Das Umsetzungskonzept des TRAINS-Bündnisses umfasst 11 insgesamt Teilvorhaben, die für sich genommen geschlossene Verbundvorhaben sind. Hinter dem Verbund steht ein breit aufgestelltes Bündnis aus dem größten Teil der traditionell gewachsenen Bahntechnik-Branche sowie junger mittelständischer Unternehmen in Anhalt, regionaler und überregionaler Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, einem internationalen Bahnmarkt-Fachberater und (Verkehrs-)Strukturplaner, einem regionalen Bahnbetreiber, Wasserstoff- und Motorlieferanten, der IHK und Wirtschaftsförderungsgesellschaften, dem Umweltbundesamt in Dessau sowie von Partnern aus der regionalen Politik. Gesamtziel ist es durch die Umsetzung der Gesamtstrategie Anhalt national sowie international als innovative Region zu entwickeln.

Das Zusammenwirken der einzelnen Umsetzungsvorhaben im Sinne der Gesamtstrategie und die zielgerichtete und planmäßige Umsetzung aller strategischen Maßnahmen steht daher im Fokus dieses Teilvorhabens. Zudem soll durch Kommunikation der technischen und gesellschaftspolitischen Erfolge eine positive nationale und internationale Wahrnehmung des Bündnisses TRAINS hervorgerufen werden. Wichtig ist dabei auch der Erfahrungsaustausch mit den anderen Wir!-Bündnissen in anderen Regionen

Die Realisierung erfolgt durch die sogenannte GOSPA-Methode, die als Vorgehen in komplexe Projekte oft von Firmen angewendet wird.

Dieselbetriebene Lokomotiven sind besonders auf nicht elektrifizierten Strecken im Einsatz, auf denen ein elektrischer Oberleitungsbau nicht wirtschaftlich ist. Allerdings sind Betreiber und die Gesellschaft daran interessiert, ökonomische und ökologische alternative Ersatzmöglichkeiten zu finden. Dies ist mit den gegenwärtig größtenteils im Einsatz fahrenden Dieseltriebzügen nicht möglich. Der inzwischen realisierte Brennstoffzellenantrieb ist zwar ein hochinnovativer Antrieb, hat aber den Nachteil, dass er nicht für bestehende Dieselmotoren eingesetzt werden kann. Zudem benötigt die Brennstoffzelle hochreinen Wasserstoff. Eine Alternative stellt der Gasmotor dar. Er ist nicht nur leichter als Brennstoffzellen, sondern benötigt auch keinen reinen Wasserstoff, da ein Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff eingesetzt werden kann. Der Ersatz der Dieselmotoren durch Gasmotoren und die Hybridisierung bieten die Möglichkeit, Schadstoffemissionen wie Stickoxide und Kohlendioxidemissionen signifikant zu verringern. Durch den Einsatz von grünem Wasserstoff aus Windkraft- oder Solaranlagen können Kohlendioxidemissionen sogar in der Summe völlig vermieden werden.

Das Ziel des Vorhabens ist es demnach, durch Forschung und Entwicklung zu Gasverbrennungsmotoren ihren Einsatz in Diesellokomotiven zu realisieren. Die Ergebnisse sollen die theoretischen Basisdaten und technischen Voraussetzungen für die Umsetzung des Antriebs liefern. Das Vorhaben trägt somit seinen Beitrag zur Erreichung der klimapolitischen Zielsetzung Deutschland und wird dabei helfen, bis 2030 die Luftqualität für Menschen in der Region zu verbessern. Die Umrüstung auf ökologische Motoren soll zu moderaten Kosten erfolgen, wodurch eine neue Wertschöpfungskette für die kleinen und mittelständigen Unternehmen in der Region Anhalt generiert wird und neue Arbeitsplätze geschaffen werden können.

Zur Stärkung regionaler Wertschöpfungsketten und um den ländlichen Raum als Wohn- und Arbeitsort attraktiv zu gestalten, müssen neue Lösungsansätze entwickelt werden. Die technologische Basis für Deutschlands Zukunftskompetenzen sollen laut der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung Schlüsseltechnologien wie Industrie 4.0, Internet-of-Things (IoT), Big Data und Maschinelles Lernen sein. Ziel ist es daher, in einer Durchführbarkeitsstudie eine Konzeption für den Aufbau, die Ausstattung und den Betrieb eines bahntechnologischen Innovationszentrums zu erarbeiten. Dieses TRAINScenter soll als infrastrukturelle und wissenschaftlich-technische Basis für kleine und mittelständige Firmen der Bahntechnikbranche gegründet werden, das Innovationen durch kooperative Forschung und Entwicklung mit der Hochschule Anhalt und anderen Forschungseinrichtungen ermöglicht. Das Center soll zur Realisierung der Potenziale in den TRAINS-Innovationsbereichen beitragen, wobei Forschungs- und Entwicklungsprojekte die Bahntechnologie in der Region Anhalt nachhaltig gestärkt werden. Das neue Zentrum wird innovative Technologien, interessante und sichere Arbeitsplätze bieten und damit die Attraktivität der Region Anhalt als Arbeits- und Wohnregion nachhaltig stärken, wobei die Kompetenzen in den digitalen Schlüsseltechnologien der Hightech-Strategie in Anwendung für Predictive Maintenance und Obsoleszenzmanagement gebündelt werden und in Testlaboren die Prüfung und die Qualifizierung von bahnspezifischen Ersatzteilen möglich sein wird. Die Entwürfe zum TRAINScenter, die Sie auf unserer Homepage sehen, wurden mit Hilfe von AOC - Die Stadtentwickler und SFK architekten partgmbb erstellt.

Für Dieselmotoren in Triebzügen sollen baldmöglichst ökonomische und ökologisch nachhaltig wirksame Ersatzmöglichkeiten gefunden werden. Der Fokus lag in der Branche bisher auf der Umstellung von Dieselmotoren auf Brennstoffzellen. Die Umbaumaßnahmen erfordern jedoch erhebliche Änderungen im Fahrzeugbau. Diese sind meist nur in Neubauzügen realisierbar. Eine wirtschaftlich interessante Alternative stellt die Umrüstung von Diesel-getriebenen Bestandszügen auf Gasmotoren dar. Die Vorteile der Umrüstung liegen bei der hohen Ähnlichkeit von Gas- und Dieselmotoren, wodurch die Anschaffungskosten und der Ressourcenbedarf verglichen zu Brennstoffzellen ökonomisch sinnvoller sind. Weiterhin können typische Nachteile von Brennstoffzellenantrieben, wie ihre relative geringe Lebensdauer und hohe Reinheitsanforderungen des Wasserstoffs, durch den Einsatz von Verbrennungsmotoren vermieden werden.

Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, eine innovative Motorsteuerung für den Erdgas-Wasserstoff-Mischbetrieb von  Verbrennungsmotoren zu entwickeln, um sie in Bestandstriebzügen ökonomisch und ökologisch sinnvoll zu einzusetzen. Schwerpunkt des Vorhabens ist daher die Entwicklung eines gänzlich neuen Brennverfahrens im Motor, welches mit beliebigen Verhältnissen aus Wasserstoff und Erdgas umgehen kann. Dieses soll durch geeignete Software umgesetzt werden, welche ohne Einwirkung des Fahrers das Gemisch erkennen und die nötigen Parameter der Motorsteuerung anpassen soll.

Das komplexe Projekt wird in mehreren Teilprojekten realisiert, die sich mit der Umrüstung der Dieselmotoren auf Methan-/Wasserstoff-Verbrennung beschäftigen, Forschung zur Betriebssicherheit betreibt und neue Tanksysteme entwickelt.

Ermüdungserscheinungen lassen sich durch Betriebsfestigkeitsnachweise beurteilen. Der Test hat jedoch Fehler, sodass Schäden nie vollkommen ausgeschlossen werden können. Der Nachweis liefert vielmehr Aussagen einer statistischen Wahrscheinlichkeit eines Schadens. Für die Beurteilung im Fahrzeugbereich ist dieses jedoch problematisch, da hier die Anforderungen zur Berechnung der Einsatzzeiten von technischen Systemen zur Verlängerung der Einsatzzeiten dienen sollen. Die Sicherheit der voraussagenden Methoden hat deshalb hier einen besonderen Stellenwert, vor allem beim Antriebsstrang von Schienenfahrzeugen, da dieser ein besonders hohes Optimierungspotenzial im Sinne der Instandhaltung aufweist. Die Hauptnotwendigkeit der Wartung liegt in der hochdynamischen, schwingenden Belastung aller Komponenten als deren Konsequenz Ermüdungsschäden an einzelnen Komponenten auftreten können.

Das Gesamtziel des vorliegenden Verbundvorhabens ist es, die digitalen Methoden des Industrie 4.0, Big Data-, IoT- und Cloud-Technologien und die Datenauswertung mit Methoden des maschinellen Lernens in die Schienenfahrzeuginstandhaltung einzuführen, um daraus vorausschauende Instandhaltungsintervalle ermitteln und sowohl die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Fahrzeuge zu maximieren. Dadurch können Wartungs- und Betriebskosten minimiert werden.

Das komplexe Vorhaben wird insgesamt von 9 Partnern durchgeführt, die sich neben der Einführung von „HealthMonitoring“ in Triebwagen auch mit der Etablierung von Maschinellem Lernen für die Datenauswertung beschäftigen.

Instandhaltung und Wartung von Schienenfahrzeugen werden anhand von Wartungsintervallen geplant und durchgeführt. Oft werden dabei Teile ausgebaut, die nicht mehr im Original beschafft werden können. Dieses kann daran liegen, dass der Hersteller nicht mehr am Markt ist, oder weil die Teile nicht mehr den aktuellen Vorschriften oder technischen Anforderungen entsprechen oder die Sicherheit nicht mehr erfüllen. Ein weiterer Grund ist auch der Umweltschutz (bspw. Blei, Asbest, Mineralfaserstoffe, usw.). Das sogenannte „Obsoleszenzmanagement“ reduziert oder vermeidet die Folgen einer Nichtverfügbarkeit von Werkteilen. Es ist daher eine Notwendigkeit zur Vermeidung von Engpässen und reduziert das Risiko des Ausfalls von Eisenbahnfahrzeugen. Der Ersatz von ursprünglich zugelassenen Teil- oder Gesamtsystemen unterliegt einem umfangreichen Evaluations- und Zulassungsverfahren.

Das Ziel des Vorhabens ist es, digitale Methoden der Industrie 4.0 und additive Fertigung (3D-Druck) in die Schienenfahrzeuginstandhaltung einzuführen, um die Zuverlässigkeit und damit die Lebensdauer der Fahrzeuge zu maximieren und die Betriebskosten zu minimieren. Dieses soll durch die Anwendung von digitalen Methoden für den Nachbau von mechanischen und softwareintensiven elektronischen Systemen in Schienenfahrzeugen vertieft werden. Somit soll es möglich sein, von nicht mehr beschaffbaren („obsoleten“) Originalbauteilen unabhängig zu werden. Die so entstehenden äquivalenten Ersatzkomponenten müssen qualifiziert und zugelassen werden können.

Das Vorhaben „Innovatives Obsoleszenzmanagement“ wird insgesamt in drei ineinandergreifenden Projektteilen durchgeführt, die sich thematisch mit Konzepten für äquivalenzsicheren Ersatz von mechanischen Bauteilen, Elektronik und Software, und der formalen Äquivalenzsicherung für nachgebaute Ersatzteile beschäftigen.

Die demografischen Strukturen der Region Anhalt zeigen deutlich, dass in naher Zukunft ein erheblicher Mangel an Fachkräften und Nachwuchskräften eintreten wird, da die Anzahl erwerbstätiger junger Menschen durch Wegzug stetig abnimmt. Die im TRAINS-Bündnis beteiligten Firmen, die Hochschule Anhalt und die unterstützenden regionalen Kompetenzträger müssen durch vielfältige strategische Maßnahmen in der Gesellschaft und jeden Alters den Ausbau der Bahntechnikbranche und die Verjüngung der Mitarbeiterschaft fördern.

Ziel des Bündnisses ist es daher, mit geeigneten Maßnahmen nachhaltig die Bevölkerungsentwicklung in der Region Anhalt positiv zu beeinflussen, um nicht nur weiteren Wegzug zu reduzieren, sondern auch zum Zuzug in die Region zu motivieren. Dabei sollen Firmen nicht nur ihre geschäftliche Zukunft betrachten und beschützen, sondern aktiv helfen, dass Jugendliche und Studierende frühzeitig Interesse an den Bahntechnologien entwickeln und ihre Zukunft in der Region Anhalt sehen. Dadurch kann dann den Kindern das in der Region Anhalt verankerte „Bahn-Gen“ weitergereicht werden, wodurch neue Generationen Interesse an der Bahntechnik haben werden.

Dafür arbeiten insgesamt sechs Partner und drei Unterstützer in neun Arbeitspaketen eng zusammen, die sich mit den Themen Ausbildung, Studium und Vernetzung in der Bahntechnologie beschäftigen. Weiterhin steht die Integration weiteren Partnern und Kooperationen, die sich in das Vorhaben einbringen möchten, im Fokus, um gemeinsam die Region und die Bahntechnik neu zu formen.