Digitale, intelligente Transportlösungen erfordern ein hohes Maß an Produktsicherheit. Mit der Gründung eines globalen Kompetenzzentrums für Cybersecurity im Jahr 2018 trägt Knorr-Bremse dieser Entwicklung Rechnung und realisiert durch gemeinsame Architekturen und einheitliche Arbeitsweisen ein Maximum an Synergie zwischen des Business Units.
Um Knorr-Bremse auf die bevorstehenden Generationen von E-Fahrzeugen vorzubereiten, haben wir den eCUBATOR als agile Ideenfabrik für zukünftige Systeme für E-Fahrzeuge ins Leben gerufen. Die neue Entwicklungseinheit bündelt das interdisziplinäre Know-how im Feld der E-Mobilität.
Die höhere Auslastung bestehender Schienennetze ermöglicht Knorr-Bremse mit dem integrierten Ansatz eines reproduzierbaren Bremswegs (Reproducible Braking Distance, RBD). Er zielt darauf ab, die Streuung von Bremswegen aufgrund unterschiedlicher Umwelt- und Witterungsbedingungen und technischer Voraussetzungen hinsichtlich Raddurchmesser, Toleranzen in der Lasterfassung und Reibwerten deutlich zu reduzieren.

Unsere Innovationen.

Innovationen sind bei Knorr-Bremse ein grundlegender Bestandteil der Unternehmensstrategie und Eckpfeiler unseres wirtschaftlichen Erfolgs. Unser Ziel ist es, Produkte, Systeme und Technologien fortlaufend weiter zu entwickeln, damit sie jederzeit den Kundenanforderungen entsprechen und den höchsten Mehrwert für unsere Kunden bieten. Unsere Innovationen setzen Industriestandards. Dank unserer technologischen Exzellenz hat Knorr-Bremse in den letzten Jahrzehnten viele der branchenprägenden Innovationen in der Schienenfahrzeugindustrie und der Nutzfahrzeugbranche hervorgebracht.

Die Zuverlässigkeit und Qualität unserer Produkte sind das Ergebnis stringenter Innovationsprozesse, jahrelanger Entwicklungsarbeit und strenger Praxistests. Ein gezieltes Innovationsmanagement in relevanten Innovationsfeldern vor dem Hintergrund von Technologie- und Gesellschaftstrends ist entscheidend, um kundenorientiert und planbar Entwicklungsprojekte zu steuern. So setzte die Division Systeme für Nutzfahrzeuge 2019 einen neuen Technologie- und Innovations-Managementprozess auf.

Eine hohe Kompetenz in der Digitalisierung von Produkten und Systemen ist entscheidend sowohl für die erfolgreiche Weiterentwicklung des bestehenden Portfolios als auch die Einführung neuer Geschäftsmodelle. Dem Bereich Cybersecurity kommt dabei eine Schlüsselfunktion zu. Digitale, intelligente Transportlösungen erfordern ein hohes Maß an Produktsicherheit. Mit der Gründung eines globalen Kompetenzzentrums für Cybersecurity im Jahr 2018 trägt Knorr-Bremse dieser Entwicklung Rechnung und realisiert durch gemeinsame Architekturen und einheitliche Arbeitsweisen ein Maximum an Synergie zwischen des Business Units. Wo möglich, wird in gemeinsamen Arbeitsgruppen der beiden Divisionen gearbeitet. Auf der Ebene grundlegender Technologien bieten sich dafür Potenziale, um divisionsübergreifende Synergien zu nutzen, beispielsweise bei Simulation, Sensorik oder künstlicher Intelligenz.

Wir schützen unsere Innovationsaktivitäten und die Ergebnisse unserer Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten mit einem konsequenten Patentschutz. Wir verfügen über ein breites Patentportfolio, sowohl für Produkte als auch Prozesse. Wir machen unsere Rechte auf Arbeitnehmererfindungen geltend und reichen diese zur Registrierung ein. Unser Patentportfolio umfasst über 10.900 erteilte bzw. angemeldete Patente weltweit und ist in ca. 2.900 Patentfamilien aufgeteilt. Im Bereich der Division Systeme für Nutzfahrzeuge beträgt die Anzahl der erteilten bzw. beantragten Patente rund 7.500, im Bereich der Division Systeme für Schienenfahrzeuge rund 3.400. Unter Patente fallen hierbei auch Gebrauchsmuster, die, wie die Patente, beispielsweise Bremssysteme für Nutzfahrzeuge und Schienenfahrzeuge abdecken und die sowohl für deutsche als auch für Konzerngesellschaften außerhalb Deutschlands angemeldet sind.

In Bezug auf bestimmte geheime Prozesstechnologien entscheiden wir uns bisweilen jedoch auch gegen eine Patentanmeldung, um die Offenlegung von besonders sensiblem Know-how zu vermeiden. Auch in unserer Patentstrategie verfolgen wir den Synergiegedanken zwischen unseren beiden Divisionen.

Weitere Informationen erhalten Sie im Knorr-Bremse Magazin „Driving Innovation“, das zusammen mit dem Geschäftsbericht veröffentlicht wird.

Forschungsergebnisse

Division Systeme für Schienenfahrzeuge

In der Division Systeme für Schienenfahrzeuge konzentrierten sich die Entwicklungsaktivitäten auf Lösungen zur Erhöhung der Transportkapazität und Verfügbarkeit sowie zum effizienteren und nachhaltigen Betrieb der Fahrzeuge, um die Lebenszykluskosten von Fahrzeugen zu optimieren. Vor allem der automatisierte Zugbetrieb Automatic Train Operation, ATO, das Ecodesign, digitale Plattformlösungen sowie Maintenance-Lösungen stehen dabei im Mittelpunkt.

Die höhere Auslastung bestehender Schienennetze ermöglicht Knorr-Bremse mit dem integrierten Ansatz eines reproduzierbaren Bremswegs (Reproducible Braking Distance, RBD). Er zielt darauf ab, die Streuung von Bremswegen aufgrund unterschiedlicher Umwelt- und Witterungsbedingungen und technischer Voraussetzungen hinsichtlich Raddurchmesser, Toleranzen in der Lasterfassung und Reibwerten deutlich zu reduzieren. Wesentliche Pfeiler des Ansatzes sind das neue Gleitschutzsystem WheelGrip Adapt und das verbesserte Adhesion Management zur Kraftschlussverbesserung. Die innovative Bremssteuerungsfamilie CubeControl (ehemals EP2002-Familie) steuert das punktgenaue Abbremsen und ist eine Grundvoraussetzung für einen umfangreicheren automatisierten Zugbetrieb.

Zu einem zuverlässigen, sicheren und effizienten Zugbetrieb gehören auch innovative Einstiegssysteme der Gesellschaft IFE, die durch noch schnellere Öffnungs- und Schließzeiten einen raschen Fahrgastwechsel an den Haltestellen ermöglichen. Das neuartige Türantriebskonzept LIFEDrive ermöglicht durch einen nahezu verschleißfreien Betrieb eine deutlich höhere Ausfallsicherheit bei signifikant niedrigeren Wartungskosten.

Als umfassenden Schutzschirm aller digitalen Anwendungen hat unsere Schweizer Gesellschaft Selectron die Threat Detection Solution (TDS) entwickelt. Dabei handelt es sich um ein passives Sicherheitselement, welches rückkoppelungsfrei den Datenverkehr in allen elektronischen Systemen überwacht, im Fahrzeug oder auf Wunsch in der Cloud die notwendigen Analysen vornimmt und ggf. Alarm schlägt. Die Daten können auf Wunsch in einem Security Operation Center (SOC) verarbeitet werden. Mit Hilfe der verschiedenen Sicherheitsschichten, welche aufgrund des Defense-in-Depth-Konzepts kontinuierlich in allen elektronischen Steuerungen verbaut werden, weisen die Knorr-Bremse Lösungen ein State-of-the-Art-Maß an Cybersicherheit auf. Dank des Frühwarnsystems TDS können bereits im Vorfeld schwere Angriffe auf die elektronischen Systeme unterbunden werden.

Unsere Gesellschaft Merak ist führender Systeminnovator im Bereich Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnologie für Schienenfahrzeuge. Sie hat u. a. mit der clean[air] Technologie eine Lösung in den Bereichen Luftverteilung, aktive und passive Filterung und Reinigung entwickelt, die die Luftqualität in Zügen schnell wiederherstellt und potenziell in der Luft vorhandene Aerosol- und Keimkonzentrationen deutlich reduzieren kann. Die Technologie unterstützt die Bahnbetreiber weltweit aktiv bei der Bereitstellung eines sicheren und komfortablen Schienenverkehrs während der Covid-19-Pandemie und leistet einen zentralen Beitrag bei der Wiederherstellung des Vertrauens in den öffentlichen Personenverkehr.

Die Gesellschaft Kiepe Electric hat eine modulare Brückentechnologie auf dem Weg zum klimaneutralen Zug entwickelt: die Ausstattung von Dieselzügen mit Batterien zu E-Hybrid-Zügen. Auf elektrifizierten Streckenabschnitten können Züge, mit Strom aus der Oberleitung versorgt, vollständig elektrisch fahren und somit deutliche Einsparungen im Energieverbrauch erzielen. Wo ein reiner Dieselzug 550kWh verbraucht, kann der Energieverbrauch mit dem Konzept aus Oberleitung, Traktionsbatterie und Dieselaggregat um zwischen 20 und 25% gesenkt werden.

Knorr-Bremse baut zudem sein Beteiligungsnetzwerk zu hochinnovativen Start-Ups kontinuierlich aus:

Das israelische Start-up Rail Vision ist seit März 2019 Partner im Bereich der Entwicklung von Systemen zur Hinderniserkennung für Schienenfahrzeuge. Mit Sensoren, künstlicher Intelligenz sowie Deep Learning erkennen und klassifizieren die Systeme Hindernisse während der Fahrt und können so beispielsweise bei Rangiervorgängen einen wesentlichen Beitrag zur Prozessoptimierung leisten. Ein entsprechender Prototypentest bei der SBB Cargo zur Integration von elektrooptischen Systemen in Rangierloks wird derzeit durchgeführt.

Die Partnerschaft mit dem belgischen Start-up Railnova sichert Knorr-Bremse Zugang zu und Erkenntnisse über wesentliche Betriebs- und Zustandsdaten auf Lokomotiven, aus denen sich dann anhand ausgeklügelter Algorithmen perfekt zugeschnittene zustandsbezogene und prädiktive Wartungsleistungen (CBM) ableiten und anbieten lassen. Mit inzwischen mehr als 2.200 Installationen auf Schienenfahrzeugen und € 4 Mio. Umsatz ist Railnova bereits eine etablierte Größe im Bereich der Flottenmanagement- und CBM-Lösungen im Schienenfahrzeugsektor.

Division Systeme für Nutzfahrzeuge

In der Division Systeme für Nutzfahrzeugsysteme konzentrierten sich die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten auf die Industrietrends Verkehrssicherheit, automatisiertes Fahren, E-Mobilität und Emissionsreduktion sowie Konnektivität.

Die vollständige Kontrolle über die Quer- und Längskräfte eines Nutzfahrzeuges ist eine notwendige Voraussetzung für Systemlösungen der Bremssteuerung, der Fahrerassistenz (DAS) und des automatisierten Fahrens (HAD). Durch die Zukäufe der Firmen Sheppard in den USA und Hitachi Lenksysteme in Japan nimmt Knorr-Bremse einen Platz unter den drei global führenden Herstellern von Nutzfahrzeuglenkungen ein. Die Kombination der Expertise von Sheppard und Hitachi im Bereich der Kugelumlauflenkungen (RCB) mit dem globalen System-Know-how von Knorr-Bremse bildet eine optimale Basis für die Einführung von Überlagerungslenksystemen (TOS), die für viele Fahrerassistenzfunktionen und für das automatisierte Fahren benötigt werden. Derzeit werden verschiedenen TOS-Varianten für die verschiedenen Märkte und Kundenbedarfe entwickelt.

Die neueste Generation der Bremssteuerung Global Scalable Brake Control (GSBC) ist der Nachfolger unserer bekannten ABS- und EBS-Lösungen. Sie bildet ein zuverlässiges Rückgrat für die koordinierte Längs- und Quersteuerung von automatisierten Fahrzeugen.

Im Bereich der Fahrerassistenzsysteme (SAE Level 1 und 2) entwickelt Knorr-Bremse verschiedene Funktionen, die bereits einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Verkehrssicherheit leisten. So hat Knorr-Bremse TruckServices den nachrüstbaren Abbiegeassistent ProFleet Assist+ eingeführt, der mehr Sicherheit für ungeschützte Verkehrsteilnehmer durch die optische Erfassung der Fahrumgebung bedeutet, insbesondere im toten Winkel. Die fahrzeugherstellerübergreifende Nachrüstlösung basiert auf der Kamera-Technologie von Mobileye, ein Intel Unternehmen und weltweit führender Hersteller in der Entwicklung von Technologien für Computer-Vision und maschinelles Lernen. Daneben steht mit dem Ramp Dock Control System (RDC) ein Fahrerassistenzsystem für Anhängerfahrzeuge zur Verfügung, das bei einer Hinderniserkennung mithilfe von Ultraschallsensoren einen automatischen Bremsvorgang durch das Trailer-EBS einleitet.

Für die Entwicklung von Lösungen für das automatisierte Fahren (Level 3+) hat Knorr-Bremse mit der Continental AG 2018 eine Technologiekooperation begründet. Während Knorr-Bremse die Verantwortung für die Systemintegration inne hat sowie redundante Aktuatorsysteme für Bremse und Lenkung beisteuert, trägt Continental verschiedene Sensoren, das Umfeldmodell, eine zentrale Recheneinheit sowie die Mensch-Maschine-Schnittstelle bei.

Die Elektromobilität wird die Systemanforderungen der Nutzfahrzeuge grundlegend verändern. Von der Traktion über das Bremsen und Lenken bis hin zur Federung und Dämpfung sowie zur Energieversorgung der Systeme ergeben sich zahlreiche neue Möglichkeiten für effiziente und skalierbare Technologien. Um Knorr-Bremse auf die bevorstehenden Generationen von E-Fahrzeugen vorzubereiten, haben wir den eCUBATOR als agile Ideenfabrik für zukünftige Systeme für E-Fahrzeuge ins Leben gerufen. Die neue Entwicklungseinheit bündelt das interdisziplinäre Know-how im Feld der E-Mobilität. Bis zu 60 interne und externe Experten sollen an den Forschungs- und Entwicklungsstandorten München und Budapest an innovativen Zukunftslösungen arbeiten.