ICE S

Vorderer Messradsatz im vorderen Drehgestell des Triebkopfes 410 101

Der beleuchtete Messstromabnehmer

Der etwa 94 Meter lange und etwa 270 Tonnen schwere Zug besteht aus zwei modifizierten ICE-2-Triebköpfen (410 101 und 410 102) und zwei Mittelwagen (810 101 und 810 102).[6] In Wagen 810 101 befinden sich überwiegend Messgeräte und -einrichtungen. Die maximale Traktionsleistung beträgt 9.600 kW und entspricht damit den Werten regulärer ICE-2-Triebköpfe.[7] Im Regelbetrieb, beispielsweise bei Überführungsfahrten, liegt die Höchstgeschwindigkeit bei 280 km/h. Sofern höhere Geschwindigkeiten im Versuchsbetrieb gefahren werden, ist nach den Versuchsfahrten eine Nachschau des Laufwerkes erforderlich. Die Triebköpfe wurden mit einer modifizierten Getriebeübersetzung ausgerüstet, sodass die Höchstgeschwindigkeit im Versuchsbetrieb auch mehr als 330 km/h betragen kann. Die größte Geschwindigkeit, die der ICE S je erreichte, waren 393 km/h auf der Schnellfahrstrecke Hannover–Berlin zwischen Oebisfelde und Berlin im Jahr 2001.[8] Die theoretische Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs beträgt 440 km/h.[9]

Der Mess- und Erprobungszug weist zahlreiche Modifikationen gegenüber den regulären ICE-Zügen auf. Aufgrund der geringen Zuglänge dürfen nicht beide Stromabnehmer gehoben sein, da der hintere Stromabnehmer keinen sicheren Kontakt zu der in Schwingung versetzten Oberleitung hätte. Daher verbindet eine auf dem Dach laufende Hochspannungs-Leitung die beiden Triebköpfe. Die Mittelwagen sind mit Drehgestellen des ICE 3 ausgestattet, das vordere Drehgestell eines der Triebköpfe mit einem modifizierten Mess-Drehgestell, das auch der Fahrwegmessung dient. Zu Wheatstone'schen Vollbrücken verschaltete Dehnungsmessstreifen erfassen dabei die im Gleisbereich auftretenden Kräfte und leiten die Daten von 96 Messkanälen über Lichtwellenleiter vom Triebkopf in den Mittelwagen, in dem ein Messcomputer die Werte verarbeitet und aufzeichnet.[10] Durch ein Programm der DB Systemtechnik soll die Messzugflotte bis 2010 von 20 auf 10 Fahrzeuge reduziert werden. Deswegen erhält der ICE S 2008 zusätzliche Messeinrichtungen, um noch mehr Messungen gleichzeitig durchführen zu können.[11]

Neben zahlreichen Sensoren sind auf dem Dach auch Kameras und je zwei Strahler zur Beobachtung der beiden Mess-Stromabnehmer und der Oberleitung aufgebaut. Auch ein stromloses Anheben des Bügels bis unmittelbar unter die Oberleitung für aerodynamische Messungen ist möglich. Bis zur Ausrüstung mit einem neuen ETCS-Fahrzeuggerät lief das Tachoblatt im Führerstand in 50er Schritten bis 450 km/h. Seit der Ausrüstung mit ETCS-Hardware ist die Anzeige digital.

Ursprünglich wurden mit dem ICE S Komponenten für den ICE 3 erprobt, beispielsweise die Wirbelstrombremse, ein Mehrsystem-Stromabnehmer, eine Klimaanlage mit Luft als Kältemittel sowie insbesondere der verteilte Antrieb.[12] Der Zug war dabei fünfteilig aufgebaut: Zwischen den beiden Triebköpfen wurden ein angetriebener Mittelwagen 1, ein nicht angetriebener Mittelwagen (Messwagen 1) und ein weiterer angetriebener Mittelwagen (Mittelwagen 2) eingestellt,[4] der Zug wurde somit aus zwei Triebköpfen und drei Mittelwagen gebildet:[4]

• Triebkopf 410 101-0
• angetriebener Mittelwagen 410 201-8 („Mittelwagen 1“). Dieser Wagen war als „VIP-Wagen“ für mitreisende Gäste mit 41 1.-Klasse-Sitzplätzen, einer Bar sowie zwei Toiletten ausgestattet.
• nicht angetriebener Messwagen 410 801-5. Dieser Wagen enthielt den Großteil der Messtechnik sowie PC-Arbeitsplätze und ein Abteil für Besprechungen.
• angetriebener Mittelwagen 410 202-6 („Mittelwagen 2“). Dieser Wagen enthielt ein separates Messabteil sowie provisorische Arbeitsplätze und diente darüber hinaus als Lager.
• Triebkopf 410 102-8

Die Triebköpfe befinden sich im Eigentum der Deutschen Bahn, die drei ursprünglichen Mittelwagen sind im Eigentum von Siemens und Adtranz.[1]

An den beiden angetriebenen Mittelwagen waren alle Achsen mit Fahrmotoren ausgestattet, wobei zwei unterschiedliche Antriebskonzepte erprobt wurden. Der auf dem Mittelwagen 1 erprobte achsreitende Antrieb mit Bogenzahnkupplung war die Vorzugsvariante für den ICE 3, die in Europa jedoch noch nicht erprobt war. Im Mittelwagen 2 wurde daher ein konventioneller, voll abgefederter, Hohlwellen-Antrieb getestet.[4]

Der Messwagen, der im Unterflurbereich ähnlich dem ICE 3 gefertigt worden war, nahm die wesentlichen Teile der Wechselstromanlage für den Antrieb auf (Haupttransformator, Haupt-, Erdungs- und Trennschalter). Darüber hinaus verfügte der Wagen über einen eigenen Stromabnehmer (15 kV). Über einen Vierquadrantensteller und einen Gleichspannungs-Zwischenkreis (2.800 V) wurden die Pulswechselrichter in beiden Mittelwagen gespeist, die wiederum je vier Asynchron-Fahrmotoren mit je 500 kW Leistung versorgten.[4] Die drei Wechselstrom-Pantografen waren über eine Hochspannungsleitung miteinander verbunden.[13] Um den Antrieb unter den ursprünglich nicht angetriebenen Wagen unterzubringen, wurde der Boden im Bereich der Drehgestelle um einige Zentimeter angehoben.[14]

In dieser Zusammenstellung verfügte er über eine maximale Antriebsleistung von 13.600 kW.[14] Der grundlegende elektrische Aufbau entsprach dem eines ICE-3-Viertelzuges mit vier Wagen, zusammengefasst auf drei Wagen. Neben den Fahrstromabnehmern auf den beiden Triebköpfen verfügte der Mittelwagen 2 über einen 25-kV-Stromabnehmer (für das französische und belgische Netz) sowie einen 1,5/3-kV-Stromabnehmer (Gleichstrom, für Niederlande und Belgien). Diese beiden Mess-Stromabnehmer dienten lediglich aerodynamischen und Kontakt-Messungen und waren elektrisch nicht beschaltet.[4]

Die Bremssysteme des Zuges waren in dieser Zusammenstellung für Bremsungen im Gefälle aus bis zu 330 km/h ausgelegt. Neben generatorischen und Scheibenbremsen (zwei bis drei Bremsscheiben je Welle), wie sie bereits in den vorherigen ICE-Baureihen eingesetzt wurden, wurde der Messwagen mit einer linearen Wirbelstrombremse ausgerüstet, wie sie auch für den ICE 3 vorgesehen war. Beide Laufdrehgestelle des Messwagens wurden dazu mit je zwei Bremsmagneten ausgerüstet, die bei Bremsungen bis auf 5 mm auf die Schienenoberkante abgesenkt wurden. Die Stromversorgung der Wirbelstrombremse erfolgte über den Stromrichter am Mittelwagen 1. Neben der Prüfung der Funktionsfähigkeit des neuen Bremssystems am Zug wurden auch die Auswirkungen auf die Sicherungstechnik sowie das laufdynamische Verhalten der Bremse untersucht.[4]

Erstmals im Bahnbereich kamen im ICE S (im Mittelwagen 1 und Messwagen) Klimaanlagen zum Einsatz, die Luft als Prozessgas verwendeten. Zu den weiteren in die ICE-3-Serienzüge übernommenen Neuerungen gehören auch ein Leitsystem auf Basis des Train Communication Networks. Beim ICE S kamen darüber hinaus erstmals in Europa Messradsätze mit einer Echtzeit-Bewertung von Daten zum Einsatz.[4]

Im Jahr 1997 war der ICE S zunächst nur in Ausnahmefällen mit Geschwindigkeiten über 300 km/h unterwegs. Die für Zulassung für 330 km/h erforderlichen Geschwindigkeiten von rund 360 km/h konnten erst mit Fertigstellung der Schnellfahrstrecke Hannover–Berlin erreicht werden.[4] Bei einem Test von Drehgestellten im Jahr 2001 erreichte der Zug mit 393 km/h auf der Strecke seine bislang höchste Geschwindigkeit (Stand: 2022).[15]

Mit Inbetriebnahme der ICE 3 wurden die beiden angetriebenen Mittelwagen, nach zweijähriger Nutzungszeit, im Sommer 1999 abgestellt.[14][16] Aus einem der ausgemusterten Wagen wurde 2007 ein 8 m langes Element einer Außenwand in einen ICE-2-Wagen eingebaut, dessen Außenhülle durch einen Frostschaden beschädigt worden war.[17]

Der Wagen 410 202-6 wurde von 1997 bis 1999 im Versuchsbetrieb eingesetzt und anschließend auf dem Gelände des Forschungs- und Technologiezentrums Minden abgestellt. Er wurde im März 2017 für 10.000 Euro zum Verkauf angeboten.[18] Nachdem sich kein Käufer gefunden hatte, wurde er zerlegt.

Bis 2006 kam für längere Zeit ein umgebauter Erste-Klasse-Wagen (801 422-7) aus einem regulären ICE-1-Zug zum Einsatz, welcher 2006 im Rahmen des Redesign-Programms der ICE 1 in 802 702 umgebaut wurde und daher für den ICE-S nicht länger zur Verfügung steht.

ICE-S mit sieben Mittelwagen auf der NBS Ingolstadt–Nürnberg

Velaro-Novo-Wagen eingereiht in den ICE S (2019)

Der ICE S fuhr mehrmals für verschiedene Test- und Abnahmefahrten in einer verlängerten Konfiguration. Dazu wurden zeitweilig mehrere Mittelwagen aus regulären ICE-1- oder ICE-2-Fahrzeugen in den ICE S eingesetzt. Auch wurden/werden Prototyp-Wagen von neu entwickelten Zügen, die oftmals von der Siemens AG stammten/stammen, im ICE S zum Test eingereiht.

• Im Januar 2006 fuhr der ICE S zur Abnahme der Schnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt mit 7 Mittelwagen.
• Im April 2006 fuhr der ICE S zur Abnahme der Schnellfahrstrecke Köln–Aachen mit einem seiner Mittelwagen und zusätzlich 6 ICE-1-Mittelwagen.
• Im Juli 2011 fuhr der ICE S zur Abnahme der Schnellfahrstrecke Augsburg-München mit einem seiner Mittelwagen und zusätzlich 6 ICE-1-Mittelwagen.
• Im August 2012 unternahm der ICE S Testfahrten auf der Schnellfahrstrecke Wien-St. Pölten. Dies wurde ebenfalls in einer 1+6-Konfiguration gemacht.
• Im April 2015 wurden mit dem ICE S Abnahmefahrten auf der Schnellfahrstrecke Erfurt-Halle/Leipzig unternommen. Zusätzlich zu den beiden Stammwagen wurden fünf ICE-1-Mittelwagen eingereiht.
• Zwei Monate später, im Juni 2015, wurde eine weitere (andere) ICE-S-Konfiguration aus beiden Stammwagen und fünf ICE-1-Mittelwagen in Minden getestet.
• Im November 2015 fuhr der ICE S mit 3 zusätzlichen ICE-1-Mittelwagen durch den Gotthard-Basistunnel im Rahmen mehrerer Messfahrten.
• Seit April 2018 wird mit dem ICE S ein Prototyp-Wagen des „Velaro Novo“, eines neuen Hochgeschwindigkeitszuges getestet. In dem seriennahen Wagenkasten werden verschiedene Komponenten getestet und Messungen vorgenommen.[19]

Die größte Geschwindigkeit, die der ICE S je erreichte, waren 393 km/h auf der Schnellfahrstrecke Hannover–Berlin zwischen Oebisfelde und Berlin[8] während Fahrgestelltests der DB AG und Japan Railways am 13. August 2001. Der ICE S erreichte dabei bereits nach sechs Kilometern 300 km/h.

Vom 16. bis 29. August 2004 war der ICE S in Österreich im Einsatz, um die Befahrbarkeit der Westbahn für Geschwindigkeiten über 200 km/h zu untersuchen. Dabei wurden auch Vorbeifahrten an und Begegnungen mit Güterzügen im Tunnel und auf freier Strecke untersucht. Am 18. August 2004 stellte der ICE S dabei auf dem Streckenabschnitt zwischen Ybbs und Prinzersdorf bei Pöchlarn mit 303 km/h einen neuen Geschwindigkeitsrekord für Schienenfahrzeuge in Österreich auf. Am 20. August 2004 wurden im selben Abschnitt 306,2 km/h erreicht. Anschließend wurden sechs zusätzliche Mittelwagen eingereiht und weitere Aerodynamik-Messungen mit dem 200-Meter-Zug durchgeführt. Insgesamt wurden mehr als 90 Messfahrten mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 200 km/h durchgeführt.[24]

Am 16. Dezember 2006 erreichte der Zug bei Zulassungsfahrten im Lötschberg-Basistunnel eine Geschwindigkeit von 280 km/h. Er überbot damit die Schweizer Rekordmarke von 1996: Vier zusammengekuppelte Lokomotiven hatten dabei im Grauholztunnel 241 km/h erreicht. Der Rekord wurde am 8. November 2007 bei ETCS-Abnahmefahrten durch einen verkürzten ICE 1 mit 288 km/h überboten.[25] Bei Testfahrten im Gotthard-Basistunnel erreichte der ICE S am 8. November 2015 erstmals die zur Zulassung notwendige Geschwindigkeit von 275 km/h.[26][27] Der Zug wurde bei Versuchsfahrten im Gotthard-Basistunnel beschädigt.[28]

Am 2. Mai 2020 erreichte der Zug bei Testfahrten im Ceneri-Basistunnel bis zu 279 km/h.[23]

Vom 14. bis 18. August 2012 erreichte der ICE S bei so genannten „Innovationsmessfahrten“ auf der neuen Westbahn (Österreich) zwischen Wien und St. Pölten eine Geschwindigkeit von 330 km/h. Mit 336,4 km/h stellte er einen neuen Österreichischen Geschwindigkeitsrekord auf.[29]

Anfang 2021 fuhr der Zug auf der Neubaustrecke Nürnberg–Ingolstadt 360 km/h. Eine Geschwindigkeit von 400 km/h wird angestrebt.[30]