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2025-08-27T13:41:02Z

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'''Syntegra''' ist ein von der [[Siemens AG]] entwickeltes System der Schienenverkehrstechnik, bei dem die Fahrwerks-, Antriebs- und Bremstechnologie zu einem mechatronischen System zusammengeführt wurde.

== Einführung ==

[[Datei:Syntegra3.jpg|mini|Syntegra-Triebfahrwerk]]Die [[Antrieb]]seinheiten, [[Fahrwerk]]e und [[Bremse|Bremsausrüstungen]] in [[Schienenfahrzeug]]en mit konventioneller Technik sind aufeinander abgestimmte, dennoch grundsätzlich eigenständige Komponenten. Zusammen bilden sie ein Triebdrehgestell oder allgemein ein Triebfahrwerk.
Bei Syntegra finden sich dagegen eine vollständige Integration der [[Traktion (Bahn)|Traktion]], des [[Radsatz]]es und des Bremssystems. Dabei wird der herkömmliche mechanisch sehr komplexe Traktionsantrieb sowie die konventionelle Bremseinheit ersetzt und das Fahrwerkkonzept komplett verändert.

== Direktantrieb ==

Das Syntegra-System verwendet einen Drei-Phasen-[[Synchronmotor]] mit [[Permanentmagnet]]en als [[Achsmotor]], anstelle eines mechanisch komplexen konventionellen Traktionsantriebs mit [[Getriebe]]stufe. Dieser neue Motor wurde bereits am Beispiel eines Antriebs für [[Vollbahn]]en erprobt.

=== Stand der Technik ===

Charakteristikum zahlreicher Metro- und [[U-Bahn]]-Fahrzeuge mit Unterflur-Traktionsausrüstung ist ein Antriebssystem, das aus einem spannungseinprägenden [[Traktionsstromrichter]] besteht. Dieser speist zwei oder vier elektrisch parallel geschaltete Asynchronfahrmotoren. Ein solcher Antrieb kann im Gegensatz zum permanent-erregten Synchronmotor allein kein ausreichend hohes [[Drehmoment]] erzeugen. Deshalb ist für die Übersetzung des Fahrmotor-Drehmoments ein Getriebe erforderlich. Dieses verursacht wiederum Investkosten, Energieverlust, Geräusche sowie Instandhaltungsaufwand.

Üblich sind zwei Ausführungen des getriebebasierten Antriebssystems. Zum einen der halb abgefederte Querantrieb mit einem achsreitenden Getriebe und einem im Fahrwerk aufgehängten, voll abgefederten [[Fahrmotor]]. Bei konventionellen Systemen muss als Ausgleich der Bewegungen das [[Drehmoment]] über eine kurze ölgeschmierte kardanische Zahnkupplung übertragen werden.

=== Syntegra-Antriebssystem ===

[[Datei:Syntegra5.jpg|mini|Syntegra Antrieb]] Der getriebelose [[Antrieb]] ist vollständig gekapselt. Allerdings wird der [[Motor]] des Syntegra-Antriebssystems hochpolig ausgeführt, da das [[Bohrungsvolumen]] einer elektrischen Maschine entscheidend das nutzbare Drehmoment bestimmt. Eine hohe [[Polpaarzahl|Polzahl]] führt bei Asynchronmaschinen zu niedrigen Leistungsfaktoren und geringen [[Wirkungsgrad]]en. Deswegen scheint ein [[Direktantrieb]] nur auf der Basis von permanent-erregten Maschinen (PM) sinnvoll realisierbar. Für den um einen [[Radsatz]] gegebenen röhrenförmigen Bauraum ist eine im Aufbau eher klassische PM-Synchronmaschine mit Radialfluss-Anordnung und Drehstromwicklung ideal. Eine grundlegende Neuerung im Rahmen ist die Zusammenfassung von Radsatz- und Fahrmotorlagerung zu einer gemeinsamen Hauptlagerung.

Synchronantriebe sind grundsätzlich als [[Einzelachsantrieb]]e ausgeführt. Dieser Einzelachsantrieb bringt auf Systemebene Vorteile gegenüber dem Gruppenantrieb mit sich. So ist der Raddurchmesser bei der Reprofilierung frei wählbar und es existieren höhere Antriebsredundanzen sowie ein einfacheres Ausfallkonzept.

== Fahrwerk ==

=== Stand der Technik ===

In Triebfahrwerken mit starren Rahmenkonstruktionen, wie sie heute in zahlreichen Zügen vorkommen, befinden sich Traktionsantrieb sowie mechanische Reibungsbremse.

So werden zum Beispiel bei herkömmlichen Fahrwerken die Brems- und Antriebskräfte sowie Radsatz-Führungskräfte vom Fahrwerkrahmen aufgenommen und an den [[Wagenkasten]] weitergeleitet.
Unter solchen gegebenen technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen gelten moderne Triebfahrwerke als optimiert.

=== Syntegra-Fahrwerk ===

[[Datei:Syntegra6.jpg|mini|Syntegra auf der InnoTrans 2006]]Im Gegensatz zu heutigen [[Fahrwerk]]en ist der [[Direktantrieb]] integraler Bestandteil des Syntegra-Fahrwerks. Hierbei erfolgt die Anlenkung des Fahrwerks direkt über die Fahrmotorgehäuse zum Wagenkasten. Dadurch ist der Fahrwerkrahmen frei von Traktionskräften. Die dadurch resultierende symmetrische Belastung der Fahrmotoren ermöglicht eine optimale Ausnutzung der installierten Traktionsleistung. Darüber hinaus treten trotz des kurzen Radsatzstandes bei Syntegra nur geringe Radsatzentlastungen auf, die bei herkömmlichen Fahrwerken stark ansteigen würden.

Der Syntegra-[[Fahrwerk]]rahmen des auf der [[InnoTrans]] 2006 und an der [[RWTH Aachen]] 2007 ausgestellten Prototypen besteht aus einem Querträger und zwei gelenkig verbundenen Längsträgern. Dabei werden sämtliche horizontalen Führungskräfte, Anschlüsse von Dämpfern und Stabilisatoren durch den Querträger übernommen. Schließlich verteilt sich die Fahrzeugmasse nur noch über die beiden Längsträger, vergleichbar einer [[Balkenwaage]], auf die Primärfedern. Deshalb besitzt die Steifigkeit der Primärfeder nahezu keinen Einfluss auf die Entgleisungssicherheit. Zusätzlich sind die neuen [[Radsatz|Radsätze]] bedingt durch die Integration von Fahrmotor- und [[Radsatzlager]] zu einem gemeinsamen Hauptlager innengelagert. Diese können bei der [[Wartung]] problemlos nachgeschmiert werden. Ein Vorteil des neuen Systems ist die Verringerung der Belastung der [[Radsatzwelle]]. Im Gegensatz zur Außenlagerung wirken die horizontalen Querkräfte auf das Rad bei Innenlagerung den vertikalen Lagerkräften entgegen. [[Bild:syntegra4.jpg|mini|Syntegra an der RWTH Aachen]]

Die Gesamtlänge des ausgestellten Prototypen beträgt etwa 2400 mm, die Luftfeder-Oberkante liegt zwischen 700 und 800 mm hoch und der Radsatzstand beträgt 1600 mm. Der Raddurchmesser des Prototyp-Fahrwerks beträgt 690/630 mm bei einer [[Radsatzlast]] von 14 t.

== Bremstechnologie ==
=== Stand der Technik ===
Stand der Technik bei Metro-Fahrzeugen ist die Verwendung von zwei weitgehend unabhängigen Bremssystemen. „Weitgehende Unabhängigkeit“, weil die erzeugten [[Bremsmoment]]e beider Systeme an der [[Radsatzwelle]] zusammentreffen. Deshalb sind sowohl die Radsatzwellen als auch die Räder gemeinsame Komponenten der Bremssysteme.

Die elektrodynamische (ED) Bremse ist für betriebliche Bremsungen und die vollwertige elektropneumatische (EP) Reibungsbremse ist für Ausfall- und [[Notbremsung]]en üblich. ED-Bremsungen werden generatorisch mit Rückspeisung in das Versorgungsnetz oder Bremsstellertakten auf einen [[Bremswiderstand]] durchgeführt. Verbreitete Technik bei Anhaltebremsungen ist das [[Blending (Eisenbahn)|Blending]], die Ablösung der ED-Bremse durch die mechanische Bremse im untersten Geschwindigkeitsbereich.

Die mechanische Bremse wird heute überwiegend als druckluftbasierte [[Scheibenbremse]] aufgebaut. Das System ist aufgrund der Vielzahl seiner Komponenten sehr komplex. Funktionalitäten wie zum Beispiel der [[Gleitschutz]] müssen sowohl auf elektrischer (ED) als auch auf mechanischer Seite (EP) vorgesehen werden. Durch die Verwendung als Not- und [[Sicherheitsbremse]] bestehen höchste Anforderungen an die Verfügbarkeit sowie die Zuverlässigkeit des Systems.

=== Syntegra-Bremskonzept ===

Im Gegensatz dazu besteht bei Syntegra die Möglichkeit, nur noch eine mechanische Bremse mit deutlich reduzierter Aktuatorkraft als Haltebremse am Bahnsteig, als Abstellbremse im Depot und zur Unterstützung bei einer Sicherheitsbremsung zu verwenden.

Die permanenterregte Synchronmaschine erzeugt bei geeigneter Beschaltung ein inhärentes Bremsmoment (inhärente elektrodynamische Bremse, IED). Diese physikalische Eigenschaft ermöglicht eine sichere Bremsung bis zum Stillstand. Dabei besteht die IED aus einem zusätzlichen Bremsschutz sowie einem zusätzlichen Bremswiderstand. Vorteilhaft ist die Verkürzung der Ansprechzeit von Auslösung bis Verfügbarkeit des maximalen Drehmoments.
Prinzipbedingt ist das IED-Bremssystem gleitgeschützt. Dieser Effekt resultiert aus den physikalischen Eigenschaften der permanent-erregten [[Drehstrom-Synchronmaschine|Synchronmaschine]].

== Vorteile ==

Bei einer Gegenüberstellung mit einem konventionellen Fahrwerk gleicher Antriebsleistung und Fahrkraft lässt sich ein Massenvorteil des Syntegra-Prototyps erkennen. Dabei soll dieser mit einer projektierten Radsatzlast von 14 t den Stand der Technik um 1000 kg unterbieten. Da aber noch weitere Maßnahmen zur Massenreduktion vorgesehen sind, wird sich der Gewichtsvorteil angeblich auf fast 30 % erhöhen.

Auf Grund der Reduktion der absoluten Masse, der rotierenden Masse und des höheren Antriebswirkungsgrades soll sich der Energieverbrauch der Fahrwerke um bis zu 20 % verringern.

Die [[Life Cycle Cost]]s (LCC) sollen durch einen geringeren Energieverbrauch und geringere Wartungskosten sinken.
Geringe Geräuschemissionen des Antriebssystems werden durch den Entfall des Fahrmotorlüfters und des Getriebes, durch die geringere Motordrehzahl und der höheren Induktivität des Fahrmotors erreicht.

Außerdem besitzt der vollständig gekapselte Antrieb keine Kupplung, kein Getriebe und keine vollwertige mechanische Bremse. Gleichzeitig soll eine höhere Sicherheit und bessere Fahreigenschaften durch einen gelenkigen Fahrwerkrahmen erreicht werden.

== Prototyp-Fahrzeug ==

[[Datei:Prototyp Fahrzeug im Prüfcentrum.jpg|mini|Prototyp-Fahrzeug im Prüfcenter]]
[[Datei:Syntegra U-Bahn München 1.jpg|mini|Prototyp-Fahrzeug mit Syntegra-Beschriftung]]Syntegra ist als Prototyp in ein Metrofahrzeug integriert. Im ersten Schritt wurde das System im [[Prüfcenter Wegberg-Wildenrath]] getestet.

Das Prüfcenter Wegberg-Wildenrath ist eine Teststrecke für Eisenbahnfahrzeuge. Fast alle betrieblichen Bedingungen, die ein [[Schienenfahrzeug]] im Regeleinsatz erfährt, können hier simuliert werden.
Im zweiten Schritt erfolgte die Zulassung des Fahrzeuges für den [[Personenverkehr]].

Die Syntegra-Technologie wurde im regulären Fahrgastbetrieb der [[U-Bahn München]] eingesetzt. Das Prototypfahrzeug der [[MVG-Baureihe B|Baureihe B]] (Zug Nr. 498, Syntegra-Technik nur im Wagen 7498) fuhr am 12. August 2008 zum ersten Mal im regulären Münchner U-Bahn-Verkehr und war an der Siemens-Werbung und hörbar anderen Fahrgeräuschen erkennbar.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.mvg-mobil.de/presse/presse_2008/pdf/12.08.2008_mvg-pressemeldung.pdf |titel=MVG-Pressemeldung: Premiere von Siemens-Fahrwerk Syntegra in der Münchner U-Bahn |abruf=2008-09-18 |offline=ja}}</ref> Seit Oktober 2018 ist der Doppeltriebwagen Teil des Kulturzentrums [[Bahnwärter Thiel (Club)#Standort am Viehbahnhof|Bahnwärter Thiel]].

== Quellenangaben ==
<references />

== Weblinks ==
* {{Webarchiv|url=http://www.siemens.de/syntegra |text=Informationen zu Syntegra vom Hersteller Siemens |wayback=20100714015547}}

[[Kategorie:Modell eines elektrischen Fahrzeugantriebs]]
[[Kategorie:Siemens-Produkt]]
[[Kategorie:Elektrolokomotivtechnik]]

Syntegra - Versionsgeschichte

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