HONGKONG: China will noch schnellere Hochgeschwindigkeitszüge, und ein Team von Wissenschaftlern im Südwesten des Landes hat einen Weg vorgeschlagen, dies zu tun. Das Team will zusätzliche Flügel an den Zugwagen hinzufügen.
Ihre Studie ergab, dass das Hinzufügen von fünf Paar kleiner Flügel an jedem Zugwagen zusätzlichen Auftrieb erzeugen und das Gewicht des Zuges um fast ein Drittel reduzieren würde, was die Höchstgeschwindigkeit auf 450 Stundenkilometer erhöht.
Die Forschung ist Teil eines von Peking Anfang dieses Jahres gestarteten Projekts namens CR450, das darauf abzielt, eine neue Generation von Hochgeschwindigkeitszügen zu entwickeln, die mit dieser Geschwindigkeit fahren können.
Chinas Hochgeschwindigkeitsbahnnetz ist derzeit das schnellste der Welt – die bestehenden Hochgeschwindigkeitszüge können mit 350 km/h fahren. Das CR450 Projekt zielt darauf ab, die Züge fast 30 % schneller zu fahren, was bedeutet, dass die Fahrt von Peking nach Shanghai nur etwa drei Stunden oder von Peking nach Guangzhou nur fünf Stunden dauern würde.
Aber „mit zunehmender Betriebsgeschwindigkeit wird der Verschleiß der Räder zunehmen und unweigerlich den Reparaturzyklus und die Lebensdauer der Räder verkürzen“, heißt es in einem Papier des Teams des Chengdu Fluid Dynamics Innovation Center unter der Leitung von Forschungsingenieur Zhang Jun.
„Der High-Speed – Zug mit Aufzug Flügeln ist ein Durchbruch in dem traditionellen Konzept des High-Speed – Zug aerodynamischen Designs, im Gesamtenergieverbrauch und um die Betriebskosten zu senken“, sagte sie in dem Papier in Peer-Review veröffentlicht Chinese Journal Acta Aerodynamica Sinica am Donnerstag.
Die Idee, Hochgeschwindigkeitszüge mit Flügeln zu versehen, ist nicht neu – japanische Ingenieure entwickelten in den 1980er Jahren einen Vorschlag für einen Zug mit flugzeugartigen Flügeln, die sich von den Seiten erstrecken, und bauten schließlich zwei Jahrzehnte später einen Prototyp.
Während dieser frühe Versuch bewies, dass die Flügel aerodynamische Effizienz boten, scheiterte er allerdings in den praktischen Anwendungen, da die Flügel zu groß und zu breit waren, um den Zug innerhalb des begrenzten Raums der bestehenden Bahninfrastruktur wie Sicherheitszäune und Tunnel sicher zu fahren.
Hochgeschwindigkeitszüge in China können bis zu 350 Stundenkilometer schnell fahren und chinesische Forscher wollen, dass sie die Höchstgeschwindigkeit von 450 km/h erreichen. (Foto: Anucha Charoenpo)
Zhang und sein Team haben etwas anderes vorgeschlagen. Anstatt ein Paar riesiger Flügel an den Seiten anzubringen, sagen sie, dass eine Reihe kleinerer Flügel auf einem Zug genügend Kraft erzeugen könnte, um ihn anzuheben, ohne dass die Gefahr besteht, dass er etwas trifft.
Sie warnten jedoch davor, dass die Flügel sorgfältig entworfen und installiert werden müssten.
Bei einer Geschwindigkeit von 450 km/h würde die Karosserie des Zuges einen Hochgeschwindigkeits Luftstrom nahe der Dachoberfläche erzeugen, der laut dem Papier schädliche Turbulenzen verursachen könnte, wenn die Tragflächen zu tief sitzen.
Und wenn ein Flügel zu hoch über dem Zug war, konnte er in die von den vorderen Flügeln erzeugten Strömungen geraten und mehr Widerstand als Auftrieb erzeugen. Die Forscher schätzten, dass die optimale Reichweite der Flügel zwischen 1,5 und 2 Metern über dem Dach lag.
Der größte Unterschied zwischen ihrem Vorschlag und dem japanischen besteht darin, dass der chinesische Zug eher wie ein Marschflugkörper als ein Flugzeug funktionieren würde, so Zhang und das Team, das auch am militärischen Forschungsprogramm des Landes arbeitet, einschließlich der Entwicklung von Hyperschallwaffen.
Chen Yu, ein Forschungsingenieur der Tongji Universität in Shanghai, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte, es seien einige äußerst schwierige technische Probleme zu überwinden, um Flügel in den Zügen zu montieren.
„Für einen Zugkonstrukteur gilt: Je glatter die Oberfläche, desto besser – jede zusätzliche Komponente ist ein zusätzliches Problem“, sagte Chen, der das aerodynamische Verhalten von Hochgeschwindigkeitszügen in Windkanälen untersucht hat.
Flügel würden zum Beispiel den Lärm in der Kabine unweigerlich erhöhen und den Passagierkomfort verringern, sagte er. Das würde bedeuten, dass Wissenschaftler und Ingenieure Wege finden müssten, um die komplexen Luftströmungen über das Dach zu kontrollieren und den erhöhten Lärm mit schalldämmenden Materialien oder Konstruktionen zu absorbieren.
„Aber das wird dann wieder auch das Gesamtgewicht des Zuges erhöhen“, sagte Chen.
Hochgeschwindigkeitszüge beziehen Strom aus Oberleitungen über einen Stromabnehmer, der auf dem Zug sitzt.
Die ersten CR450 Züge werden laut den chinesischen Medienberichten wahrscheinlich auf einer neuen 300 km langen Bahnstrecke zwischen Chengdu und Chongqing, zwei großen Wirtschaftszentren im Südwesten, verkehren. Der Bau dieser Linie begann im September und wird voraussichtlich in fünf Jahren abgeschlossen sein.
Das CR450 Programm, eine landesweite Forschungsanstrengung, zielt nach den Angaben der beteiligten Forscher darauf ab, technische Probleme zu lösen, die von der automatischen Steuerung und dem Raddesign bis hin zum Lenksystem, Schienenaufrüstungen und Sicherheitsmaßnahmen reichen.
Befürworter der Tragflächenlösung halten sie für wirtschaftlicher und für den großflächigen Einsatz als eine Magnetschwebebahn mit supraleitender Technologie, die mit 600 km/h fährt, machbar. Für Städte im Osten Chinas sind zwei neue Magnetschwebebahnen geplant.
- Quelle: Bangkok Post