Eine Bahn von 1994, acht Teile und ein Folgeauftrag: Ihr plant die neuen Fahrantriebe der alten Bahn, nehmt sie an einem Musterzug in Betrieb und übergebt sie der Instandhaltung.

Schritt 1 von 3. Zwei Minuten Überblick, dann geht es los.

Danach: Der Projektauftrag

So arbeitet ihr in diesem Kurs

Wie ein agiles Team: ein Sprint, eine Storycard

Ihr seid das Projektteam, eure Lehrkraft ist der Auftraggeber. Jeder Teil ist ein Sprint, und für jeden Sprint gibt es eine Storycard mit zwei Seiten: was gebraucht wird, woran abgenommen wird, euer Sprintziel und eure Retrospektive. Ihr findet sie oben im Auftrag jedes Teils.

1 Planning2 Arbeiten mit Daily3 Review4 Retrospektive

Das Projekt als PDF 2 Seiten · 296 KB · Deckblatt und Projekt auf einer Seite

Die alte Bahn: eine Fahrt von Station A nach Station BFahrt 1 · im selben Speiseabschnitt fährt gerade ein zweiter Zug anFahrt 2 · kein zweiter Zug im SpeiseabschnittHalt in Station AAnfahrenRampe hinaufFahren in der HochlageBremsen vor Station BHalt in Station BVorfeldstraßeStation A · Terminal 1Station B · Terminal 2Stromschiene 750 V DCRampeWohin fließt die Energie?UnterwerkGleichrichterDer Zug, der fährtUmrichter, Fahrmotorenzweiter Zugim selben AbschnittBremswiderstandauf dem Dachaus der Stromschienezurück in die Stromschienein Wärmekein zweiter Zug

Die alte Bahn zwischen Terminal 1 und Terminal 2 in Seitenansicht, Höhen überhöht. Ein Zweiwagenzug fährt aus Station A an, fährt die Rampe hinauf in die Hochlage und bremst vor Station B bis zum Halt. Unten zeigt das Energieflussbild, woher die Energie kommt und wohin sie geht: Beim Anfahren und Fahren fließt sie aus dem Unterwerk über die Stromschiene in den Zug (blau). Beim Bremsen fließt sie in Fahrt 1 zurück in die Stromschiene zu einem zweiten Zug, der im selben Speiseabschnitt gerade anfährt (grün), in Fahrt 2 ist kein zweiter Zug im Abschnitt, und die Bremsenergie wird im Bremswiderstand auf dem Dach zu Wärme (rot). Die Szene läuft in einer Schleife, die Zeiten sind gekürzt. Ist dein Gerät auf weniger Bewegung eingestellt, steht die Szene still. Eigene Darstellung für den Unterricht.

Bevor du weiterliest: Was vermutest du?

Ein voll besetzter Zug bremst aus 50 km/h bis zum Stand. Reicht die Bremsenergie, um einen zweiten Zug anfahren zu lassen, oder geht sie verloren? Schreib auf, was du vermutest, und woran du das festmachst. Am Ende von Teil 4 schaust du wieder hier hinein.

Das lernst du

Jede Karte ist ein Fachgebiet aus dem Lernfeld. Ein Klick auf den Titel führt zum Auftrag, die Links darunter direkt zu den zwölf Lernangeboten und zu den drei Wahlstorys.

Im Projekt: Was muss der Fahrmotor leisten?

FahrspielFahrwiderständeDrehmassenzuschlagMoment und LeistungLastkennlinien

Im Projekt: Was hält ein Motor auf der Hochbahn aus?

IP, IM, ICBetriebsartenthermische KlassenIE-KlassenNEMA und IEC

Im Projekt: Welcher Motor ersetzt den Gleichstrommotor?

GM, ASM, PMSMFeldschwächungEffektivmomentArbeitspunktAmortisation

Im Projekt: Wohin mit der Energie, wenn die Bahn bremst?

Vier QuadrantenGeneratorbetriebBremswiderstandRückspeisungSpeicher

Im Projekt: Hält die Bahn genau vor der Tür?

ZielbremsungRuckDrehgeberLageregelungServo-Türantrieb

Im Projekt: Der Musterzug fährt

U/f und feldorientiertKaskadenregelungReglerauslegungParametrierungEMV

Im Projekt: Weshalb bleibt die Bahn auf der Strecke stehen?

FehlersuchstrategieFehlerspeicherOszilloskopDifferenztastkopfFehlerprotokoll

Im Projekt: Wie bleibt die Flotte verfügbar?

DIN 31051StrategienMTBF und MTTRLagerströmeUmweltbilanz

So läuft jeder Teil

1 Auftrag

Was braucht die Bahn?

2 Lernangebot

Hier lernst du das Fach.

3 Lösungen

Erst nach deinem Versuch.

4 Kontrolle

Kurzes Quiz, ohne Note.

5 Kompetenzmodell

Wissensspeicher, Abnahme, Selbsteinschätzung.

Sechs Sprints, sechs Meilensteine, dann der Folgeauftrag

Sprint 0

M0 Auftrag geklärt

6 h · Bevor du loslegst

Sprint 1

M1 Lastenheft

32 h · Teil 1 und 2

Sprint 2

M2 Auswahl

22 h · Teil 3

Sprint 3

M3 Bremsen und Positionieren

34 h · Teil 4 und 5

Sprint 4

M4 Musterzug fährt

28 h · Teil 6

Sprint 5

M5 Übergabe

32 h · Teil 7 und 8

Sprint 6 und 7

Technikmesse

30 h · Wahlphase

Wenn du nicht weiterkommst

1 Lernpartner

Zuerst fragst du ihn.

2 Team nebenan

Wer an derselben Stelle sitzt, hilft.

3 Lernbegleiter

Mindestens drei Gespräche, du meldest dich selbst.

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Wer die Lösung liest, bevor er es selbst versucht hat, merkt sich den Weg nicht. In der Technikerprüfung steht die Lösung nicht daneben.

Mehr zum Kurs, wenn du es brauchst

Worum es geht

Die alte Bahn verbindet am Flughafen Terminal 1 und Terminal 2. Sie fährt seit 1994 fahrerlos und rund um die Uhr, auf 1.100 m Strecke, zum Teil in Hochlage über der Vorfeldstraße. Die neue Bahn zu Terminal 3 ersetzt sie nicht: Beide fahren weiter.

Die Zugsicherung der alten Bahn ist seit 2024 neu, die Fahrantriebe sind noch die von 1994: Gleichstrom-Reihenschlussmotoren aus den USA mit Gleichstromsteller, Bürsten und Kommutator. Ersatzteile werden knapp, die Bürsten müssen regelmäßig getauscht werden, und jede Bremsung heizt über die Bremswiderstände auf dem Dach die Luft. Der Bahnbetrieb will die Antriebe aller 18 Wagen erneuern und dabei Energie sparen, ohne dass sich für die Fahrgäste etwas ändert: gleiche Fahrzeit, gleicher Takt, Halt genau vor den Bahnsteigtüren.

Die Gepäckanlage aus Lernfeld 8 der Berufsschule läuft unter der Abflugebene, die Bahn darüber. Was du dort über Antriebe gelernt hast, setzt dieser Kurs voraus und baut darauf auf.

Kurskarte

Dein Weg durch das Projekt

  1. Bevor du loslegst Projektauftrag, Anlagendaten, Karten, Wissensspeicher

  2. Teil 1 Was muss der Fahrmotor leisten?

    FahrspielFahrwiderständeDrehmassenzuschlag

  3. Teil 2 Was hält ein Motor auf der Hochbahn aus?

    IP, IM, ICBetriebsartenthermische Klassen

  4. Teil 3 Welcher Motor ersetzt den Gleichstrommotor?

    GM, ASM, PMSMFeldschwächungEffektivmoment

  5. Teil 4 Wohin mit der Energie, wenn die Bahn bremst?

    Vier QuadrantenGeneratorbetriebBremswiderstand

  6. Teil 5 Hält die Bahn genau vor der Tür?

    ZielbremsungRuckDrehgeber

  7. Teil 6 Der Musterzug fährt

    U/f und feldorientiertKaskadenregelungReglerauslegung

  8. Teil 7 Weshalb bleibt die Bahn auf der Strecke stehen?

    FehlersuchstrategieFehlerspeicherOszilloskop

  9. Teil 8 Wie bleibt die Flotte verfügbar?

    DIN 31051StrategienMTBF und MTTR

  10. Wahlphase Der Folgeauftrag

    eine Story je TeamTechnikmesse

Eure Klasse ist ein Ingenieurbüro

Eure Klasse arbeitet als Ingenieurbüro für Antriebstechnik, in Teams zu vier oder fünf. Der Auftraggeber ist der Bahnbetrieb des Flughafens, vertreten durch die Leitung Bahnbetrieb. Diese Rolle spielt deine Lehrkraft: Sie beantwortet eure Fragen zum Auftrag, berät, wenn ihr fragt, und nimmt am Ende jedes Sprints ab. Vorrechnen gehört nicht zu ihrer Rolle.

Vor Ort arbeitet ihr mit der Elektrowerkstatt der Instandhaltung zusammen, derselben wie in den Berufsschulkursen. Sie baut mit euch den Musterzug um und wird die neuen Antriebe später warten. Deshalb nimmt sie am Ende mit ab.

Viele von euch kommen mit Berufserfahrung. Das ist ein Vorteil: Wer im Betrieb schon einen Umrichter parametriert oder einen Motor getauscht hat, bringt das ein. Der Check-in am Anfang jedes Teils fragt genau danach.

Jeder Teil genauer: fünf Stationen

Jeder Teil ist ein Arbeitspaket des Projekts. Wer einen Teil kennt, kennt alle: Der Ablauf ist immer derselbe.

Jeder Teil

Fünf Stationen, immer dieselben

  • Der Auftrag

    Zuerst die Frage, wo dir das Thema schon begegnet ist. Dann, was der Bahnbetrieb will, eine Schätzfrage und woran du merkst, dass du fertig bist.

  • Die Lernangebote

    Ganz oben steht dein Lernprodukt: das, was am Ende auf dem Tisch liegt. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin. Du schreibst direkt hinein und prüfst dich an jeder Aufgabe selbst.

  • Rechenwege und Lösungen

    Ansatz, Rechenweg Schritt für Schritt, bei offenen Entscheidungen die Merkmale einer tragfähigen Lösung. Hier stehen auch die Fehler, die fast alle machen.

  • Die Kontrolle

    Ein kurzes Quiz. Es zeigt dir, wo du stehst, und zählt nicht für die Note. Nach Teil 4 und Teil 8 kommt eine gemischte Wiederholung dazu.

  • Dein Kompetenzmodell

    Dein Wissensspeicher-Blatt, die Abnahme durch das andere Team und deine Selbsteinschätzung in den Stufen gehört, verstanden, erklärt.

So kommst du durch

Auftrag lesen → Lernangebot selbst bearbeiten → erst danach die Lösungen öffnen → Kontrolle machen → Wissensspeicher, Abnahme, Kompetenzmodell.

Sprints, Meilensteine und Wahlphase

Das Projekt läuft in Sprints. Am Ende jedes Sprints steht ein Meilenstein, und jemand sagt „fertig“: der Auftraggeber oder, bei M1 und M3, ein anderes Team im Kreuzreview. Was nicht abgenommen wird, geht zurück auf die Aufgabentafel und wird in der Reservezeit nachgearbeitet. Die Übersicht mit allen Stunden steht im Projektauftrag.

In den Pflichtteilen 1 bis 8 bearbeiten alle Teams denselben Auftrag, aber nicht unbedingt mit derselben Lösung: Motorart, Bremskonzept und Instandhaltungsstrategie entscheidet jedes Team selbst und begründet sie. In der Wahlphase übernimmt jedes Team einen eigenen Folgeauftrag des Flughafens: eine Hebeanlage für die Bahnwerkstatt, die Lüftung der Bahnsteighalle oder eine Fluggastbrücke. Dort gibt es keine Lernangebote und keine Musterlösung mehr. Am Ende stellt jedes Team seinen Folgeauftrag auf der Technikmesse vor.

Drei Karten und eine Szene, die dich begleiten

Drei Karten liegen im Wissensspeicher, in Lektion 3 dieses Abschnitts. Die Karte „Die alte Bahn auf einen Blick“ zeigt Strecke, Höhenprofil, Zug und Antriebsstrang mit allen Kennzeichen. Die Karte „Formeln der Antriebstechnik“ sammelt alle Formeln vom Rad bis zum Motor und die Umrechnungen aus dem Wirtschaftsraum Nordamerika. Die Karte „Größen im Regelkreis“ kennst du aus Lernfeld 8; hier kommt die Kaskade aus Lage, Drehzahl und Strom dazu.

Ab Teil 4 arbeitest du außerdem mit einer interaktiven Fahrt der alten Bahn: Du wählst Richtung, Beladung und Antrieb und siehst, wie Moment, Leistung und Energie sich während der Fahrt ändern.

Prüfungsbezug: Technikerprüfung und Projektarbeit

Alles in diesem Kurs ist prüfungsrelevant für die Technikerprüfung und Grundlage für die Projektarbeit im zweiten Ausbildungsabschnitt. Die schriftliche Prüfung im Lernfeld fragt genau das, was ihr hier tut: eine Antriebsaufgabe analysieren, einen Antrieb auslegen und die Auswahl begründen, einen Regelkreis lesen, einen Fehler eingrenzen.

Deine acht Wissensspeicher-Blätter und das Blatt aus der Wahlphase sind deine Lernunterlage dafür. Die Kompetenz-Checks am Ende jedes Sprints verwenden andere Zahlen als der Sprint: Wer den Rechenweg verstanden hat, kommt mit jeder Zahl zurecht.

Wo gelernt und wo bewertet wird

Hier darfst du Fehler machen. Der Check-in, die Schätzfragen, die Kontrollen, die Selbstprüfungen und dein Kompetenzmodell zählen nicht für die Note. Bewertet werden dein Vorgehen im Projekt, eure Dokumentation, eure Präsentation und deine Rückschau, dazu die Klassenarbeit.

Was du dafür brauchst
  • Tabellenbuch Elektrotechnik, Taschenrechner und eine Tabellenkalkulation für Fahrspiel, Effektivmoment und Kosten
  • Die Grundlagen aus der Berufsschule: Struktur eines Antriebssystems, Leistungsschild, Anlassverfahren, Umrichter und die Größen im Regelkreis aus Lernfeld 8
  • Das Antriebslabor der Schule: Umrichter mit Asynchronmotor am Lastprüfstand oder an einer Bremsmaschine, ein Servo-Lehrsystem und ein Oszilloskop mit Differenztastkopf
  • An Laboraufbauten mit Netzspannung arbeitest du nur, wenn deine Lehrkraft dabei ist.
Ein Wort zu den Zahlen

Der Flughafen ist echt, die alte und die neue Bahn auch. Die Größenordnungen zur neuen Bahn und zur Flotte folgen öffentlichen Angaben, gerundet. Alle Werte, mit denen du rechnest, sind dagegen für den Unterricht festgelegt: Strecke, Zug, Motoren, Kosten. Sie sind in sich stimmig und nachgerechnet, aber keine Planungsdaten des Flughafens. Es sind Unterrichtswerte.

Kursmaterial: Die Einführungsfolien und die Projektmappe zum Ausdrucken findest du oben im Reiter „Kursmaterial“.

Kursmaterial · zum Ausdrucken

Das Projekt als PDF. Deckblatt und das Projekt auf einer Seite. Die Storycard für jeden Teil findest du im Auftrag des Teils, Vorlagen- und Zeichenblätter dort, wo sie gebraucht werden. Alles andere füllst du hier im Kurs aus.

Das Projekt als PDF herunterladen2 Seiten · 296 KB · doppelseitig drucken

Dazu die Einführungsfolien zum agilen Lernen: der ganze Kurs auf wenigen Folien, mit Kursstruktur und Freigabe zum eigenen Gebrauch.

Einführungsfolien zum agilen Lernen herunterladen10 Folien · 783 KB · 16:9 für den Beamer