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Wie üblich besteht auch ein TGV-Duplex aus zwei Triebköpfen und acht durch Jakobs-Drehgestelle miteinander verbundenen Mittelwagen. Die augenfälligste Änderung war die neue Ausführung der Triebköpfe mit runderen Formen, einteiliger Frontscheibe, mittig angeordnetem Führerpult und verbessertem Aufprallschutz. Die aerodynamische Gestaltung der neuen Triebkopfnase und der verbesserte Übergang zwischen den Wagen ergab nun bei einer Reisegeschwindigkeit von 300 km/h nur einen um 4 % höheren Luftwiderstand als bei einem normalen einstöckigen TGV. Um die zulässige Radsatzlast von 17,5 t nicht zu überschreiten, wurden die Mittelwagen weitgehend mit Aluminium-Strangpressprofilen aufgebaut. Viele weitere Kleinigkeiten wie z.B. gewichtsreduzierte Sitze, Kabel mit dünnerer Ummantelung, hohle Radsatzwellen und geänderte Bremsscheiben trugen entscheidend zur Einhaltung des zulässigen Gesamtgewichts bei. Mit Beginn des neuen Jahrtausends setzte sich dann bei der SNCF die Erkenntnis durch, zukünftige TGV von Alstom nur noch mit IGBT-gesteuerter Drehstrom-Asynchron-Antriebstechnik und nur noch in Doppelstock-Ausführung zu beschaffen.
Im Sommer bestellte die SNCF insgesamt 55 Garnituren einer dritten Generation von Doppelstock-TGV als TGV-Euroduplex/2N2. Die Mittelwagen wurden dabei einer umfangreichen Überarbeitung unterzogen und boten nun einen höheren Komfort inklusive modernem Fahrgastinformationssystem, Behindertentauglichkeit und breiteren Gängen. Diese Einheiten (801-825, 4701-4730) sind alle mit Dreisystem-Triebköpfen (wie beim TGV-POS) bestückt. Jedoch nur die Einheiten 4701-4730 sind für Verkehre nach Deutschland und in die Schweiz mit den Signalsystemen ERTMS-2, LZB-PZB und Signum ausgerüstet. Bei 25 weiteren Doppelstock-TGV (Einheiten 801-825) erhielten die Triebköpfe zunächst nur die signaltechnische Ausrüstung für französische Strecken. Sie sind vordringlich zur Ablösung der alten PSE-Garnituren auf aufkommensstarken Strecken gedacht. Vorbereitet sind die Triebköpfe jedoch schon für den Einbau von Zugsicherungssystemen zum Einsatz in Deutschland und der Schweiz bei entsprechendem Bedarf. Anschlussaufträge zum Bau von bis jetzt 71 weiteren Zügen (Einheiten 826-896) erteilte die SNCF ab Frühjahr 2012, welche inzwischen auch zum größten Teil ausgeliefert werden konnten und die ebenfalls in die Jahre gekommenen TGV-Atlantique ablösen sollen.