Forschung und Entwicklung

Vossloh gehört in seinen Tätigkeitsfeldern in der Bahninfrastruktur zu den Technologieführern. Innovation ist ein entscheidender Baustein für die technologische Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens. Im Interesse der Sicherheit gelten für die Produkte und Dienstleistungen von Vossloh detaillierte technische Vorgaben und Normen, die zwingend einzuhalten sind. Bis Produkte und Dienstleistungen für die Bahninfrastruktur marktreif sind, durchlaufen sie in der Regel mehrjährige (Weiter-)Entwicklungs- und Testphasen sowie komplexe Zulassungsverfahren durch unabhängige Prüfungseinrichtungen. Forschungs- und Entwicklungsprojekte von Vossloh sind deshalb zumeist auf mehrere Jahre angelegt.

Um den spezifischen Erwartungen der Kunden in den einzelnen Marktregionen gerecht zu werden und die eigene Wettbewerbsposition weiter zu stärken, investiert Vossloh mit einem strukturierten Innovationsmanagement stetig in die Weiterentwicklung und Optimierung seiner Produkte und Dienstleistungen. 2021 wurde eine konzernweit gültige Innovationsrichtlinie (Innovation Playbook) erarbeitet und verabschiedet sowie ein Group Innovation Committee installiert. Ziel ist es, im Unternehmen die geschäftsfeldübergreifende Zusammenarbeit bei der Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen sowie Geschäftsmodelle weiter zu intensivieren, Entscheidungsprozesse effizienter und strukturierter zu gestalten und gleichzeitig sowohl Kunden als auch Zulieferer mit ihrer jeweiligen spezifischen Expertise stärker in die Forschungs- und Entwicklungsprozesse einzubinden. In den vergangenen Jahren hat das Unternehmen zudem seine Produktionsprozesse überprüft und ist dabei, durch Neubau und Modernisierung sowie weitere Automatisierung und Spezialisierung kontinuierliche Effizienzsteigerungen zu realisieren.

Ein Fokus der Innovation bei Vossloh ist die Digitalisierung als Bindeglied zwischen Hardware und Dienstleistungen. Durch den Einsatz spezialisierter Sensorik erzeugt das Unternehmen intelligente Infrastrukturkomponenten, die Daten über den Zustand des Fahrwegs und die Belastungen im Gleis liefern. Aus diesen Daten kann Wissen über den Grad der Abnutzung der Komponenten gewonnen werden. Mit diesem Wissen lassen sich Aussagen treffen, welche Instandhaltungsstrategien wann am sinnvollsten angewendet werden sollten. So kann das Risiko eines Ausfalls von Komponenten – und damit eines Teilausfalls der Infrastruktur – während des laufenden Betriebs reduziert werden. Perspektivisch werden auch durch den Einsatz künstlicher Intelligenz Verschleißmuster erkennbar, wodurch Ausfälle von Fahrwegskomponenten vorausgesehen und durch planbare Instandhaltung vermieden werden können. Vossloh nutzt dabei sein systemisches Fahrwegverständnis, um das zentrale Kundenbedürfnis „Verfügbarkeit des Fahrwegs Schiene“ zu berücksichtigen und entwickelt ganzheitliche Lösungen im Zusammenspiel aller Vossloh Geschäftseinheiten.

Streckenverfügbarkeit maximieren, Lebenszykluskosten reduzieren

Bei der Forschung und Entwicklung für neue Produkte und Dienstleistungen konzentrierte sich Vossloh auch 2021 auf einige wesentliche Herausforderungen, die die Bahnbranche aktuell zu bewältigen hat. Es geht einerseits darum, die Verfügbarkeit von Bahnstrecken zu erhöhen und zugleich Lösungen für die Folgen der dadurch steigenden Gleisbelastung wie Verschleiß oder Lärmemissionen zu entwickeln. Andererseits ist es Ziel, die Lebensdauer von Infrastruktur(-Komponenten) weiter zu verlängern und so deren Lebenszykluskosten zu reduzieren. Vossloh verfügt über umfassendes Wissen über das komplexe System Fahrweg Schiene. Auf dieser Basis kann das Unternehmen wesentlich zur Steigerung der Effizienz der Instandhaltung von Schienennetzen beitragen. Der Aspekt der Digitalisierung spielt hierbei eine zentrale Rolle. Der Fokus liegt auf einer intelligenten Fahrbahn und ihrem digitalen Monitoring. So wird ein störungsfreier Betrieb gefördert und die Voraussetzung für mehr Verkehr auf der Schiene geschaffen. Damit leistet Vossloh einen Beitrag zu einer leistungsfähigeren Bahninfrastruktur, die wiederum notwendige Voraussetzung für die umweltfreundliche Mobilität von Menschen und Gütern ist („enabling green mobility“).

Zustandsdaten als Basis für vorausschauende Instandhaltung

Die Digitalisierung der Bahninfrastruktur eröffnet Vossloh neue Möglichkeiten der Wertschöpfung mit seinen Produkten und Dienstleistungen. Vossloh Applikationen führen mittlerweile Messdaten und Zustandsinformationen aus dem Gleis zusammen, bieten einen schnellen Überblick über den Handlungsbedarf an den Strecken und schlagen passende Maßnahmen zur Schadensbehebung vor. So sammeln konfigurierbare IoT-Sensoren von Vossloh an verschiedenen Stellen im Gleis (beispielsweise Schwelle, Herzstück oder Weichenantrieb) Daten durch die Messung von Schwingungszuständen. Via Mobilfunknetz werden die vorqualifizierten und verdichteten Messdaten an die Vossloh-Analytics-Plattform zur Auswertung weitergeleitet. Auf der Plattform werden die Daten, die Messinstrumente und Sensoren in verschiedenen Infrastrukturkomponenten erfasst haben, durch Messdaten aus Schleifzügen von Vossloh ergänzt und zu einem Gesamtbild verknüpft.

Core Components

Im Geschäftsbereich Core Components arbeiteten die F&E-Experten 2021 weiter an neuen Lösungen für mehr Lärm- und Erschütterungsschutz. Im Mittelpunkt stand dabei das auf Nahverkehrsstrecken verbaute Schienenbefestigungssystem 336V, das bei der Metro Melbourne erprobt wird. In diesem System kommen cellentic-Zwischenplatten zum Einsatz. Bei cellentic handelt es sich um ein hochelastisches Elastomer. Komponenten aus diesem Material optimieren die Elastizität des Gleises. Das verringert Vibrationen, reduziert den Körperschall und schont den Oberbau – insbesondere wenn es wie von Vossloh in Kombination mit der selbst entwickelten Verbundstoffschwelle EPS (Engineered Polymer Sleeper) verbaut werden kann. Die Verbundstoffschwelle ist inzwischen für verschiedene Einsatzbereiche verfügbar und bestand 2021 weitere Praxistests, unter anderem in Russland, Bulgarien, Italien und Deutschland. Grundlagenforschung leisteten die Vossloh Fachleute im Hinblick auf die Zulassung neuer thermoplastischer Materialien für die Eigenfertigung von Kunststoffkomponenten sowie bei der Entwicklung neuer Spannklemmen. Hier ist ein Ziel die Erhöhung der Lebensdauer spezieller Spannklemmen in stark beanspruchten Gleisen. Gemeinsam mit einer großen Eisenbahngesellschaft startete Vossloh ein Projekt, in dem der Lebenszyklus einer Klemme auf 2,5 Milliarden Lasttonnen gesteigert werden soll.

Customized Modules

Im Geschäftsbereich Customized Modules setzten die F&E-Ingenieure 2021 die Erprobung des neuen, extrem harten Walzstahls CogX weiter fort. Der wärmebehandelte, laminierte Stahl für Herzstücke und Zungen wurde in weiteren Weichensystemen für den Straßenbahn- und den Schwerlastverkehr getestet. Das Material überzeugt durch eine im Vergleich zu bestehenden Lösungen höhere Verschleiß- und Stoßfestigkeit sowie eine um bis zu 30 % längere Lebensdauer. Ebenfalls fortgesetzt wurden die Praxistests eines energiesparenden, rein hydraulischen Weichenantriebs und des digital steuerbaren Weichenantriebs MIM-H auf Hochgeschwindigkeitsstrecken. Bei der im Geschäftsbereich entwickelten Beschichtung COGISLIDE lief nach mehrjährigen erfolgreichen Testeinsätzen die Fertigung an. Mit diesem Material überzogene Gleitstühle in Weichen können auch ohne Schmierung reibungsfrei und mit geringem Energieaufwand bewegt werden. Begonnen wurde mit der Entwicklung eines leistungsverbesserten und dennoch energiesparenden Heizsystems, das auf Weichen von Hochgeschwindigkeits- wie auch konventionellen Strecken zugeschnitten werden kann. Mit der französischen Staatsbahn SNCF hat Customized Modules bei allen Projekten der Weichenentwicklung einen starken, festen Kooperationspartner.

Lifecycle Solutions

Im Geschäftsbereich Lifecycle Solutions geht es bei der (Weiter-)Entwicklungsarbeit zum einen um Maschinen zur Schienenbearbeitung, zum anderen um Onboard-Messsysteme zur noch umfassenderen Zustandserfassung von Schienenstrecken sowie um Software zur Auswertung und Darstellung der gesammelten Daten (Stichwort „Smart Maintenance“). 2021 entstanden weitere Aggregate für Hochgeschwindigkeitsschleifzüge – etwa um beim High Speed Grinding mehr Abtrag zu erzielen oder zum Nachweis der Schleifqualität (Quer- und Längsprofil sowie Rissfreiheit). Bei der mobilen Vollbahnfräse (VTM performance) wie bei der kompakten Fräsmaschine (VTM compact) wurden Steuerung und Sensorik an neue Anforderungen adaptiert. Durch Umbau der Kompressoren und der Absauganlage gelang es, noch mehr der beim Fräsen entstehenden Metallspäne direkt zu erfassen. Weil von Kunden immer öfter angefragt, untersucht der Geschäftsbereich systematisch Alternativen zum Diesel- oder Benzinantrieb seiner Maschinen. Erprobt wurden batteriebetriebene Elektromotoren und die Energieversorgung über die Oberleitung. Für den Einsatz im U-Bahn-Netz von Shenzhen erhielt Vossloh Anfang 2022 den Auftrag zur Lieferung der weltweit ersten emissionsfreien Hochgeschwindigkeitsschleifzüge, bei denen ein HSG-city mit einem elektrischen Triebfahrzeug gekoppelt wird.