RWTH Aachen: Autonomer Bus wird zur Seilbahn

Zukunftsvision aus Aachen : Autonomer Bus wird mit RWTH-Plan zur Seilbahn

Keinem muss die Düse gehen. Wenn Raumfahrttechnik irdische Verkehrsprobleme lösen soll, müssen nicht alle Autos auf den Mond geschossen werden. Und man muss auch kein Astronaut sein – sondern Ingenieur.

Am besten am Institut für Strukturmechanik und Leichtbau. Oder am Lehrstuhl für Höchstfrequenztechnik der RWTH Aachen. Davon sind jedenfalls Professor Kai-Uwe Schröder und Wissenschaftler Tobias Meinert überzeugt. Sie entwickeln mit ihrem Team gerade einen modularen, autonomen, elektrischen Stadtbus, der sich vollautomatisch in eine Seilbahn verwandelt. Quasi ein Büs­chen, das fliegen kann: „upBUS“ heißt das Konzept. Ohne umsteigen. Klingt abgehoben, fußt aber auf bodenständigen Erkenntnissen.

„Auf diesem Weg wollen wir die Vorteile einer urbanen Seilbahn mit der Flexibilität von autonomen Bussen vereinigen“, erklärt Schröder. Er steht gerade in der RWTH-Werkstatt des Instituts für Strukturmechanik und Leichtbau (Gebäude Luft- und Raumfahrtsysteme), neben ihm ein ausgewachsener erster Prototyp. Sternstunde mitten in Aachen. Und hier könnten auch die ersten Strecken in Betrieb gehen.

Im 30-Sekunden-Takt

Man stelle sich vor: Vor den Hauptbahnhof rollen im 30-Sekunden-Takt absolut selbstständig Kleinbusse mit Elektroantrieb, laden bis zu 35 Fahrgäste auf und summen dann Richtung Normaluhr ab. Dort wäre genug Platz für eine Seilbahnstation. Diese steuert der autonome Elektrobus an, klinkt sich in Sekundenbruchteilen ins Seilbahn-System ein und hebt ab – Richtung Forst und Brand oder am Aachener Dom vorbei Richtung RWTH-Hauptgebäude, Hörsaalzentrum und weiter Richtung RWTH-Campus Melaten nahe der niederländischen Grenze. Alles mit einer Transportkapazität zwischen 4000 und 6000 Passagieren – pro Stunde.

Mittels dieser patentierten Kupplung aus der Raumfahrttechnik sollen Elektrobusfahrwerke und Seilbahnen verknüpft werden. Foto: ZVA/Harald Krömer

Zukunftsmusik, die großenteils in Aachen komponiert wird. Weil mit dem e.GO Mover bald ein hier entwickelter autonomer Kleinbus rollen soll. Und weil erfahrene Seilbahnhersteller wie Doppelmayr längst zuverlässige Systeme in Betrieb halten. „Allerdings ist die Kombination zwischen Fahrgastzelle und Fahrmodul konstruktiv und entwicklungstechnisch höchst aufwendig“, erläutert Ingenieur Meinert. „Ohne eine geeignete Schnittstelle zwischen den beiden Modulen ist das visionäre Konzept von ,upBUS‘ nicht umsetzbar. Durch die Kupplung müssen Informationen, mechanische Lasten und Energien übertragen werden“, erklärt er.

„Globale Entwicklung einleiten“

Was inzwischen solide funktioniert. Und zwar schon Hunderte Kilometer über der Erdoberfläche. Seit 2010 wurde in dem wissenschaftlichen Projekt „iBOSS“ eine Schnittstelle für eine vollautomatische Kopplung im Weltraum entwickelt, die diese Ansprüche erfüllt. Realisiert wird der Einsatz nämlich laut RWTH schon in den kommenden Monaten in einem Satelliten im Weltall.

Dabei haben Experten aus ganz Deutschland mit einer Fördersumme von mehr als zehn Millionen Euro das Werkstück konzipiert, konstruiert und gefertigt. „Diese Schnittstelle, so groß wie ein dicker Essteller, ermöglicht die Realisierung der Idee von upBUS. Was im Weltraum zuverlässig funktioniert, wird hier unten auf der Erde ebenso perfekt standhalten“, prognostiziert Schröder.

Bis 2020 soll der Prototyp die Fahrgastzelle von Seilbahn zum autonomen Busuntergestell in realen Versuchen fehlerfrei in Sekundenbruchteilen ver- und entkoppeln. Dazu entsteht gerade das Aachener Modell; vorerst aus Holz, später aus Hightechverbundstoffen.

Warum soll der Verkehr in die Luft gehen? Zahlreiche Städte und Metropolregionen auf dem Globus stehen durch die Nutzung von Pkw verkehrs- und umwelttechnisch vor dem Kollaps. Viele noch extremer als Aachen. „Aber wir könnten hier beispielhaft vorangehen und eine globale Entwicklung einleiten“, glaubt Schröder. Heute leben 54 Prozent der Weltbevölkerung in Städten. Nach Prognosen der Vereinten Nationen wird sich der Anteil 2050 bereits auf 66 Prozent erhöhen.

Meinert konkretisiert: „Während in deutschen Großstädten die Menschen heute schon durchschnittlich 50 Stunden pro Jahr im Stau stehen, sind es in ausländischen Großstädten sogar bis zu 80 Stunden pro Jahr.“ Schröder ist sicher: „Die sich daraus ergebenden nötigen Veränderungen im Mobilitätssektor sind immens und können nicht allein mit Lösungsansätzen im Individualverkehr, beispielsweise durch eine flächendeckende Nutzung von Elektroautos, bewältigt werden.“

Weder Schienen noch Stelzen

Um die meist schon überfüllten Straßen zu entlasten, stelle der Luftraum oberhalb des Straßenniveaus eine geeignete Möglichkeit dar, glauben die Wissenschaftler. Und dies nicht – wie etwa bei der per Bürgerentscheid gekippten Campusbahn – auf Schienen und Stelzen vor den ersten Etagen der Aachener Innenstadtwohnungen. „Hier ergeben sich weiter oben ungeahnte Chancen, die einen sicheren und zügigen Personentransport ermöglichen. ,upBUS‘ bietet dafür die Lösung an, indem es die Entwicklung zweier unterschiedlicher Verkehrssysteme, urbane Seilbahnen und autonom fahrende Elektrobusse, vereint“, resümiert Meinert.

Die Argumentation der Wissenschaftler: Seilbahnsysteme zeichnen sich durch kurze Bauzeiten ohne Verkehrsbehinderung, einen minimalen Platz- und geringen Energiebedarf sowie eine enorme Flexibilität bei der Wegeführung aus. „Zudem sind Seilbahnen das mit Abstand sicherste Nahverkehrsmittel. Sie kosten nur den Bruchteil einer U-Bahn oder Hochbahn und sind jederzeit flexibel erweiterbar“, sagt der Institutsleiter. Auf einer einzigen Linie könne man leicht 100 konventionelle Stadtbusse beziehungsweise 2000 Autos ersetzen.

Ein Vorschlag des Aachener OB

Bislang sind Seilbahnsysteme – wohlgemerkt ohne autonome Busuntergestelle – lediglich als Insellösungen in Betrieb: vorwiegend in den Andenstaaten Südamerikas, da sie wegen der dort vorherrschenden Topographie ihre Vorteile besonders gut ausspielen können.  Aachens Oberbürgermeister Marcel Philipp hatte eine Seilbahn schon vor Jahren als Anbindung des RWTH Campus Melaten an die Aachener Innenstadt ins Gespräch gebracht. Dieser Gedanke könnte nun weiterentwickelt werden; Aachen könnte gerade als Stadt der Wissenschaft eine Vorreiterrolle spielen.

Denn: Generell ergebe nur die Kombination der beiden Systeme nachhaltig Sinn, sagen die Aachener Forscher. Beide Systeme, urbane Seilbahnen und Busse, hätten nämlich entscheidende Nachteile. „Der autonom fahrende Bus ermöglicht zwar eine Verdichtung des Netzes, doch auch er steht auf den großen Zufahrtsstraßen im Stau und fördert diesen noch zugleich. Die Herausforderung der Nutzung von Seilbahnen liegt in ihrer Integration in das städtische Umfeld. Dies führt bislang dazu, dass urbane Seilbahnen vorwiegend als Insellösung für den städtischen Verkehr betrachtet und fast ausschließlich in Stadtteilen mit topographischen Hindernissen wie Flüssen, Tälern oder Bergen eingesetzt werden“, so Meinert.

Zwingend nötig sei eine Anbindung des Start- und Endpunktes an den restlichen Nahverkehr, um den Fahrgästen einen Umstieg in das restliche Verkehrsnetz zu ermöglichen. Für die Stationen müssten nämlich, trotz der möglichen flexiblen Wegführung der Seilbahn, bestimmte Einschränkungen beachtet werden, sodass sie nicht überall gebaut werden könnten. Man benötige etwas Platz – in Aachens Bahnhofnähe etwa an der Normaluhr. Schröder und Meinert favorisieren deshalb ihre Idee des sogenannten Hybridvehikels: Fahrgastzelle, einerseits Bus für das autonome Fahrmodul, und andererseits gleichzeitig Kabine für das Gehänge der Seilbahn.

Bis zum Jahr 2023 wollen die Aachener dank externer Forschungsgelder einen ersten Testbetrieb – mit Fahrgastverkehr – verwirklichen. Die Vision könnte dann weiter in Aachen realisierbar sein. Mit einer Kupplungsschnittstelle für die Fahrgastzelle aus der Weltraumforschung. Ähnlich wie sich der hitzebeständige Kunststoff der Teflonpfanne in der Raumfahrt bewährt und dann weltweit verbreitet hat, wünschen sich die RWTH-Wissenschaftler einen zügigen Start des „upBUS“.

Noch wird am Prototyp-Prüfstand auf Holz geklopft. Wenn die Idee zündet, wird es steil nach oben gehen.

Mehr von Aachener Zeitung