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Transrapid



]]Der Transrapid ist ein zu den Bahnen gehöriges Verkehrsmittel. Technisch handelt es sich um eine Magnetschwebebahn nach dem Langstatorprinzip. Das äußere Erscheinungsbild ähnelt dem einer Einschienenbahn. Gebaut und vermarktet wird das Verkehrssystem (Fahrzeuge, Betriebsleittechnik und Nebenanlagen) von TRANSRAPID INTERNATIONAL GmbH & Co. KG, einem Gemeinschaftsunternehmen von Siemens und der ThyssenKrupp AG.

Table of contents
1 Grundprinzip
2 Das Transrapid System
3 Hauptkomponenten des Systems
4 Geschichte
5 Einsatz
6 Diskussionen zum Transrapid-System
7 Literatur
8 Weblinks

Grundprinzip

System des Transrapid besteht funktionell betrachtet aus drei Komponenten:

Statt mit einem herkömmlichen Fahrwerk werden die Fahrzeuge durch geregeltes magnetisches Schweben von unten an den Fahrweg herangezogen, die Führmagnete halten es seitlich in der Spur.
  • Der Antrieb, der das Fahrzeug vorantreibt, befindet sich nicht im Fahrzeug sondern im Fahrweg. Dieser ist gewissermaßen eine aufgeschnittene und in unendliche Länge gestreckte Drehstrom-Synchronmaschine, wobei das Fahrzeug im Vergleich den inneren Rotor einer Syncronmaschine darstellt.
  • Eine Voraussetzung für diese Art der Schwebetechnik und der Antriebswirkung ist, dass das Fahrzeug seinen Fahrweg relativ eng und auch von unten teilweise umschließt. An die Lagegenauigkeit der Antriebskomponenten werden daher hohe Anforderungen gestellt. Die Fahrwegträger bestehen entweder aus Stahl oder Beton oder einer Kombinationen aus diesen beiden Baustoffen (hybrider Fahrwegträger).

  • Das Transrapid System

    Systemgeschwindigkeit

    Die Geschwindigkeit des Transrapid liegt zwischen 300 und 500 km/h.

    Um eine hohe Systemgeschwindigkeit (=Strecke/Unterwegszeit) zu erreichen, ist jedoch gute Beschleunigung und Verzögerung genauso wichtig wie hohe Endgeschwindigkeit. Der Transrapid bietet hier Vorzüge. Ein Transrapid ist in der Lage, innerhalb von 60 s von 0 auf 200 km/h zu beschleunigen und in den nächsten 60s von 200 auf 400 km/h. Für eine Beschleunigung auf Tempo 300 km/h benötigt der Transrapid rund fünf Kilometer.

    Das System erlaubt es bis zu 10% Steigungen zu bewältigen. Jedoch dauert der Übergang in diese Steigung aufgrund des geringen Luftspaltes etwa 6 km. Ein Trassierungsvorteil entsteht dadurch kaum.

    Gütertauglichkeit

    Im Güterverkehr ist der Transrapid nur für leichte zeitkritische Güter einsetzbar. Diese können auch nur innerhalb der Passagierraumes befördert werden. Das schränkt die Fracht ein auf den Post-, Kurierdienst- und Expressgutbereich.

    Energieverbrauch

    Es existiert eine Grundlast von etwa 50 kW im Fahrzeug für das Schweben und Führen sowie die dazugehörige Regelung. Der cw-Wert liegt bei 0,26. Die Stirnfläche wird nicht angegeben. Eine qualifizierte Energieverbrauchsaussage ist deswegen nicht möglich.

    Flächenverbrauch

    Eine aufgeständerte Transrapid-Strecke erlaubt systembedingt den freien Durchlass jedes Querverkehrs, ohne dass irgendwelche zusätzlichen Kreuzungsbauwerke benötigt würden. Die Breite der einspurigen Trasse im Emsland beträgt etwa 10 m. Diese Breite setzt sich aus dem eigentlichen Transrapid Fahrweg, der Versorgungsstraße und dem Sicherheitsabstand zusammen.

    Verschleiß

    Der Transrapid-System ist weitgehend verschleißfrei, da sich Fahrzeug und Fahrweg nicht direkt berühren. Magnetfeldwechselbelastung führen zu einer Materialermüdung der Statorwicklungen. Zuverlässige Verschleißdaten liegen nicht vor.

    Lärm

    Das Transrapidsystem erzeugt keine Stöße und Rollgeräusche/Trittschall. Geräusche entstehen jedoch als Windgeräusche bei hohen Fahrgeschwindigkeiten. Bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten (400 km/h) werden im geringen Abstand (25 m) Werte von 89 dB(A) erreicht. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten (unter 300 km/h) ist der Transrapid dagegen leiser als beispielsweise eine S-Bahn. Verlässliche Untersuchungen hierzu fehlen jedoch.

    Sicherheit

    Da das Fahrzeug den Fahrweg umfasst, gilt ein Entgleisen als ausgeschlossen, es sei denn, durch eine irrtümlich befahrene unverschlossene Biegeweiche. Auffahrunfälle oder Frontalzusammenstöße sind praktisch nicht möglich. Das Wanderfeld lässt nur einen Zug in einem Abschnitt zu.

    Der Ausfall einer Umrichterstation führt zum Liegenbleiben des Fahrzeuges im Speiseabschnitt bis zur Wiederingangsetzung, jedoch zu keiner Betriebsgefährdung. Um bei elementaren Schäden wie einem Brand die Fahrgäste bergen zu können, sind Transrapid-Fahrzeuge mit "Rettungsschläuchen" ausgestattet, die bei Bedarf zu Boden gelassen werden können. Durch diese Schläuche können die Fahrgäste zum Erdboden hinabgleiten.

    Falls es aus irgendwelchen Gründen zu längerem Stillschweben oder zu einer dauernden langsamen Fahrt des Transrapid kommt, ergibt sich zudem ein Problem der Bordstromversorgung, da diese über den Lineargenerator nur ab einer Grenzgeschwindigkeit möglich ist. Sind die Batterien entleert, muss mit einem bodengebundenen Fahrzeug der havarierte Transrapid wieder mit Strom versorgt werden. Da dann auch die Klimaanlagen ausfallen ist ein Verlassen des Transrapid abhängig von der Witterung nötig.

    Kritisch sind Ausfälle der Schweberegelung da in einem solchen Fall eine unkontrollierte Schnellbremsung mit entsprechenden Verzögerungen eintritt. Hierbei können Passagiere verletzt oder getötet werden.

    Noch drastischere Auswirkungen hätte ein strukturelles Versagen des Transrapid-Fahrzeuges oder des Fahrwerkes. Aufgrund der hohen Fahrgeschwindigkeiten ist hier mit Toten zu rechnen. Dies Umstand ist jedoch Geschwindigkeits- und nicht Systembedingt.

    Streckenkosten

    Für den Bau einer Transrapid-Strecke in ebenem Gelände müssen in etwa die gleichen Kosten veranschlagt werden wie für eine HGV-Neubaustrecke der Eisenbahn. Genaue Informationen sind jedoch nicht zu erhalten.

    Kompatibilität

    Der Transrapid ist zu keinem anderen Verkehrssystem direkt kompatibel. Er ist nur für den Personenverkehr und für Expresspaketsendungen geeignet.

    Hauptsächlich geeignet ist der Transrapid daher für Metropolen-Korridortrassen, auf denen eine TR-Linie fährt und der gesamte Zubringerverkehr über den ÖPNV oder Individualverkehr abgewickelt würde. Andere für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen Bahnhöfen und Flughäfen sind ab einer gewissen Streckenlänge ebenfalls interessant. Dies schlägt sich auch in den gegenwärtigen Projektplanungen nieder.

    Ähnliche Rahmenbedingungen finden sich bei der Wuppertaler Schwebebahn

    Technische Daten

    für die Versuchstrecke im Emsland und den Transrapid 07 Transrapid 07:

    Hauptkomponenten des Systems

    Geregeltes Schweben

    Durch ein elektromagnetisches Regelsystem wird die Stärke der magnetischen Kräfte so angepasst, dass stets ein etwa 10 mm großer Abstand zwischen Tragmagneten und WFL eingehalten wird. Zur Abstandskontrolle dienen Beschleunigungssensoren und eine zusätzliche in die Wanderfeldwicklung eingelassene Spaltkontrollwicklung.
    Die Regelung erlaubt es, das Fahrzeug im Stillstand von der Trasse abzuheben. Zum Absetzen im Stand dienen Kufen. Ursprünglich waren diese Kufen auch zur Unterstützung von Schnellbremsung vorgesehen. Dieses hat sich aus Verschleißgründen als nicht zweckmäßig erwiesen.

    Der Boden des Transrapids hat zur Fahrbahn einen Abstand von ca. 15 cm. Er kann deshalb auch kleinere Hindernisse sowie Schnee- oder Eisschichten überwinden. Bei Vereisungen oder zusammengebackenem Schnee, die oder der durch den Druckstoß des Fahrzeugs oder durch den Wind nicht beseitigt werden, müssen Räumfahrzeuge eingesetzt werden.

    Fahrweg

    Der Fahrweg aus Beton, Stahl oder einer Kombination aus beiden befindet sich aufgeständert über dem Erdboden mit einer Gradientenhöhe von 2,20 bis 20 Metern. Ein sogenannter ebenerdiger Fahrweg ist ebenso möglich.
    Der Fahrweg trägt an der Unterseite Stahlblechpakete, die von Kupferdrahtwicklungen durchzogen sind. Dies sind die sogenannten Stator-Wanderfeldleitungen (WFL). Weiter enthält der Fahrwegträger stählerne Führschienen an den Seiten.

    Am Fahrzeug sind leistungsfähige Elektromagnete so eingebaut, dass sie beiderseits unter den Fahrweg greifen und das Fahrzeug durch die Kraftwirkung diser Magnetspulen anheben können. Führungsmagnete halten das Fahrzeug seitlich in der Spur.

    Das angewendete Langstatorprinzip führt beim Transrapid zu einem geringeren Fahrzeug-Gewicht, weil keine Antriebselektronik im Fahrzeug unterbracht werden muss. Jedoch sind dadurch die Fahrweg-Baukosten höher.

    Fahrantrieb (Linearmotor)

    Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt durch ein magnetisches Wanderfeld im Fahrweg, welches das Fahrzeug an seinen Fahrzeugmagneten mitzieht. Dabei agiert der Fahrweg ähnlich wie ein Stator eines Drehstrom-Elektromotors (daher Langstatorprinzip), dessen Rotor die Fahrzeugmagneten darstellen. Abgebremst und beschleunigt wird durch Verringern oder Erhöhen der Magnetfeldfrequenz, die wiederum die Geschwindigkeit des Wanderfelds bestimmt. Zur Versorgung der Wanderfeldleitung sind an der Strecke in Abständen von 1 bis 3 km (sogenannte Unterwerks- oder Speiseabschnitte) Umrichterstationenstationen notwendig. In jedem Speiseabschnitt darf sich nur ein Fahrzeug befinden. Die Fahrtkontrolle wird von einer Steuerzentrale übernommen ähnlich der LZB im deutschen Eisenbahnnetz bei aktiver AFB.

    Mitwandernde Strecken-Stromversorgung (Statorschaltverfahren)

    Jede Umrichterstation ist mit einer oder mehreren Umrichtergruppen ausgestattet. Über Streckenkabel und Abschnittsschalter können solche Gruppen selektiv auf einzelne Unterabschnitte (sog. Motorabschnitte) der Strecke geschaltet werden. Es gibt mehrere Schaltverfahren:

    Fahrzeug-Stromversorgung (Lineargenerator)

    Für die Energieversorgung im Fahrzeug wird hauptsächlich ein "Lineargenerator" verwendet. Ähnlich wie der "aufgeschnittene" Elektromotor des Fahrantriebs ist auch der Lineargenerator eine in die Länge gestreckte Version eines normalen Generators. Dafür befinden sich gesonderte elektromagnetische Spulen in der WFL und im Fahrzeug, die wie ein normaler Generator aufeinander einwirken.

    Der Lineargenerator nutzt die fortlaufende alternierende Änderungen der magnetischen Feldstärke, die durch die Fortbewegung des Fahrzeugs verursacht werden. Dies funktioniert ab einer unteren Geschwindigkeit von 100 km/h ausreichend effizient, um die Trag- und Führungsmagneten und die weiteren elektrischen Geräte im Fahrzeug zu versorgen. Der Generator muss dabei eine Leistung von maximal 270 kW erzeugen können.
    Für kurze Unterbrechungen erfolgt die Versorgung aus fortwährend geladenen Bordbatterien. Unterhalb von 100 km/h werden die Fahrzeugsysteme bisher noch herkömmlich über Stromschienen gespeist.

    Geschichte

    siehe auch allgemeine Geschichte der Magnetschwebebahn und Maglev, der chinesische Transrapid.

    Grundidee

    Der Beginn der Idee für eine Magnetschwebebahn wurde in den 1930er Jahren geboren. Für das elektromagnetische Schweben von Fahrzeugen erhielt Hermann Kemper am 14. August 1934 deutsche Reichspatent DRP 643316 zugesprochen. Es war zunächst eine Versuchsbahn für höchste Geschwindigkeiten im Gespräch, wurde jedoch aufgrund des 2. Weltkrieges nicht weiter verfolgt.

    Konkurrenz der Systemvarianten

    Die Vorgeschichte des heutigen Transrapid beginnt 1969/70 mit einer ersten Studie und dem Anlaufen der Forschungsförderung. Zunächst werden Kurzstatorvarianten untersucht. Nachteil sind hier die an der Strecke in voller Länge montierten Stromschienen. MBB stellt 1971 einen Demonstrator für die Personenfertigung vor. 1972 bauen AEG-Telefunken, BBC und Siemens einen Prototypen EET 01 mit supraleitenden Spulen, der auf einer 900 m langen Kreisbahn in Erlangen betrieben wurde. Hierbei kam das Prinzip des elektrodynamischen Schwebens zum Einsatz.

    Thyssen Henschel (heute ThyssenKrupp AG) und die TU Braunschweig entwickeln ab 1974 die Langstatortechnik; das Versuchsfahrzeug KOMET der MBB (heute EADS) erreicht im Jahre 1976 auf der 1,3 km langen Versuchstrecke in Manching 401 km/h. Es ist heute im Deutschen Museum ausgestellt. Zwei Jahre später geht die weltweit erste passagierbefördernde Langstator-Magnetschwebebahn in den Versuchsbetrieb; 1977 entscheidet das Bundesministerium für Forschung und Technologie, die Förderung elektrodynamischer Schwebesysteme und Kurzstator-Antriebssysteme einzustellen (geschieht 1979 bzw. 1983). Dies wird als der so genannte Systementscheid für die Technik des heutigen Transrapid betrachtet.

    Vom Systementscheid zur Einsatzreife

    1978 wird das Konsortium "Magnetbahn Transrapid" gegründet und der Bau der Transrapid Versuchsanlage Emsland (TVE) beschlossen. Der Transrapid ist geboren.
    Der Einsatz als weltweit erste für Personenverkehr zugelassene Magnetbahn (Transrapid 05) geschieht auf der Internationalen Verkehrsausstellung (IVA) in Hamburg 1979.
    1980 ist Baubeginn der Transrapid Versuchsanlage im Emsland (TVE), 1984 die Inbetriebnahme des ersten Bauabschnittes. Der für 400 km/h entwickelte Transrapid 06 erreicht dort 1987 eine Geschwindigkeit von 392 km/h, 1988 von 412,6 km/h. Der ab 1987 entwickelte Transrapid 07 wird für 500 km/h ausgelegt, geht 1989 in den Versuchsbetrieb auf der TVE und erreicht 1993 eine Geschwindigkeit von 450 km/h.

    Ab 1983 wird in Berlin eine 1,6 km lange Magnetschwebebahn für den Nahverkehr gebaut, die so genannte M-Bahn. Auch sie geht 1984 in den Probebetrieb und fährt ab 1989 mit Passagierbeförderung. Der Regelbetrieb 1991 dauert jedoch nur wenige Wochen, da die Trasse auf Grund der Wiedervereinigung mittlerweile für den U-Bahn-Wiederaufbau benötigt wird. Die M-Bahn wird abgebaut, ihre Weiterentwicklung 1992 eingestellt.

    Von der Einsatzreife zu Großprojekten

    Nach ersten Planungen 1989 für eine Strecke zwischen den Flughäfen Düsseldorf und Köln/Bonn und der Feststellung der Einsatzreife des Transrapid 1991 wird 1992 eine Transrapid-Strecke Hamburg-Berlin in den Bundesverkehrswegeplan aufgenommen. Trotz diverser Finanzierungsbedenken wird der Bau 1994 beschlossen. 1998 erfolgt die Gründung von Transrapid International; 1999 wird das Vorserienmodell Transrapid 08 des für den Einsatz auf der Transrapid-Strecke Hamburg-Berlin vorgesehenen Fahrzeugs an die Versuchsstrecke im Emsland ausgeliefert.

    Anfang 2000 wird das Projekt Hamburg-Berlin aufgegeben und das Planfeststellungsverfahren eingestellt; stattdessen werden 5 alternative Relationen für den Einsatz mit dem Transrapid in Deutschland untersucht, mit dem Schwerpunkt eines Regionalverkehreinsatzes. Anfang des Jahres 2001 wird der Vertrag zum Bau der Transrapid-Strecke in Shanghai unterzeichnet.

    Einsatz

    Transrapid in Deutschland

    Öffentlich wird in der Bundesrepublik Deutschland seit Jahrzehnten diskutiert, ob die Transrapid-Technik unter den gegebenen Bedingungen wirtschaftlich sinnvoll ist. Dies erinnert an die Streitigkeiten, die dem Bau der Eisenbahn-Neubaustrecke Hannover-Würzburg vorausgingen.

    Die Entwicklung des Transrapid erfolgte nahezu ausschließlich mit öffentlichen Mitteln. Bis zum Jahr 2000 flossen ca. 1,2 Milliarden Euro Steuergelder in die Entwicklung des Transrapid. Eine Erprobungsstrecke befindet sich bei Lathen im Emsland, auf der nach Voranmeldung auch Interessierte mit dem Transrapid mitfahren können.

    Die Bundesregierung beschloss am 2. März 1994 den Bau einer Strecke von Hamburg nach Berlin, das Vorhaben wurde jedoch im Jahre 2000 aufgegeben. Grund waren Bedenken der als Betreiber vorgesehenen Deutschen Bahn gegen die Korrektheit der Passagierpotenzialrechnung, die unter anderem von knapp 9% jährlichem Wirtschaftswachstum zwischen 1989 und 2010 ausging.

    Auf das "kleinere" Modell, den so genannten Metrorapid im Ruhrgebiet und Rheinland (von Dortmund nach Düsseldorf) wurde Ende Juni 2003 aus politischen und letztlich auch technischen Gründen verzichtet. Dagegen erscheint die Realisierung einer Flughafenanbindung per Transrapid in München bis 2009 als möglich; das Planfeststellungsverfahren hierzu soll im September 2004 beginnen.

    Weitere Strecken zwischen Frankfurt und Hahn, Amsterdam und Hamburg sowie die Verbindung Berlins mit Leipzig, Hamburg und Dresden und auch Nah- und Fernverkehrsstrecken in den USA und in Holland werden von Interessengruppen immer wieder in die Diskussion gebracht. Zum Teil gibt es dafür auch bereits konkrete Planungen.

    Transrapid in China

    Am 31. Dezember 2002 wurde der Probebetrieb auf einer 30 km langen Strecke von den Außenbezirken Schanghais/China zum Flughafen Pudong gestartet. Dort erreicht der TR nach 5 km die Betriebsgeschwindigkeit von 430 km/h. Am 12. November 2003 erzielte der Transrapid in Schanghai einen neuen Rekord von 501 km/h als schnellste kommerzielle Bahn. Anfang 2004 wurde trotz technischer Schwierigkeiten in der einjährigen Erprobungsphase (u.a. ein Kabelbrand und Korrosionsprobleme) der Regelbetrieb als fahrplanmäßig schnellstes spurgebundenes Fahrzeug der Welt aufgenommen.
    Eigentlich war die Transrapid-Strecke für Fernreisende und Geschäftsleute gedacht, allerdings stehen einer Nutzung durch diesen Personenkreis (noch) gewichtige Probleme entgegen:
    Wer aus dem Ausland in Pudong landet – Inlandsflüge enden ausschließlich am Flughafen Hongqiao inmitten der Stadt – muß sein Gepäck rolltreppauf und rolltreppab erst zum nur zwischen 8 und 17 Uhr verkehrenden Transrapid schleppen - um dort bis zu 15 Minuten auf den Anschluss zu warten. Nach Ankunft in den Außenbezirken Shanghais muß der Fahrgast schließlich in U-Bahn oder Taxi umsteigen und sich zum Hotel fahren lassen. Die meisten Geschäftsleute nehmen offensichtlich lieber die zehn bis zwanzig Minuten längere Taxifahrt in Kauf.
    Nichtsdestotrotz hat der TR mittlerweile seinen einmillionsten Fahrgast befördert, allerdings stiegen die Fahrgastzahlen erst nach einer Senkung der Fahrpreise. So kostet eine einfache Fahrt 2. Klasse nur noch 50 statt 75 Renminbi.
    Das insgesamt etwa 1,2 Milliarden Euro teure Projekt wurde mit 100 Millionen Euro von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) subventioniert. Die daraus erhofften Folgeaufträge für die deutsche Industrie haben sich bisher nicht ergeben. Derzeit prüfen chinesische Firmen ob sie den Transrapid in Eigenregie nachbauen können. Rechtlich ist dies, entgegen anderslautender Meldungen durchaus zulässig, der Patentschutz beträgt auch in Deutschland nur 30 Jahre.

    Diskussionen zum Transrapid-System

    Vergleich mit anderen Verkehrsträgern

    Das Verkehrsmittel, mit dem der Transrapid meistens verglichen wird ist die Eisenbahn und hier die in diesem System integrierten Hochgeschwindigkeitsverkehre, wie etwa der ICE. Auch muss sich das Transrapid-System gegenüber dem Luftverkehr und dem Straßenverkehr behaupten. Dies ist ihm bis jetzt nicht gelungen.

    Kontroverse Ansichten zum Transrapid

    Das Projekt Transrapid polarisiert Teile der Bevölkerung bis zur verbalen Gewaltanwendung. Dabei ist der Argumentationshintergrund beider Seiten ausgesprochen dünn bis hin zur Desinformiertheit und dem Einbringen gefälschter Grundlagen.

    Argumente für den Transrapid

    Argumente gegen den Transrapid

    Literatur

    Weblinks




         
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