Züge nur auf einer Schiene
Von Detlef Sundermann
„MonoCab“ ist ein Forschungsprojekt der Technischen Hochschule Lemgo (Ostwestfalen) in Kooperation mit der Hochschule Bielefeld. Es sind Doppelkabinen für bis zu zehn Personen, die autonom nur auf einer Schiene eines Gleises fahren. Auf eingleisigen Strecken ist so Gegenverkehr möglich.Fast so flexibel wie ein Auto
Thusnelda hat noch leichte Schräglage – so wie auch ihr Zwilling Hermann. Ein kräftiger Stahlarm in warn-orange lackiert und mit einem Kunststoffrad am Ende bewahrt beide vor einem Sturz. Noch! Thusnelda und Hermann sich überdies trotz ihrer schmalen Linie ziemliche Schwergewichte, rund 3,5 Tonnen bringen sie leer auf die Waage. Das muss offenbar so sein, denn im Innern der nach dem Fürst der Cherusker und seiner Gattin benannten Schienenfahrzeuge wirken enorme Kräfte.
MonoCab lautet der Titel des Forschungsprojektes der Technischen Hochschule Lemgo (Ostwestfalen) in Kooperation mit der Hochschule Bielefeld. Autonom fahrende Doppelkabinen für – je nach Statur – bis zu zehn Personen bewegen sich perfekt ausbalanciert wie ein flinker Seiltänzer – nicht auf einer Stahltrosse, sondern auf einem Schienenstrang eines Gleises. Auf eingleisigen Strecken ist so ein Betrieb mit Gegenverkehr ohne Ausweichstellen möglich. Überdies soll das System der Flexibilität eines Autos nahe kommen, sagt Ideengeber und Projektsprecher Thorsten Försterling. Ein Mischbetrieb auf Strecken, reguläre Züge in der Spitzenzeiten und das MonoCab in den Randzeiten rund um die Uhr, auch am Wochenende, hält er ebenfalls für eine reale Option. Die in Reaktivierung befindliche, oberhessische Horlofftalbahn zwischen Wölfersheim und Hungen wäre etwa hierzu ein potenzieller Kandidat.
Bislang gibt es jedoch nur zwei Prototypen. Die zweite Generation, die nur noch im Notfall Stützen benötigt und im Idealfall den TÜV-Anforderungen genügen soll, entsteht derzeit. Die technischen Herausforderungen an der Konstruktion einer sicheren Monoschienenbahn sind hoch, vermutlich scheiterte auch deshalb vor rund 120 Jahren das Vorhaben, eine solche Bahn – als Weltneuheit – etwa zwischen Oberursel und Bad Homburg pendeln zu lassen.
Kreisel sind das Herz
Das kräftige, anschwellende Sirren gleicht dem Schleudergang einer Waschmaschine bei wohl verteiltem Inhalt in der Trommel. „Bis die Kreisel ihre Nenndrehzahl von 4800 Umdrehungen in der Minute erreicht haben, vergehen 17 Minuten“, erklärt ein Projekttechniker. Auf dem Display eines Laptop zeichnet die virtuelle Drehzahlmessernadel schleichend einen Bogen von links nach rechts. Auf der Achse jedes Kreisels steckt ein rund 1,5 PS starker Elektromotor, die jeweils eine Masse von 250 Kilogramm beschleunigen. Ist die Nenngeschwindigkeit erreicht, werde zur Aufrechterhaltung weniger als die Hälfte der Energie benötigt. Bei der zweiten Generation soll die Drehimpulserhaltung noch einmal deutlich weniger Strom verbrauchen, weil die gekapselten Kreisel dann vermutlich im Vakuum rotieren werden. „Dann ist auch die Geräuschkulisse im Inneren viel geringer“, heißt es. Die stehend herum wirbelnden Eisenwalzen befinden sich unter dem Fußboden.
Historisches Vorbild
Das MonoCab nutzt den gyroskopischen Effekt, bei dem eine rotierende Scheibe immer aufrecht auf seiner Achse steht. Kinder erfahren dies bereits mit dem Spielzeugkreisel, der, so lange er genug Schwung hat, sich stabil auf der Spitze dreht, gleich ob die Oberfläche waagerecht oder schräg ist. Der gebürtige Ire Louis Brennan entdeckte darin mehr als eine lustige Unterhaltung. Anfang des 20. Jahrhunderts war das Zeitalter der Eisenbahn, die nicht nur Mengen transportieren sollte, sondern das auch noch schnell und schneller. Auf einer Schiene zu fahren bedeutet weniger Rollwiderstand und engere Kurvenradien.
Brennan erkannte jedoch auch bei seinen modellgroßen Testobjekten, dass auf dem Weg zum flinken Transportmittel auf Schiene ein zunächst schier unlösbares Problem entgegen stand: die Kurvenfahrt. Nach Jahren des Experimentierens, so eine Dokumentation, soll ihm eines Morgens im Frankreich-Urlaub der Geistesblitz ereilt haben: zwei Kreisel, die sich gegenläufig drehen. Damit war die Bändigung der Zentrifugalkräfte noch nicht ganz gelungen. Erst mit der Verstellung der Schwungräder per Luftdruck gelang ihm dies in überzeugender Weise. 1907 schickte Brennan in London einen Prototyp, 22 Tonnen schwer und mit Platz für 40 Passagiere, auf eine Teststrecke. 200 Meter soll die Schiene lang und in einem entsprechend engen Kreis gebaut gewesen sein, aus der jeder übliche Triebwagen bei gleichem Tempo herausgepurzelt wäre. Der damalige Landrat des Obertaunuskreises, Ernst Ritter von Marx, soll sich nach einer einstündigen Kreisfahrerei in dem Gefährt bis zu 70 Kilometer in der Stunde begeistert geäußert haben. „Er hielt sich (der Testwagen) – was ich zunächst für das unwahrscheinlichste gehalten hatte – ohne jedes Hilfsmittel und ohne jede Schwankung, bei beliebiger Gewichtsverlagerung durch einsteigende und sich dort bewegende Passagiere im Stehen…“, notiert von Marx.
Warum Brennans Versuchswagen dennoch nicht das Vorbild für ein neues Schienenfahrzeug wurde, ist laut MonoCab Projektleiter Professor Thomas Schulte, Dekan im Fachbereich Elektrotechnik und Technische Informatik der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe, nie eindeutig geklärt worden. Im Nachhinein lassen sich laut Schulte zwei Gründe benennen: die Einschienenbahn ist kein Massenverkehrsmittel, es können keine Waggons angekoppelt werden, und es bestand eine technische Unzulänglichkeit: es fehlte eine Verschiebemasse, die Seitenkräfte während der Fahrt besser kompensiert. Bei MonoCab ist es ein eine Tonne wiegendes Bleiplattenpaket, das über eine Spindel von einem E-Motor flott und computergesteuert zentimeterweise Mal zur einen, Mal zur anderen Seite bewegt wird.
Entstehung des MonoCab-Projektes
„Die Idee kam 2016 auf“, sagt Thorsten Försterling. Einer, der den Gedanken von einem „situativen Mobilitätskonzept“ mit ausformte, sei Joachim Brunnich gewesen. Er und Försterling waren seinerzeit aktiv bei der LEL (Verein Landeseisenbahn Lippe). Der Verein wollte die von der Deutschen Bahn mangels Rentabilität in 1980 beziehungsweise 1969 stillgelegte Begatal- und Extertal-Strecke nicht dem Schicksal einer Radwegwerdung überlassen. Etwas Neues sollte her. Es sollte flexibel und günstiger im Betrieb sein. Das Konzept beschreibt eine Individualisierung des Schienenverkehrs vor allem in der ländlichen Region. Es soll nach dem Paternoster System arbeiten, beschreibt Försterling. Hierbei wurde auch auf die historischen Vorläufer der Einschienenbahn Bezug genommen.
Die Innovation der MonoCab-Idee wurde 2018 mit dem Deutschen Mobilitätspreis belohnt. Sogar ein großes deutsches Autofahrermagazin soll dem MonoCab Beachtung geschenkt haben. Zwei Jahre später nahm sich die TH Ostwestfalen-Lippe in Lemgo als Trägerin der Herausforderung an, zwei Fahrzeuge für einen Testbetrieb zu bauen. Das Land Nordrhein-Westfalen und der Europäische Fonds für Regionalentwicklung stecken zu fast gleichen Anteilen in das Projekt eine Summe in Höhe von rund vier Millionen Euro. Zu den zahlreichen Unterstützern zählen zudem Unternehmen, der Kreis Lippe und die Deutsche Bahn. Projektleiter Schulte sieht mit dem MonoCab-Konzept den Vorteil, die Kosten zur Reaktivierung von Strecken gering zu halten. „Die Wiederherstellung der Begatal-Strecke würde 60 Millionen Euro kosten, mit hoher Ungewissheit bei der Nutzerakzeptanz“, nennt er als Beispiel. Ein reiner MonoCab-Betrieb wäre „wesentlich günstiger“. Auf Gleisen, wo die Gefahr besteht, dass sich die Schienen beim Befahren wegdrücken können, könnte ein MonoCab hingegen noch rollen.
Noch im Experimentalstadium
Im nur wenige Kilometer von der TH Lemgo entfernten Dörentrup wird in einer Miethalle montiert und experimentiert. Für Tests unter Realbedingungen, vor allem für den autonomen Betrieb, hat man sich 50 Meter auf der ehemaligen Extertal-Linie bei Extertal gesichert. Rund neun Monate dauerte es, bis Thusnelda und Hermann erstmals per Fernsteuerung hin und her rollten. Immer mit angesetztem Fangarm. Alles befindet sich in der Testphase, alles hat noch Unikatcharakter. „Wenn nur eine Steckverbindung einen Wackelkontakt hat und das Fahrzeug dadurch umkippt, haben wir einen Schaden von 400 000 Euro“, sagt Försterling zur Vorsichtsmaßnahme. Ob des noch starken experimentellen Zustands können auch noch keine Personen mitfahren. Wohin auch mit den Füßen, wenn der Boden mit Bildschirmen und Tastaturen, Laptops, Kabel und sonstiger Elektronik belegt ist? Mit der zweiten Generation soll die Technik derart mit Redundanzen abgesichert sein, dass eine Störung nicht gleich zu einem Schaden führt.
Nicht allein die Technik, auf einem zwei Finger breiten Stahlstrang sicher zu rollen und zu bremsen, ist knifflig, auch die für das vollkommen autonome Fahren samt Hinderniserkennung unter (fast) allen Bedingungen ist heikel. Manche Entwicklung ist so innovativ, dass Patentschutz beantragt wurde, etwa beim Problem Weichen, berichtet Försterling. Während die Eisenbahn, die zwei Schienen benötigt, auf der inneren Randseite einen Spurkranz besitzt, braucht die Einschienenbahn ein Doppelkranzrad. Konventionelle Weichen sind bei dieser Radausstattung damit ein unüberwindbares Hindernis. „Es gibt verschiedene Lösungen“, sagt Försterling. Mehr will er noch nicht verraten, wegen der Patentgeschichte.
Was denken die potenziellen Nutzer?
Die Hochschule Bielefeld hat mittlerweile die Akzeptanz eines solchen Verkehrsmittels erforscht, am Fachbereich Wirtschaftspsychologie. Denn was nutzt die tollste Technik, wenn die Leute der Reise auf schmalem Pfad und dann noch ohne Personal an Board nicht trauen. Grundlage für die Untersuchung bildet eine repräsentative bundesweite Online-Befragung von 1217 Personen, sagt Jana Dreischalück, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Akzeptanzforschung. „Das Vertrauen in die Technik ist groß“, sagt sie zu den Ergebnissen. Bedenken zeigten sich hingegen bei den Themen Vandalismus oder „nachts um 3 Uhr als Frau allein in einem MonoCab zu sitzen und ein Betrunkener steigt zu.“ Das kann bedeuten, die Kabinen auch mit Überwachungstechnik auszustatten.
Die verpatzte Taunusstrecke
Der Berliner Zeitungsmogul August Scherl soll ein „neues Schnellbahnsystem“ beworben haben. Er gab vor, dass angeblich sein Sohn Richard parallel und zusammen mit Brennan die Einschienenbahn entwickelt haben soll. Die selbstbewusste Werbung aus Berlin soll Landrat von Marx erreicht haben. Wenig überzeugt soll hingegen der Bad Homburger Bürgermeister vom Bericht des Landrats gewesen sein. Wie Lokalhistoriker Walter Söhnlein in seinen Werken bemerkte. OB Lübke soll sein Nachgeben letztlich damit erklärt haben, dass die fünf Kilometer lange Teststrecke immerhin zu einem Touristenmagnet werden könnte. Nicht nur die Spannungen zwischen Stadt und Kreis ließen das Vorhaben „Transrapid am Taunusrand“ (Söhnlein) enden bevor es begann. Die anderweitige Verkehrsplanung der anderen Kommunen und wohl nicht zuletzt Scherl selbst, werden als Gründe genannt. Der Berliner soll in einem Schreiben an von Marx erklärt haben, dass ein großer Teil der Ortsansässigen die Bahn nicht wolle.
Titelbild: Das MonoCab auf dem Testgleis.