Im Juli 2011 konnte eine weitere Dissertation zum Thema CargoCap am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Fördertechnik der Ruhr-Universität Bochum (Prof. Dr.-Ing. Gerhard Wagner) abgeschlossen werden. Die Dissertation von Martin Schmitt trägt den Titel „CargoCap – Einfluss der Aerodynamik auf den Energiebedarf eines unterirdischen Transportsystems“.

Hierbei bildet ein speziell auf CargoCap zugeschnittenes aerodynamisches Modell die Fahrzeuge als „Pumpen“ ab, die gemeinsam gegen die Strömungswiderstände der induzierten Strömung im Rohrleitungsnetz anarbeiten. Das Modell wurde mittels CFD-Simulationen parametriert. So konnte unter anderem der Einfluss der Fahrzeugform oder der Einfluss der Abstände der Fahrzeuge zueinander untersucht werden. Versuche in einem verkleinerten Maßstab mithilfe des „Aerodynamik-Prüfstandes“ an der Modellstrecke wurden zur Validierung des aerodynamischen Modells durchgeführt und die Parameterwerte verifiziert. Die darauf aufbauende energetische Bewertung des Fahrbetriebs enthält Ansätze, wie sich das CargoCap-System durch die Gestaltung des Fahrzeug-Rohrleitungs-Systems und die Organisation des Fahrbetriebs in energetischer Hinsicht optimieren lässt. Die in dieser Dissertation durchgeführte Forschungsarbeit wurde durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) im Zeitraum von 2007 bis 2009 über zwei Jahre gefördert.

Im August 2011 ist ein weiteres von der DBU gefördertes Projekt angelaufen. Der Schwerpunkt der aktuellen Forschung liegt in der Weiterentwicklung und Erprobung der Verzweigungstechnik zur Umsetzung eines energieeffizienten und sicheren Fahrbetriebs.

Auch in der Zwischenzeit konnte die Technik an der Modellstrecke weiterentwickelt werden. So können sich unter anderem nun die beiden vorhandenen Fahrzeuge gleichzeitig auf der Modellstrecke bewegen. Hierzu wurde die Abstandsregelung programmiert und implementiert, deren Formeln bereits in der Dissertation zu den optimalen Fahrbewegungen autonomer Fahrzeuge hergeleitet worden sind. Vor der Umsetzung an der Modellstrecke mit mehreren Fahrzeugen erfolgte allerdings noch eine virtuelle Erprobung im Rahmen einer Hardware-in-the-loop-Umgebung, bei der reale Fahrzeuge mit virtuellen, simulierten Fahrzeugen kommunizieren und ihre Fahrzustandsdaten austauschen.

Ältere Meldungen

Im Frühsommer 2009 Jahres sind zwei Dissertationen zum Thema CargoCap am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Fördertechnik der Ruhr-Universität Bochum (Prof. Dr.-Ing. Gerhard Wagner) abgeschlossen worden.

Die Dissertation von Lutz Hohaus ("Entwicklung einer Verzweigungsvorrichtung für das System CargoCap, simulationsgestützte Ermittlung von Betriebslasten") beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Verzweigungsvorrichtung für CargoCap, die die Grundlage für das Fahren in energieeffizienten Fahrverbänden schafft und somit ebenfalls eine hohe Kapazität ermöglicht. Die bei der Weichendurchfahrt auftretenden Betriebslasten unter Variation des Lastschwerpunktes sind simulationsgestützt ermittelt und mithilfe eines Weichenprüfstandes im Maßstab 1:4 verifiziert worden.

Die Dissertation von Peter Knüpfer ("CargoCap - Optimale Fahrbewegungen autonomer Fahrzeuge") beschreibt die optimale Fahrweise der Fahrzeuge im Hinblick auf die Ausnutzung der Kapazität des Transportsystems, der Einhaltung von Sicherheitsabständen und der Minimierung des Energiebedarfs. Dazu wird die zur Annäherung der Fahrzeuge sichere Trajektorie beschrieben und analysiert, sowie ein Entscheidungskriterium zur Bewertung der Bildung von Fahrverbänden auf Basis der Energiebilanz hergeleitet. Für die Umsetzung der optimalen Fahrweisen sind Drehzahl- und Abstandsregler erforderlich, die im Rahmen dieser Arbeit entworfen, ausgelegt und simuliert worden sind.

Im August 2009 konnte das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderte Forschungsprojekt „Optimierung des unterirdischen Güterverkehrssystems CargoCap zur Gewährleistung eines energieeffizienten Betriebs“ abgeschlossen werden. Diese schafft die Grundlage, verschiedene Betriebsszenarien aus energetischer Sicht zu beurteilen. In diesem Zusammenhang sind umfangreiche CFD-Simulationen zur Aerodynamik der Fahrzeuge in der Rohrleitung durchgeführt worden. Die Verifikation dieser Ergebnisse erfolgt zur Zeit mithilfe eines Aerodynamikprüfstandes.

An der Modellstrecke ergeben sich ständig Weiterentwicklungen. Erhebliche Fortschritte konnten im Bereich der Steuerungssoftware der erzielt werden. Im Frühjahr und Sommer 2009 ist die Ortung der Fahrzeuge mit RFID-Technik tiefgehend experimentell untersucht worden. Mithilfe der dabei gewonnenen Erkenntnisse wird es nun möglich sein, auch die Abstandsregelung zwischen den Fahrzeugen auf der Modellstrecke zu implementieren.

Im Januar 2010 wurde für eins der beiden Modellstreckenfahrzeuge von der Firma Syntechnics eine Verkleidung aus GFK gefertigt. Diese wurde im Februar an dem erweiterten Rahmen des Fahrzeuges befestigt. Durch die am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Fördertechnik entwickelte Verkleidung sieht nun eins der aktuell zwei vorhandenen Modellstreckenfahrzeuge erstmals aus wie ein späteres CargoCap.