGV-Herstellers Alstom, soll "ein enormes Progressionspotential für die zukünftigen Zuggenerationen" aufzeigen. Allemal wird die Schienen-Sause dokumentieren, auf welch hohem technischem Niveau sich mit modernem Eisenbahngerät Unfug treiben lässt. Kein Bahnunternehmen der Welt denkt ernsthaft darüber nach, jemals Züge mit dieser Geschwindigkeit planmäßig fahren zu lassen.
Die Franzosen lassen sich das Spektakel viel kosten: Die Stromabnehmer werden für die Rekordfahrt auf extremen Anpressdruck eingestellt und die Kettenwerke des Stromnetzes bis an die Zerreißgrenze gespannt. Oberleitung und große Teile der Antriebstechnik im Zug sind nach solchen Materialschlachten "praktisch schrottreif", erklärt ein Ingenieur des deutschen Bahnherstellers Siemens.
Alles in allem werden Alstom, SNCF und Trasseneigner RFF mit der plakativen Schnellfahrt rund 30 Millionen Euro verjubeln. Denn der Zug ist kein Serien-TGV. Nicht nur sind die Triebköpfe verstärkt, zusätzlich werden sie auch noch von Unterflurmotoren im Mittelwagen unterstützt. Die Gesamtleistung von knapp 20 Megawatt ist mehr als doppelt so hoch wie bei den stärksten derzeit verkehrenden Zügen. Der Luftwiderstand wächst im Quadrat zur Geschwindigkeit - und entsprechend der Energieverbrauch.
Der rasende Stromfresser ist mithin ein Indikator für Frankreichs Einstellung zur Bahn, die weit weniger vom Öko-Gewissen als vielmehr von schierem Fortschrittsglauben geprägt ist. Schon 1981, zehn Jahre vor der Deutschen Bahn, nahm die SNCF die ersten Hochgeschwindigkeitszüge in Betrieb. Mit der neuen Osttrasse wächst das Schnellfahrnetz dort bald auf nahezu 2000 Kilometer. In Deutschland, wo zahlreiche Mittelgebirge und föderalistischer Entscheidungsdschungel die Planung bremsen, sind nur knapp tausend Kilometer verlegt.
So stehen das deutsche Schienenunternehmen und seine Zuglieferanten Siemens und Bombardier gemeinhin wie der dumme August vor dem westlichen Nachbarn. Entsprechend missmutig sehen sie der anstehenden Rekordfahrt entgegen: Es handle sich "nur um Prototypen oder speziell ausgestattete Versuchsfahrzeuge", nattert Ansgar Brockmeyer, der bei Siemens für Triebzüge verantwortlich ist.
Immerhin hält auch die Erlanger Transportsparte des Elektro-Riesen einen Weltrekord - den für Serienzüge. Erreicht wurde die Marke von 403,7 Stundenkilometern vor einem halben Jahr mit dem Velaro E, einer Weiterentwicklung des jüngsten ICE. Zwischen Madrid und Barcelona wird dieser Zug künftig mit Tempospitzen von 350 Stundenkilometern verkehren - weltweite Bestmarke im fahrplanmäßigen Betrieb.
8,8 Megawatt Antriebsleistung, zehn Prozent mehr als beim in Deutschland verkehrenden Schwestermodell ICE 3, sind im Velaro installiert, um die 625 Kilometer lange Strecke zwischen den spanischen Großstädten in zweieinhalb Stunden zurückzulegen. Das Flugzeug dürfte auf dieser Route bald ausgedient haben - zugunsten von Umwelt und Klima.
Nur 30 Kilogramm Kohlendioxid, rechnet Siemens vor, würden pro Fahrgast in einem
durchschnittlich besetzten Zug auf der Strecke bleiben. Pro Flugpassagier entstünden 85 Kilogramm.
Wie schnell aber dürfen Züge noch werden, ehe der Öko-Bonus der Bahn im Temporausch verpufft? Die Grenze des technisch Vertretbaren sehen Aerodynamiker des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) bei etwa 400 Stundenkilometern.
An dieser Marke jedenfalls orientiert sich ein Forschungsprojekt, das der Göttinger DLR-Strömungskundler Sigfried Loose zusammen mit dem Bahnproduzenten Bombardier betreibt. Es heißt "Next Generation Train" und soll die Weiche für den Zug der Zukunft stellen. "Schneller, leichter, sicherer und dabei auch noch leiser" werde er sein, verspricht DLR-Vorstandschef Johann-Dietrich Wörner, und er weiß wohl, dass er damit Ansprüche stellt, die sich in der Physik meist wechselseitig entgegenstehen.
Looses vorrangiges Ziel besteht darin, "Show Stopper" zu eliminieren: gravierende Probleme, ohne deren Lösung sich weitere Tempoerhöhungen ohnehin erübrigen würden. An erster Stelle nennt er die Seitenwindgefahr.
Spätestens seit das Sturmtief "Kyrill" die Deutsche Bahn zwang, gebietsweise den Betrieb einzustellen, wurde dem Bürger bewusst, dass Flugangst auch auf Schienen herrschen kann. Vom Gleis geweht wurden bislang nur leichtere Nahverkehrszüge. Schmalspurbahnen kippen manchmal sogar im Stand, meist ohne nennenswerte Personenschäden.
Ein ICE-Vollzug wiegt über 800 Tonnen. Den pustet so schnell nichts um, jedenfalls nicht, wenn er steht. Bei Tempo 350 sind die Verhältnisse jedoch anders. Die Zugspitze wird dann stark entlastet und kann bei einem abrupten seitlichen Windstoß tatsächlich kippen. Theoretisch haben Aerodynamiker diese Möglichkeit bereits errechnet. Praktisch könnte sie zu einem Bahn-GAU wie in Eschede führen.
Diverse Vorkehrungen sollen das Desaster verhindern: Windschutzzäune säumen in besonders kritischen Gegenden die Hochgeschwindigkeitstrassen. Und die SNCF hat auf der Südlinie nach Marseille, wo der Mistral lauert, ein Windwarnsystem installiert und drosselt bei Bedarf das Tempo.
Zudem fordern Sicherheitsbehörden wie das Eisenbahn-Bundesamt von den Zugherstellern den Nachweis einer definierten Seitenwindresistenz bei Höchstgeschwindigkeit. 28,8 Meter pro Sekunde gelten allgemein als Standard, entsprechend elf Windstärken auf der Beaufort-Skala.
"In diesem Bereich", konstatiert Alexander Orellano, Chefaerodynamiker beim Bahnhersteller Bombardier, "kommen moderne Triebwagenzüge an die Grenze." Und die jüngeren ICE-Modelle sind allesamt Triebwagenzüge; sie haben keine schweren Lokomotiven mehr an den Zugenden. Die Antriebstechnik wird über den gesamten Zug unterflur verteilt. Das macht den Zug an der Spitze windempfindlicher.
Doch die Vorteile des Triebwagenzugs - bessere Traktion und deutlich mehr Passagierkapazität - lassen alle großen Bahnproduzenten diese Richtung einschlagen. Auch Alstom, bislang auf konservative und robuste Lok-Züge eingeschworen, wird mit dem TGV-Nachfolger AGV bald die ersten Triebwagen präsentieren. Über die aerodynamischen Eigenschaften und Radlasten ist noch nichts bekannt.
Die ICE-Konstrukteure behelfen sich noch mit stählernen Ballastplatten an den Zugenden - eine simple Lösung, die mit dem DLR-Ziel der Gewichtsminderung kollidiert. Loose schwebt ein Zug vor, der 30 Prozent leichter ist als die aktuellen Fahrzeuge und trotzdem stabil auf dem Gleis liegt.
Als Forschungswerkzeug dienen ihm Bahnmodelle im Märklin-Format - teils Eigenanfertigungen, teils formoptimierte Exemplare aus dem Spielwarenhandel - und die Windkanäle des DLR. Sie zählen zu den anspruchsvollsten Anlagen der Welt und können durch extreme Tiefkühlung oder Kompression das Strömungsmedium Luft so weit verdicken, dass auch der Modellversuch realistische Daten liefert.
Gegen Ende des Jahres will der Physiker ein erstes Zugmodell präsentieren. Es wird an der Front voraussichtlich Spoiler tragen, die denen von Rennwagen nicht unähnlich sind. Was die Grundform des Zugkopfes betrifft, werden sehr unterschiedliche Varianten diskutiert. Loose muss dabei noch ein weiteres Phänomen berücksichtigen, dem der Eisenbahnbau bislang kaum Rechnung trug: den "Sonic Boom" in Tunneln.
Wie der Kolben einer Luftpumpe schiebt sich der Zug in die Tunnelröhre und erzeugt dabei eine Druckwelle, die dem Fahrzeug mit Schallgeschwindigkeit vorauseilt. Am Tunnelausgang kann es dabei zu Knallgeräuschen wie von Überschallflugzeugen kommen. In Japan, wo die Häuser oft nah an den Trassen stehen, sind auf diese Weise schon Fensterscheiben zersprungen.
Zudem kehrt ein Teil der Welle mit Unterdruck in den Tunnel zurück und fährt dann den Passagieren im heraneilenden Zug um die Ohren. Der akustische Watschen-Effekt wird umso schmerzhafter, je schneller der Zug und je enger der Tunnel ist.
Die Tunnel aber werden enger: Aus Sicherheitsgründen werden inzwischen nur noch Einzelröhren gegraben. Der Querschnitt schrumpft dabei von bisher 90 auf 60 Quadratmeter. Loose: "Mit den heutigen Zügen wird das schon bei Tempo 300 für die Passagiere nicht mehr erträglich sein." CHRISTIAN WÜST
DER SPIEGEL 14/2007
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