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Mit digitalen Zwillingen und neuen Kupplungen: Wie die TU Berlin die Bahn von morgen erforscht
Züge sollen zuverlässiger, schneller und attraktiver werden, damit mehr Menschen und Güter auf die Schiene wechseln. Woran es dafür hakt und was die Forschung beitragen kann, untersucht das Fachgebiet Schienenfahrzeuge der Technischen Universität Berlin. Seit September 2025 leitet es Prof. Dr.-Ing. Beate Bender, die Industrieerfahrung aus der Entwicklung von Regionalzügen mitbringt und nun in der Brain City Berlin zu Fahrzeugdynamik, Instandhaltung und dem Güterverkehr der Zukunft forscht.
Für Beate Bender ist die TU Berlin kein Neuland: Vor rund 25 Jahren studierte sie hier Maschinenbau, als eine der damals wenigen Frauen in diesem Fach. Nach ihrer Promotion war sie 13 Jahre lang in der Industrie tätig, unter anderem als technische Projektleiterin für die Triebwagen-Baureihe „Talent 2“ bei Bombardier. Für diese Fahrzeugfamilie, die heute im Regional- und S-Bahn-Verkehr unterwegs ist, erhielt das Unternehmen 2009 den Innovationspreis Berlin Brandenburg. Danach lehrte und forschte sie zwölf Jahre an der Ruhr-Universität Bochum, bis es sie zurück zum Schienenverkehr zog. „Aber irgendwann vermisste ich die Schienenfahrzeuge, das technische Produkt, das ich am besten kenne!“, sagt sie im Interview mit der TU Berlin. Als Nachfolgerin von Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht, der das Fachgebiet fast 30 Jahre lang geleitet hat, kehrte sie nach Berlin zurück.
Die Rolle der Schiene für die Verkehrswende
Warum die Schiene für die Verkehrswende eine zentrale Rolle spielt, erklärt sie physikalisch: „Das Verkehrssystem Schiene kann die Energie auf mehreren Ebenen sehr viel effizienter nutzen als die Automobilität mit Verbrennungs- oder sogar Elektromotor.“ Ein elektrischer Zug erreicht beim Antrieb einen Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent, ein Dieselmotor höchstens 35 Prozent. Zudem können Züge beim Bremsen Strom in die Oberleitung zurückspeisen, und der Rollwiderstand von Stahlrad auf Stahlschiene ist deutlich geringer als der von Autoreifen auf Asphalt.
Ein Forschungsschwerpunkt sind digitale Zwillinge, also virtuelle Abbilder von Triebwagen, Lokomotiven und Waggons. Gemeinsam mit Partnern aus Aachen hat das Team zum Beispiel den Kontakt zwischen Rad und Schiene simuliert. Ziel ist, den Verschleiß der Räder vorherzusagen und sie rechtzeitig zu tauschen, bevor sie die Schienen beschädigen. Züge müssen so seltener zur Prüfung in die Werkstatt. Im Projekt MiRTL arbeitet das Fachgebiet mit universitären und außeruniversitären Partnern daran, die Sensoren verschiedener Hersteller in Reisezugwagen zusammenzuführen, um Wartung besser planen zu können.
Eine neue Kupplung für den Güterverkehr
An einer Technik, die den europäischen Güterverkehr verändern könnte, hat das Fachgebiet mitgearbeitet: der digitalen automatischen Kupplung (DAK). Bis heute werden Güterwaggons von Hand mit schweren Schraubenkupplungen verbunden. „Das ist teuer, zeitaufwendig und gefährlich, ein zentrales Problem des Güterverkehrs“, sagt Bender. Die DAK verbindet Waggons automatisch, mechanisch wie elektrisch. Bis sie flächendeckend im Einsatz ist, wird es allerdings dauern: Bestehende Waggons lassen sich nur eingeschränkt umrüsten, und Güterwagen sind 40 bis 50 Jahre im Einsatz. Außerdem untersucht das Team, wie viel Energie der Rangierverkehr in Häfen verbraucht, der heute meist mit Dieselloks läuft. Projektpartner entwickeln daraus Szenarien für den Umstieg auf Batterie, Wasserstoff oder Oberleitung.
Dass Züge oft unpünktlich sind, liegt aus Benders Sicht vor allem an den Strecken, nicht an den Fahrzeugen: „Das Problem ist die Infrastruktur, die an ihrer Kapazitätsgrenze ist.“ Es fehlten parallele Gleise, auf denen schnelle Züge langsamere überholen können.
Nachwuchs und offene Vorträge
Auch Studierende packen mit an: Im selbst organisierten Projekt „TUBahn“ bauen sie eine Lokomotive, um an der European Railway Challenge teilzunehmen. Wer sich ohne Studium für Schienenverkehr interessiert, kann das Eisenbahnwesen-Seminar besuchen, das Beate Bender gemeinsam mit Prof. Birgit Milius vom Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur anbietet: eine Vortragsreihe aus dem Mobilitätsbereich, offen für alle und in Präsenz oder online. So trägt die Brain City Berlin Wissen über die Bahn der Zukunft auch über die Universität hinaus.
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