Transrapid

Transrapid 09
Hersteller:	ThyssenKrupp-Transrapid
Baujahre:	2006-2007
Länge:	75,80 m
Höhe:	4,25 m
Breite:	3,70 m
Kleinster befahrbarer Halbmesser:	270 m
Leermasse:	170 t
Höchstgeschwindigkeit:	505 km/h
Sitzplätze:	148 oder 156
Stehplätze:	296 oder 328
Daten beziehen sich auf ein Fahrzeug mit 3 Sektionen; möglich sind bis zu 10

Der Transrapid ist eine in Deutschland für den Hochgeschwindigkeitsverkehr entwickelte Magnetschwebebahn. Vermarktet und geplant wird das Verkehrssystem (Fahrzeuge, Betriebsleittechnik und Nebenanlagen) von Transrapid International GmbH & Co. KG, einem Gemeinschaftsunternehmen der Siemens AG und der ThyssenKrupp AG. Anfang 2004 wurde der Regelbetrieb als fahrplanmäßig schnellstes spurgebundenes Fahrzeug der Welt in Shanghai aufgenommen. Die knapp 40 km lange Verbindung zwischen Flughafen und Hauptbahnhof in München ist im Planfeststellungsverfahren. Der Einstieg in den Fernverkehr steht noch aus, wäre aber mit einem möglichen Ausbau der Shanghaier Strecke um 170 km in die Stadt Hangzhou möglich. Kritiker verweisen auf die Konkurrenz durch Billigflieger sowie im Rad/Schiene-Hochgeschwindigkeitsverkehr. Es werden auch Parallelen zwischen der Transrapidhistorie und der Alwegbahn der 50er Jahre gezogen gezogen.

Transrapid 08 auf der Transrapid-Versuchsanlage Emsland

Lagekarte der Transrapid-Versuchsanlage Emsland

Transrapid in Shanghai

Grundprinzip

Funktionsschema

Das System des Transrapid besteht funktionell betrachtet aus drei Komponenten:

Das Fahrwerk wird von unten mittels geregeltem magnetischem Schweben an den von ihm umgriffenen Fahrweg herangezogen. Das Fahrzeug hebt sich dadurch leicht an und kann berührungsfrei bewegt werden. Führmagnete halten es seitlich in der Spur. Für das Schweben muss kontinuierlich Energie zugeführt werden, dafür gibt es keinen Rollwiderstand wie bei anderen Landfahrzeugen. Die Führmagnete induzieren einen elektromagnetischen Widerstand.

Der aktive Teil des Antriebs, der das Fahrzeug vorantreibt, befindet sich im Fahrweg. Fahrzeug und Fahrweg bilden zusammen einen Linearmotor, wobei der Fahrweg den Stator enthält. Das Fahrzeug wird von einem elektromagnetischen Wanderfeld im Fahrweg vorangezogen, wobei die Geschwindigkeit abhängig von der Frequenz des Feldes ist. Dies hat im Wesentlichen drei Folgen:

Der Antrieb ist nicht im Fahrzeug, sondern im Fahrweg installiert, und kann daher in seiner Leistung weitgehend unabhängig von Platz- und Gewichtsproblemen des Fahrzeuges an die Trassierungsmerkmale der Strecke bei Bedarf angepasst werden. Durch die fahrwegsabhängige Leistungsregelung kann die maximal zulässige Beschleunigung über den gesamten Geschwindigkeitsbereich vorgesehen werden. Die Umrichter und anderen Komponenten des Antriebs beschreiben die Möglichkeiten des Betriebskonzepts und werden daher im Rahmen der Planung der jeweiligen Einsatzstrecke festgelegt.

Zwischen Fahrweg und Fahrzeug muss ein Mindestabstand vorgesehen werden, um Schwingungen des Fahrzeugs und gekrümmte Verläufe des Fahrwegs ausgleichen zu können. Dadurch erhöht sich im Vergleich zu rotierenden elektrischen Antriebsmaschinen der Abstand zwischen Stator und Rotor. Da der Wirkungsgrad bei elektrischen Maschinen von solchen Luftspalt-Abständen bestimmt wird, ist der Wirkungsgrad des Transrapid-Antriebs geringer als beim konventionellen Elektromotor.

Eine Voraussetzung für diese Art der Schwebetechnik und der Antriebswirkung ist, dass das Fahrzeug seinen Fahrweg relativ eng auch von unten teilweise umschließt. An die Lagegenauigkeit der Antriebskomponenten werden daher hohe Anforderungen gestellt. Die Fahrwegträger bestehen entweder aus Stahl oder Stahlbeton oder einer Kombinationen aus diesen beiden Baustoffen (hybrider Fahrwegträger).

Das Transrapid-System

Systemgeschwindigkeit

Siehe hierzu auch technische Daten

Die Entwurfsgeschwindigkeit des Transrapid liegt zwischen 500 und 550 km/h. Um eine hohe Reisegeschwindigkeit zu erreichen, sind neben kurzen Haltezeiten und großer Endgeschwindigkeit auch hohe Beschleunigung und Verzögerung wichtig. Der Transrapid ist in der Lage, innerhalb von 60 s aus dem Stand auf 200 km/h zu beschleunigen, in weiteren 60 s von 200 km/h auf 400 km/h. Für eine Beschleunigung auf 300 km/h benötigt er rund vier Kilometer (auf der Strecke in Shanghai 4,2 km).

Das System erlaubt es, Längsneigungen von bis zu 10 % zu bewältigen.

Gütertauglichkeit

Im Güterverkehr ist der Transrapid nur für leichte zeitkritische Güter sinnvoll einsetzbar. Das Profil der Fahrzeuge erlaubt den Transport der in der Luftfahrt üblichen Container, die Nutzlast pro Fahrzeugeinheit ist auf etwa 15 Tonnen begrenzt.

Energieverbrauch

Es existiert eine Grundlast von etwa 55–110 kW pro Sektion für das Schweben und Führen sowie die dazugehörige Regelung. Der c_w-Wert des Transrapid liegt bei 0,26. Die Stirnfläche kann aufgrund des Lichtraumprofils mit 16 m² angenommen werden, die Luftdichte beträgt bei 20°C 1,204 kg/m³.

Die Leistung für 400 km/h Reisegeschwindigkeit errechnet sich überschlagsmäßig wie folgt:

$P={\frac {c_{w}\cdot A_{\rm {Stirn}}\cdot v^{3}\cdot \rho _{Luft}}{2}}$

bei 400 km/h = 111 m/s ergibt dies:

${\begin{matrix}P&=&0{,}26\cdot 16\,\mathrm {m} ^{2}\cdot (111\,\mathrm {m} /\mathrm {s} )^{3}\cdot 1{,}204\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}/2\\P&=&3{,}43\cdot 10^{6}\,\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}/\mathrm {s} ^{3}=3{,}43\cdot 10^{6}\,\mathrm {N} \cdot \mathrm {m} /\mathrm {s} =3{,}43\,\mathrm {MW} \end{matrix}}$

und liegt damit etwa gleichauf mit anderen schienengebundenen Schnellfahrsystemen. Die eingespeiste Leistung beträgt bei einem Wirkungsgrad von 0,85 etwa 4,0 MW. Der Verbrauch zum Schweben ist demgegenüber vernachlässigbar. Da das Antriebssystem rückspeisefähig ist, wird beim Bremsen die Energie wieder in das Netz zurückgespeist. Ausnahme ist hier eine Notbremsung mit den Gleitkufen, was jedoch nicht betriebsmäßig vorgesehen ist.

Flächenverbrauch

Datei:Tr stuetze 846.jpg

Eine Beton-Stütze der Transrapid-Trasse in der Seitenansicht

Datei:Tr stuetze xxx.jpg

Betonstütze von unten

Datei:Tr6.jpg

Weichenanlage und anschließender Streckenverlauf

Weichenanlage in Richtung Streckenabzweig

Ein aufgeständerter Fahrweg erlaubt den freien Durchlass jedes Querverkehrs, ohne dass irgendwelche zusätzlichen Kreuzungsbauwerke benötigt werden. Eine Versorgungsstraße wie bei der Versuchsanlage ist bei Einsatzprojekten nicht vorgesehen, wie in Shanghai sowie in München. Eine aufgeständerte Trasse ist nicht zum Betrieb des Transrapid notwendig, in München ist zum größten Teil (84% Prozent) der ebenerdige Fahrweg vorgesehen. Sieht man von Instandhaltungs- und Abstellanlagen ab, sind sind Kreuzungen mit anderen Verkehrswegen, ähnlich einem Bahnübergang, nicht möglich, was entsprechende Überführungsbauwerke notwendig macht .

Verschleiß

Beim Transrapid-System berühren sich Fahrzeug und Fahrweg während der Fahrt nicht. Daher sind mechanische Verschleißvorgänge im direkten Kontakt wie bei Rad/Schiene ausgeschlossen. Allerdings wirkt das statische Fahrzeuggewicht und dynamische Beschleunigung auf den Fahrweg und die Statoranlage ein, führen wie andere mechanische Vorgänge zu Verschleiß der Statorpakete (inkl. Befestigungen), jedoch in geringerem Maße, da die Kräfte nicht auf kleinen Punkten übertragen wird, sondern großflächig über die Schwebegestelle entlang der Transrapid-Sektionen.

Die an Betonbauwerken üblichen Alterungserscheinungen erfordern bei Tunneln und aufgeständerten Trassen (Brücken) regelmäßige Kontrollen und Generalsanierungen im Abstand von mehreren Jahrzehnten.

Schall

Das Transrapid-System erzeugt keine Rollgeräusche oder Körperschall. Schall entsteht jedoch durch Windgeräusche bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, so werden z. B. bei 470 km/h im Abstand von 25 Metern im Vorbeifahren Schalldruckpegel-Werte von 89 dBA erreicht, bei 300 km/h im gleichen Abstand 80 dBA. Der Schall ist allerdings auch von der Bauart der verwendeten Träger abhängig. Zum Vergleich: Ein ICE 3 erzeugt bei 300 km/h Schalldruckpegel (je nach Gleisqualität) zwischen 81,8 und 96,8 dBA.

Sicherheit

Im Vergleich zu Rad-Schiene Systemen ist die bauliche Sicherheit bei Einschienenbahnen (wie dem Transrapid) generell höher und die Gefahr einer Entgleisung deutlich geringer . Langsam eintretende Veränderungen (z. B. Absacken von Stützpfeilern) werden beim Transrapid durch laufende Streckenvermessungen registriert.

Zusammenstöße zwischen fahrenden Magnetschwebezügen im selben Segment wären aufgrund des Antriebsprinzips nicht möglich. Erhebliche Schäden durch Anschläge, liegengebliebene Gegenstände oder Fahrzeuge sind wie bei anderen Verkehrsmitteln auch nicht gänzlich ausgeschlossen. Diesem Umstand ist auch der schwere Unfall auf der Transrapid Teststrecke Lathen im September 2006 geschuldet wo ein (konventionell angetriebener) Werkstattwagen übersehen wurde.

Transrapid-Weichen sind sicherer und schneller zu befahren als bei Rad-Schiene. Bei einer Richtungsumstellung muss aber zwingend der ganze Fahrweg gebogen werden was längere Umstellzeiten und Taktvorgaben bedingt.

Bei einem Komplettausfall des Systems kommt der Transrapid auf Kufen mechanisch zum halten. Um bei einem Stillstand auf einer aufgeständerten Trasse das Fahrzeug evakuieren zu können, sind Transrapid-Fahrzeuge mit „Rettungsschläuchen“ ausgestattet, die den Fahrgästen ein Hinabrutschen zum Erdboden erlauben.

Streckenkosten

Für den Bau einer Transrapid-Strecke in ebenem Gelände veranschlagt man in etwa die gleichen Kosten wie für eine Hochgeschwindigkeitsverkehr-Neubaustrecke der Eisenbahn. Die Kosten für die Strecke der Flughafenanbindung in Shanghai wird mit 30 Millionen Euro pro Kilometer angegeben. Bei der ca. 170 km langen geplanten Strecke von Shanghai nach Hangzhou wird mit Kosten von 19 Millionen Euro pro Kilometer gerechnet.

Werkstattwagen

Zum Transrapid-System gehören Werkstattwagen, die sich mit einem konventionellen Antrieb auf der Trasse bewegen. Mit diesen Wagen wird die Strecke täglich vor Betriebsbeginn abgefahren und gereinigt. Da diese Wagen nicht magnetisch betrieben werden, ist eine Positionsbestimmung nach dem gleichen Prinzip wie beim Transrapid nicht möglich. Auf der Teststrecke im Emsland können die Werkstattwagen nur über Funkmeldungen des Bedienpersonals auf der Strecke lokalisiert werden. Im September 2006 führte hier der Zusammenstoß zwischen einem Transrapid und einem Werkstattwagen zu einem schweren Unfall, der das auf der Teststrecke verwendete Zugsicherungssystem in Frage stellt (siehe Abschnitt Unfälle).

Netzwerkfähigkeit und Kompatibilität

Fahrweg und Fahrzeug des Transrapid sind eng miteinander verbunden und bestehen bisher u.a. aus einem Produkt des Herstellerkonsortiums. Das System des Transrapid erlaubt sehr hohe Geschwindigkeiten bei geringem Verschleiß und sehr flexible, angepasste Streckenführung. Technisch verschiedene Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller könnten in einem Transrapid-Netz zwar fahren, sind bisher jedoch noch nicht vorhanden.

Technische Daten

• Für die Versuchsstrecke im Emsland und den Transrapid 07
  • Motor: Langstator-Synchron-Linearmotor im Fahrweg. Der Motor ist in 58 Segmente aufgeteilt.
  • Segmentlänge: 300 m bis 2080 m
  • Maximale Vortriebskraft: 90 kN
  • Leistungsbedarf bei 400 km/h: 6,0 MW
  • Wirkungsgrad: 85 %
  • Fahrzeugbeschleunigung: 0,85 m/s²
  • Fahrzeugverzögerung: 1,2 m/s²
• Transrapid 07
  • Länge: 51,7 m (für 2 Sektionen)
  • Breite: 3,7 m
  • Höhe: 4,7 m
  • Anzahl Tragmagnete: 15 pro Sektion
  • Tragspalt: 10 mm
  • Anzahl Führmagnete: 12 pro Sektion
  • Seitenführspalt: 9 mm
  • Zulässiges Gesamtgewicht: 110 Tonnen
• Transrapid 08 (Daten für ein 3-Sektionen-Fahrzeug):
  • Länge: 79,7 m
  • Breite: 3,7 m
  • Höhe: 4,2 m
  • Betriebliche Höchstgeschwindigkeit: 400 bis 500 km/h
  • Leergewicht: 149,5 t
  • Nutzlast: 39 t
  • Sitzplätze Personenfahrzeug:
    • Sektion E1: max. 92
    • Mittelsektion: max. 126
    • Sektion E2: max. 92

Der Transrapid 09 wurde am 23. März 2007 der Öffentlichkeit vorgestellt. Bei ihm ist fahrerloser Betrieb möglich, und die berührungslose Energieübertragung über das IPS-System (Inductive Power Supply) im Geschwindigkeitsbereich unter 100 km/h ist hinzugekommen. Die geplante Betriebsgeschwindigkeit beim Einsatz in München ist 350 km/h. Je nach Auslegung mit oder ohne Gepäckraum und nach der Ausnutzung des Stehplatzbereichs kann das Fahrzeug zwischen 222 und 449 Fahrgäste aufnehmen.

Hauptkomponenten des Systems

Geregeltes Schweben

Durch ein elektromagnetisches Regelsystem wird die Größe der magnetischen Kräfte so geregelt, dass ein etwa 10 mm großer Abstand zwischen Tragmagneten und Statorpaketen eingehalten wird. Die Magnete sind dabei einzeln aufgehängt, um der Trasse folgen zu können. Zur Abstandskontrolle dienen Spaltsensoren. Die Regelung erlaubt es, das Fahrzeug im Stillstand von der Trasse abzuheben. Zum Absetzen im Stand dienen Kufen. Die Kufen dienen auch als Reibpartner bei Notfallbremsungen und ermöglichen das Beenden der aktuellen Fahrt, wenn mehrere Magnete ausfallen.

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

Fahrweg

Datei:Tr trasse03.jpg

Trasse des Transrapid im Emsland mit begleitender Straße

Im Gegensatz zum Schienen- oder Straßenfahrweg, der in der Regel kontinuierlich und zu großen Teilen vor Ort gebaut wird, besteht der Fahrweg beim Transrapid in Trägerausführung aus ca. 9 bis 60 Meter langen Trägern, die weitgehend vorgefertigt werden. Diese Träger bestehen aus Stahlbeton, Stahl oder einer Kombination aus beiden (Hybridträger), wobei auf der Strecke in Shanghai nur die letztere Variante eingesetzt wurde, mit Entwicklung aus dem Hause Max Bögl. Der Trägerfahrweg befindet sich aufgeständert über dem Erdboden mit einer Gradientenhöhe von 2,20 bis 20 Metern, wobei ein ebenerdiger Fahrweg ebenso möglich ist. Das Herstellungsverfahren erlaubt es, den Fahrweg innerhalb der Systemgrenzen in fast beliebiger Form herzustellen. Dabei wird die jeweilige Form des Trägers so angepasst, wie es die Trassierung erfordert.

Bei der Hybridkonstruktion wird ein stets gerades Spannbetonprofil in Kombination mit daran befestigten 3 m langen Stahlsektionen verwendet. Der Bogenverlauf wird durch unterschiedlich lange Kragarme eingestellt, die an dem Spannbetonprofil befestigt werden, so dass jeder Radius eingestellt werden kann.

An dieser Konstruktion wird dann der eigentliche Fahrweg befestigt. Er besteht aus Stahlblechpaketen, die von Kupferdrahtwicklungen durchzogen sind und an der Unterseite angebracht werden. Dies sind die so genannten Stator-Wanderfeldleitungen. Weiter enthält der Fahrwegträger stählerne Führschienen an den Seiten, auf die letztlich die Seitenführmagnete wirken. Sowohl Statorpaket als auch Seitenführschienen erlauben es, einen Fahrwegradius bis hinunter zum Mindestradius frei einzustellen.

Der minimale Kurvenradius von etwa 270 m bestimmt sich aus der Fahrzeuggeometrie und der Geometrie der Traktionsmagnete. Durch Variation dieser Parameter (insbesondere durch einen kürzeren Wagenkasten) könnte der minimale Kurvenradius für entsprechende Anwendungen weiter reduziert werden.

Die Querneigung des Fahrwegs in Gleisbögen kann bis zu 12° (21,3 %), ausnahmsweise 16° (28,7 %), betragen, während sie bei der Eisenbahn maximal etwa 6,5° (11,3 %) betragen darf. Hierdurch kann bei gleichem Bogenradius eine ca. 20 % höhere Geschwindigkeit erreicht werden (bei 1,0 m/s² unausgeglichener Querbeschleunigung). Die Eisenbahn kompensiert die geringere Überhöhung teilweise durch Neigetechnik.

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

Fahrantrieb (Linearmotor)

Datei:Tr1.jpg

Motorwicklung des Langstatormotors

Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt durch ein magnetisches Wanderfeld im Fahrweg, welches das Fahrzeug an seinen Fahrzeugmagneten mitzieht. Dabei arbeitet der Fahrweg ähnlich wie ein Stator eines synchronen 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. Damit dieses System funktioniert, muss das Wanderfeld in Relation zum Zug sehr exakt ausgerichtet sein. Die Position des Zuges muss daher zu jedem Zeitpunkt sehr genau bestimmt werden. Zur Versorgung der Wanderfeldleitung sind an der Strecke in Abständen von 0,3 bis 5 km (so genannte Unterwerks- oder Speiseabschnitte) Einspeisungen aus dem Streckenkabel notwendig. Die Streckenkabel werden wiederum von Umrichterstationen versorgt, welche die erforderlichen Spannungen, Ströme und Frequenzen im jeweiligen Abschnitt bereitstellen.

In jedem Speiseabschnitt darf sich nur ein Fahrzeug befinden. Für eine genaue Regelung ist es unabdingbar, die genaue Position des Fahrzeuges zu kennen. Dies wird durch redundante Wegmesssysteme gewährleistet. Die Fahrtkontrolle selbst wird von einer Steuerzentrale übernommen, ähnlich der Linienzugbeeinflussung im deutschen Eisenbahnnetz bei aktiver automatischer Fahr-Bremssteuerung. Ein führerloser Betrieb ist daher möglich.

Mitwandernde Strecken-Stromversorgung (Statorschaltverfahren)

Motorwicklung und Tragwerk

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:

Kurzschlussverfahren

Eine Umrichtergruppe versorgt jeweils den Abschnitt, in dem das Fahrzeug fährt. Nicht bestromte Abschnitte werden über Leistungsschalter kurzgeschlossen. An jedem Motorsegment kommt es zu einer Unterbrechung der Motorleistung, was zu einem wahrnehmbaren Schaltruck führt.

Bocksprungverfahren

Zwei Umrichtergruppen versorgen zwei hintereinander liegende Abschnitte; verlässt das Fahrzeug den hinteren der Abschnitte, übernimmt die versorgende Gruppe den Abschnitt vor der gegenwärtigen Fahrzeugposition. Die benötigte Verlustleistung im Statorpaket ist doppelt so groß wie beim Kurzschlussverfahren. Es kommt jedoch zu keiner Unterbrechung des Vortriebs.

Wechselschrittverfahren

Die linke und die rechte Seite der Motorwicklung in der Fahrbahn sind in gegeneinander versetzte Abschnitte aufgeteilt. Bestromt werden immer jeweils zwei sich überlappende Abschnitte. Die Statorverlustleistung ist genauso groß wie beim Kurzschlussverfahren.

Dreischrittverfahren

Ähnlich dem Wechselschrittverfahren werden immer ein Abschnitt und die zwei mit ihm überlappenden auf der anderen (Fahrweg-) Motorseite bestromt. Wie beim Bocksprungverfahren gibt es hier keine Unterbrechung des Antriebs, jedoch ist die Statorverlustleistung anderthalb Mal so groß wie beim Kurzschlussverfahren.

Fahrzeug-Stromversorgung

Für die Energieversorgung im Fahrzeug wird hauptsächlich ein Lineargenerator verwendet. Ähnlich wie der Elektromotor des Fahrantriebs ist auch der Lineargenerator eine „aufgeschnittene“ und in die Länge gestreckte Version eines normalen rotierenden Generators. Dafür befinden sich gesonderte elektromagnetische Wicklungen im Fahrzeug.

Der Lineargenerator nutzt die fortlaufenden Änderungen der magnetischen Feldstärke, die durch die Fortbewegung des Fahrzeugs beim Überfahren der einzelnen Statorwicklungen verursacht werden. Dies funktioniert ab einer Mindestgeschwindigkeit 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. An Stellen, an denen betriebsmäßig langsamer als 100 km/h gefahren werden muss, etwa an Bahnhöfen, werden die Fahrzeugsysteme bisher noch herkömmlich über Stromschienen gespeist.

Ob eine durchgehende Stromschiene und/oder ein Lineargenerator zur Stromversorgung vorgesehen werden, war vom Konzept und Betriebsprogramm der Strecke abhängig. Inzwischen ist das IPS-System (Inductive Power Supply ) entwickelt worden, das es erlaubt, die benötigte Energie berührungslos durch entsprechende Hochfrequenzeinspeisung in den Fahrweg und über einen transformatorischen Effekt in das Fahrzeug einzuspeisen. Stromschienen sind daher nicht mehr notwendig.

Geschichte, Zuarbeit und Unterstützung

Die Vorgeschichte des Transrapid begann 1969/70 mit einer ersten Studie und dem Einsetzen der Forschungsförderung. Zunächst wurden Kurzstatorvarianten untersucht. Nachteil waren hier die an der Strecke in voller Länge montierten Stromschienen. MBB stellte 1971 einen Demonstrator für die Personenbeförderung vor. Im gleichen Jahr präsentierte KraussMaffei auf der eigenen Teststrecke in München den TRANSRAPID 02, womit der Name für alle nachfolgenden Fahrzeuge geboren war. 1972 bauten AEG-Telefunken, BBC und Siemens einen Prototyp 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 entwickelten ab 1974 die Langstatortechnik. Das Versuchsfahrzeug KOMET der MBB (heute EADS) erreichte im Jahre 1976 auf der 1,3 km langen Versuchsstrecke in Manching 401 km/h. Es ist heute im Deutschen Museum ausgestellt. Zwei Jahre später startete der Versuchsbetrieb der weltweit ersten passagierbefördernden Langstator-Magnetschwebebahn. 1977 entschied 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.

Forschung, Betrieb und Projektmanagement

Neben dem Antrieb hat die TU Braunschweig auch zum Fahrweg entscheidende Beiträge geliefert. Die ehemals bundeseigene IABG betreibt die Teststrecke im Emsland (derzeit kein Schwebebetrieb). Programm- und Implementierungsmanagement für die Bundesregierung wird von der EADS-Tochter Dornier-Consulting erbracht.

Politisches Umfeld

Eine parteiübergreifend tätige parlamentarische Unterstützung hat die Transrapid-Technik im parlamentarischen Gesprächskreis Transrapid .unter dem Vorsitz des Kasseler SPD-MdB Hans Eichel.

Eine soziologische Betrachtung des Werdegangs des Transrapid (F. Büllingen, 1997) beschreibt ein Netzwerk von Industriemanagern und Lobbyisten, die die früh geäußerte verkehrspolitische Kritik am Transrapid, sowie Argumente und Vergleiche mit und zugunsten klassischer Verkehrsträger verdrängt und sich und das Projekt systematisch von der Realität abgeschottet hätten.

Siehe auch: Magnetschwebebahn

Vom Systementscheid zur Einsatzreife

Transrapid 05 auf der IVA 1979 in Hamburg

Transrapid 06

Transrapid 07 im München Airport Center am Flughafen München

1978 wurde das Konsortium „Magnetbahn Transrapid“ gegründet und der Bau der Transrapid-Versuchsanlage Emsland (TVE) beschlossen. Ein Jahr später präsentierte die Internationale Verkehrsausstellung (IVA) in Hamburg die weltweit erste für Personenverkehr zugelassene Magnetbahn (Transrapid 05). Deren maximale Fahrgeschwindigkeit betrug 75 km/h.

Mitte 1979 wurde die Planung einer Versuchsanlage aufgenommen. Im Rahmen des Auswahlprozeses wurde eine Anlage entwickelt, die im vorgegebenen Kostenrahmen alle wesentlichen Elemente eines anwendungsnahen Fahrwegs (Neigungen, Krümmungen, Kuppen, Weichen u. a.) enthalten sollte. Im Jahr 1980 begann der Bau der Transrapid-Versuchsanlage im Emsland (TVE). Ende Oktober 1983 schwebte der Transrapid erstmals offiziell auf der Anlage.

Am 4. Mai 1984 durchbrach der Transrapid 06 mit 205 km/h erstmals die 200 km/h-Marke. Am 17. Oktober gleichen Jahres stellte das Fahrzeug mit 302 km/h einen neuen Weltrekord für personenbesetzte elektromagnetische Schwebefahrzeuge auf. Der für 400 km/h entwickelte Transrapid 06 erreichte 1987 eine Geschwindigkeit von 392 km/h.

Anfang Dezember 1987 schwebte der TR 06 über die fertiggestellte Südschleife der Versuchsanlage. Am zweiten Betriebstag der fertigen Anlage stellte die Magnetbahn dabei mit 406 km/h einen neuen Weltrekord für personenbesetzte Magnetschwebefahrzeuge auf. Wenig später erreichte die Bahn eine Geschwindigkeit von 412,6 km/h. 1988 wurde der anwendungsnahe Dauerbetrieb aufgenommen..

Der ab 1987 entwickelte Transrapid 07 ist für 500 km/h ausgelegt, er ging 1989 in den Versuchsbetrieb auf der TVE und erreichte 1993 eine Geschwindigkeit von 450 km/h. Die Einsatzreife für Anwendungsstrecken wurde dem System von Gutachtern der damaligen Deutschen Bundesbahn und verschiedener Hochschulen im Frühjahr 1991 testiert.

Einsatzreife, Projektstudien und erster Einsatz als Flughafenanbinder

In Deutschland und weltweit wurden vor und nach der Feststellung der Einsatzreife 1991 eine Vielzahl von Projektstudien erstellt und öffentlich intensiv diskutiert.

Nach Feststellung der Einsatzreife des Transrapid 1991 wurde 1992 die Transrapid-Strecke Hamburg–Berlin in den Bundesverkehrswegeplan aufgenommen, jedoch kurz vor Beendigung des Planfeststellungsverfahrens Anfang 2000 eingestellt.

Ende 2000 bis Anfang 2002 wurden Machbarkeitsstudien für die Projekte Metrorapid sowie Transrapid München erstellt: Beide könnten wirtschaftlich, umweltverträglich und technisch einwandfrei machbar betrieben werden.

Mitte 2003 beschließt Nordrhein-Westfalen, die Planungen zum Metrorapid zu beenden.

Im August 2005 vereinbarte die Bundesregierung mit den Systemfirmen, zukünftig weitere 113 Millionen Euro in die Transrapid-Technologie im Rahmen des seit 2002 laufenden Weiterentwicklungsprogrammes (WEP) zu investieren.

In ihrem Koalitionsvertrag hat sich die Bundesregierung zum Ziel gemacht, mindestens eine Transrapid-Referenzstrecke in Deutschland zu realisieren.

2005 wurde beim Transrapid München die Planfeststellung beim Eisenbahn-Bundesamt eingeleitet.

1998 erfolgte die Gründung von Transrapid International. Anfang des Jahres 2001 wurde der Vertrag zum Bau der Transrapid-Strecke in Shanghai unterzeichnet, die Strecke ist seit 2004 in Betrieb.

Die Transrapid-Baureihen

Baureihe	Verbleib
Transrapid 01	Deutsches Museum München
Transrapid 02	Krauss-Maffei, München
Transrapid 03	verschrottet
Transrapid 04	Technik-Museum Speyer
Transrapid 05	Aufgeständert auf dem Gelände von ThyssenKrupp in Kassel (Haltestelle Holländische Straße)
Transrapid 06	E1 Aufgeständert vor dem Deutschen Museum Bonn, E2 in Drachten (Niederlande)
Transrapid 07	E2 in München Airport Center im Flughafen München und E1 am Infozentrum Lathen
Transrapid 08	Drei Züge im kommerziellen Einsatz in Shanghai, Exemplar in Lathen bei Unfall zerstört (22. September 2006)
Transrapid 09	Geliefert im April 2007

Einsatz

Transrapid in Deutschland

Übersichtsplan der Transrapid-Versuchsanlage Emsland

Transrapid in Shanghai

Die Entwicklung des Transrapid erfolgt nahezu ausschließlich mit öffentlichen Mitteln. Diese betrugen bis zum Jahr 2000 etwa 1,2 Milliarden Euro.

Bei Lathen im Emsland befindet sich die (aktuell stillgelegte) Transrapid-Versuchsanlage Emsland, die von der IABG betrieben wird. Nach Voranmeldung in deren Besucherzentrum konnten Interessierte bis zum Unfall vom 22. September 2006 an einer Fahrt mit dem Transrapid teilnehmen.

Im Mai 2005 wurden automatische Transrapid-Fahrten – also ohne Personal – von den Behörden genehmigt. Diese Zulassung gilt als ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Betriebsreife der Technik in Deutschland. Der Transrapid ist damit ein europaweit erstmalig zugelassenes Hochgeschwindigkeitssystem für den automatischen Betrieb.

Am 25. September 2007 einigten sich die bayerische Landesregierung, die Deutsche Bahn sowie die Industrie auf die Finanzierung des Projektes Transrapid München. Ab dem Jahr 2014 soll der Transrapid den Flughafen München mit dem 37,4 km entfernt gelegenen Münchener Hauptbahnhof in 10 Minuten alle 10 Minuten verbinden. Für Mitte 2008 wird mit dem Baubeginn gerechnet. Die Stadt München unter Oberbürgermeister Christian Ude bevorzugt eine Express-S-Bahn statt des Transrapid.

Transrapid in China

Hauptartikel: Transrapid Shanghai.

In der Volksrepublik China wurde am 31. Dezember 2002 der Probebetrieb auf einer 30 km langen Strecke von Shanghai zum Flughafen Pudong gestartet. Am 12. November 2003 erzielte der Transrapid in Shanghai einen neuen Rekord von 501 km/h als schnellste kommerzielle Magnetbahn. Anfang 2004 wurde der Regelbetrieb als fahrplanmäßig schnellstes spurgebundenes Fahrzeug der Welt aufgenommen.

China entwickelt seit 2003 eine eigene Magnetschwebebahn, die die gleiche Kerntechnik wie der Transrapid verwendet. Für Mitte 2006 waren die ersten Versuchsfahrten angekündigt.

Im März 2006 wurde vom chinesischen Staatsrat ein 170 km langer Ausbau der Transrapid-Strecke von Shanghai nach Hangzhou genehmigt. Nach Protesten der Anwohner Anfang 2007, die Zweifel am Ausbau der Strecke aufkommen ließen, haben sich das deutsche Herstellerkonsortium und der chinesische Betreiber laut Medienberichten darauf verständigt, die Strecke bauen zu wollen. Die bisher 30 km lange Route soll um weitere 34 Kilometer bis zum Flughafen Honqiao verlängert werden. Die weitere Verlängerung der dann über 60 km langen Strecke nach Hangzhou - und damit die erste Fernverkehrsstrecke - ist zu einem späteren Zeitpunkt geplant.

Transrapid im Iran

Im Mai 2007 wurde eine Machbarkeitsstudie für eine über 800 Kilometer lange Strecke im Iran in Auftrag gegeben. Die Strecke soll gegebenenfalls Teheran mit dem Pilgerort Maschhad im Nordosten des Landes verbinden.

Unfälle

Ende 2004 kollidierten auf der Transrapid-Versuchsanlage Emsland zwei Werkstattwagen mit ungefähr 60 km/h. Es entstand Sachschaden. Der Transrapid 08 war daran nicht beteiligt. Nach diesem Vorfall wurden die Sicherheitsvorschriften verschärft.

Am 11. August 2006 gab es einen Zwischenfall beim Transrapid Shanghai, es gab Rauchentwicklung bei einer Mittelsektion bei der Einfahrt in die Longyang Road Station. Die Fahrgäste konnten den Transrapid in der Station normal verlassen. Anschließend wurde die Magnetschwebebahn etwa 1.000 m von der Station entfernt an einer Nothaltestation abgestellt, um dort den Brand zu löschen. Es entstand Sachschaden. Die Ursache für den Brand lag in einer defekten Batterie.

Ein schwerer Unfall ereignete sich am 22. September 2006 gegen 10 Uhr auf der Transrapid-Versuchsanlage Emsland. Der mit 31 Personen besetzte Transrapid 08 war auf offener Strecke gegen einen mit zwei Personen besetzten Werkstattwagen geprallt, der an jedem Vormittag vor der Fahrt des Transrapid die durch den Wald führende Strecke inspiziert und von Ästen reinigt. Dabei starben 23 Menschen, zehn weitere wurden verletzt. Als Unfallursache gilt menschliches Versagen. Es wurde auch die Frage gestellt, inwieweit das verwendete Zugsicherungssystem, welches die Werkstattwagen nicht automatisch, sondern erst über den Umweg ergriffener menschlicher Initiative, einbezieht, diesen Unfall überhaupt erst möglich machte.

Wettbewerbssituation und Vergleich mit anderen Verkehrsträgern

Unter Wettbewerbsaspekten ist zu beachten, dass es sich beim Gesamtsystem Transrapid um eine teilweise geschützte Lösung eines Herstellerkonsortiums handelt. Da sich der Antrieb im Fahrweg befindet, kommt als Fahrzeug derzeit nur der patentgeschützte Transrapid in Frage. Dieses erschwert neben der (im Vergleich zum klassischen Schienenverkehr) aufwendigeren Realisierung von Spurwechseleinrichtungen den Aufbau eines Transrapid-Netzes, weil die Betreiber vom Herstellerkonsortium abhängig sind.

Ein direkter Vergleich des Transrapid mit anderen Verkehrsmitteln ist nur unter Vorbehalt möglich. Anhänger des Systems betonen die Innovation und Modernität sowie eine „Geschwindigkeitslücke“ zwischen Bahn und Flugzeug, die der Transrapid schließen könne. Demgegenüber wird von Gegnern angeführt, dass sich eine solche Marktnische durch die mittlerweile (in Europa, weniger etwa in Asien) aufgebaute Rad-Schiene Hochgeschwindigkeitsinfrastruktur und einem stark expandierenden Flugverkehr verringert hätte. .

Zu Vor- und Nachteilen von Magnetschwebebahnen und Einschienenbahnen siehe auch die entsprechenden Beiträge.

Vergleich zu anderen Magnetschwebebahn-Projekten

Ein ähnliches Entwicklungsprojekt läuft mit dem JR-Maglev in Japan. Die 18 km lange Teststrecke dieser Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahn soll in Zukunft Teil einer Verbindung zwischen den Städten Tokio und Osaka werden. Ein aussichtsreiches Zukunftsprojekt ist Swissmetro, ein Stadtverbindungsnetz für die Schweiz. Im Gegensatz zu den anderen soll der noch nicht technisch realisierte Swissmetro vollständig unterirdisch in evakuierten Tunnelröhren mit reduziertem Luftwiderstand fahren.

Eine Verlängerung oder Zusammenschluss zu anderen Maglevsystemen ist ausgeschlossen, da alle drei Technologien untereinander nicht kompatibel sind. Im Gegensatz zu politischen Deregulierungsansprüchen und der Intention, Infrastrukturnetzwerke möglichst standardisiert und herstelleroffen zu gestalten, kann ein Maglevnetz nicht heterogen aus Kernkomponenten der unterschiedlichen Maglevsysteme aufgebaut werden und damit auch nicht im Wettbewerb ausgeschrieben werden. Die japanischen Fahrzeuge wurden wesentlich auf Basis deutscher Patente weiterentwickelt, die nach dem Transrapid-Systementscheid in Deutschland von den deutschen Systemführern aufgelassen worden waren.

Vergleich zu Rad/Schiene-Systemen

Unter technischen Gesichtspunkten sind größere Steigungen und deutlich höhere Geschwindigkeiten bei niedriger Materialbelastung und daraus resultierendem geringem Materialverschleiß möglich, da der Antrieb des Transrapid sich im Fahrweg und nicht – wie z. B. beim ICE oder S-Bahnen im Fahrzeug selbst befindet.

Verkehrsträger	Wegekosten M€/km	Kapazität Tausend Fahrgäste / Stunde	Max. Betriebsgeschwindigkeit km/h
U-Bahn im Tunnel	50–80	20-30	120/80
U-Bahn oberirdisch / Hochbahn	~30	~30	80
Transrapid	30-50	57	430–500
ICE	30-50	43	200–320
Straßenbahn oder Tram-Train	5–9	5–12	100
S-Bahn ohne Tunnel	10-20	22	80-120

Das Transrapid-System liegt in der maximalen Betriebsgeschwindigkeit deutlich über allen anderen spurgeführten Systemen und ist dabei mit bis zu 500 km/h zwischen klassischen Hochgeschwindigkeitszügen (200–320 km/h) und dem Flugverkehr (720–990 km/h) angesiedelt.

Die Wegekosten beim Transrapid sind ähnlich denen des ICEs oder einer oberirdisch verlaufende U-Bahn. Es bedarf eines separaten Fahrwegs. Im Tunnel resultieren durch die höhere Geschwindigkeit höhere Kosten als bei einer U-Bahn. Der Transrapid kann aufgeständert trassiert werden. Der tatsächliche Landverbrauch ist dabei geringer als beim ICE, der Eingriff in bzw. die Veränderung von Kultur- und StadtLandschaft dennoch vorhanden.

Auf Grund der hohen maximal zulässigen Längsneigung (10 %) kann gegenüber Rad/Schiene-Systemen flexibler trassiert werden, die im Mischbetrieb maximal (1,25 % bis 2 %) und bei reinem HGV bis zu 3,5 % Längsneigung erlauben. Die Kapazität wird ähnlich wie bei anderen Magnetschwebebahnen durch die Dimensionierung des Antriebs im Fahrweg begrenzt. Darüberhinaus spielen auch architektonische und planerische Fragen eine Rolle. Insgesamt resultiert so beispielsweise bei der Strecke zum Münchener Flughafen eine Auslegung unterhalb der Kapazität nicht nur einer S-Bahn sondern auch der aufkommenstärksten Münchner Straßenbahn.

Siehe auch

• Magnetschwebebahn, Transrapid München, Transrapid Shanghai, Transrapid-Versuchsanlage Emsland
• Swissmetro
• Geschwindigkeitsweltrekorde für Schienenfahrzeuge
• JR-Maglev

Literatur

• Horst Götzke: Transrapid. Technik und Einsatz von Magnetschwebebahnen. Transpress, Berlin 2002, ISBN 3-61371-155-9
• Stefan H. Hedrich: Transrapid. Die Magnetschwebebahn in der politischen „Warteschleife“. EK, Freiburg 2003, ISBN 3-88255-148-8
• Bernd Englmeier: ICE und Transrapid. Vergleichende Darstellung der beiden Hochgeschwindigkeitsbahnen. Historie, Technik, Zukunftschancen. BoD GmbH, Norderstedt 2004, ISBN 3-83340-629-1
• Rudolf Breimeier: Transrapid oder Eisenbahn – ein technisch-wirtschaftlicher Vergleich. Minirex, Luzern 2002, ISBN 3-907014-14-6
• H. Hübner (Hrsg.): Transrapid zwischen Ökonomie und Ökologie. Eine Technik-Wirkungsanalyse alternativer Hochgeschwindigkeitssysteme. Dt. Univ.-Verl., Wiesbaden 1997, ISBN 3-8244-6573-6
• Christoph Roland Foos (Hrsg.): Taschenbuch der Magnetschwebebahn-Gesetze, Sammlung des geltenden Rechts. Foos, Minfeld Pfalz 2002.
• Christoph Roland Foos (Hrsg.): Eisenbahnrecht und Bahnreform. Foos, Minfeld Pfalz 2001, 2003. ISBN 3-00-011980-9
• Meike Spitzner: Stellungnahme zur Öffentlichen Anhörung des Verkehrsausschusses des Deutschen Bundestages am 18. Mai 1994 zum Gesetzentwurf der Fraktion der CDU/CSU und F.D.P. Entwurf eines Gesetzes zur Regelung des Planungsverfahrens für Magnetschwebebahnen (Magnetschwebebahnplanungsgesetz – DrS. 12/7006 – und – Unterrichtung durch die Bundesregierung Bericht über das Finanzierungskonzept der Magnetschwebebahnverbindung Berlin-Hamburg (Transrapid) – DrS. 12/6964. Ausschuss für Verkehr, Ausschuss-Drucksache Nr. 657
• Innovative Verkehrstechnik für das 21. Jahrhundert – Transrapid. in: ZEVrail – Glasers Annalen. Zeitschrift für das gesamte System Bahn. Siemens, Berlin 2003. ISSN 1618-8330
• Rainer Schach, Peter Jehle, René Naumann: Transrapid und Rad-Schiene-Hochgeschwindigkeitsbahn. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-28334-X
• Franz Büllingen: Die Genese der Magnetbahn Transrapid. Soziale Konstruktion und Evolution einer Schnellbahn, Deutscher Universitäts-Verlag (Januar 2002), ISBN 3-8244-4213-2
• Michael Raschbichler, Diss., Die Auswirkungen von Hochgeschwindigkeitsverkehr auf die Erreichbarkeit der Regionen in Deutschland dargestellt am Beispiel der Magnetschwebebahn Transrapid, Kassel 2004[1]

Weblinks

Commons: Transrapid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Transrapid – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Wikinews: Portal:Transrapid – in den Nachrichten

• Transrapid International – offizielle Herstellerseite
• DB AG – offizielle Magnetschnellbahnseite
• IABG – Transrapid-Versuchsanlage Emsland (TVE)
• Parlamentarischer Gesprächskreis Transrapid
• Magnetschnellbahnen in Deutschland und Asien
• Transrapid Fachtagungsvorträge in Dresden
• Video einer Fahrt mit dem Transrapid Shanghai
• Der Transrapid 08 in Lathen und seine Vorgänger von Jan Borchers
• „Chronologie. Der Transrapid: Vom Patent auf die Schiene“, Tagesspiegel, 23. September 2006
• Foto des Werkstattwagens, auf den der Transrapid 08 bei dem Unglück vom 20.9.2006 aufgeprallt ist, bei "Panoramio"
• [Karte/Luftbild Luftbild der Versuchsstrecke]