Transrapid

Der Transrapid ist eine Magnetschwebebahn nach dem Langstatorprinzip. Das äußere Erscheinungsbild ähnelt dem einer Einschienenbahn.

Grundprinzip

Der Fahrweg, der sich auf Pfeilern bis zu 8 m über dem Erdboden befindet, besteht aus Beton; er umfasst Wanderfeldleitungen (WFL) an der Unterseite und metallene Führschienen an den Seiten. Im Fahrzeug sind starke Elektromagnete eingebaut, die unter den Fahrweg greifen und das Fahrzeug durch Anziehen der WFL anheben; seitliche Führungsmagnete können Querkräfte erzeugen. Es handelt sich um elektromagnetisches, nicht um elektrodynamisches Schweben; das Fahrzeug kann also auch im Stillstand schweben und benötigt kein Fahrwerk zum Starten und Landen wie z.B. eines der japanischen Konkurrenzkonzepte. Zum Aufsetzen und zum Verzehren der Restenergie im Falle einer 'Notlandung' dienen Kufen.

Dynamisch geregeltes Schweben

Durch ein elektromagnetisches Regelsystem, wozu zusätzliche Spaltkontrollwicklungen in die WFL eingebaut sind, wird die Stärke der magnetischen Kräfte so angepasst, dass stets ein gleichbleibender, ca. 10 mm breiter Abstand zwischen Tragmagneten und WFL gehalten wird. 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 (Quelle: Transrapid International). Ungeklärt ist, welche Probleme auftreten können, wenn der Luftspalt an der WFL vereist.

Linearmotor

Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt durch ein Wanderfeld im Fahrweg, welches das Fahrzeug an seinen Tragmagneten mitzieht. Dabei agiert der Fahrweg als Stator eines Linearmotors (daher "Langstatorprinzip"), dessen Rotor das Fahrzeug darstellt. Abgebremst wird durch Umpolung des Magnetfeldes. In Abständen von 1 bis 3 km sind an der Strecke Umrichterstationen zur Versorgung der Wanderfeldleitung notwendig; in jedem so genannten Speiseabschnitt kann jederzeit nur ein Fahrzeug fahren. Die Kontrolle geht von der Steuerzentrale der Strecke aus (ähnlich der LZB im deutschen Eisenbahnnetz bei aktiver AFB).

Lineargenerator

Durch gesonderte Wicklungen in der WFL und im Fahrzeug, die als Lineargenerator fungieren wird elektrische Energie an das Fahrzeug übertragen, sowohl für die Trag- und Führungsmagneten als auch zum Aufladen der Bordbatterien und zum Betrieb der elektrischen Geräte im Fahrzeug.

Transrapid und Eisenbahn im Vergleich

Das Verkehrsmittel, mit dem der Transrapid üblicherweise verglichen wird, ist die Eisenbahn, und hier besonders der Hochgeschwindigkeitsverkehr (HGV).

Systemgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit des Transrapid liegt zwischen 300 und 500 km/h. Die Rekorde für Magnetschwebezüge werden vom japanischen System gehalten: 581 km/h für Einzelfahrt und 1060 km/h für relative Begegnungsgeschwindigkeit. Ein raketengetriebenes Magnetschwebefahrzeug hat in den USA wohl sogar noch größere Geschwindigkeiten erreicht.

Die Eisenbahn erreicht heute Geschwindigkeiten von planmäßig 350 km/h; es sind teilweise Streckenausbauten auf 360 km/h geplant. "Frisierte" Hochgeschwindigkeitszüge (z.B. ein TGV mit umgebauten Getrieben) haben bei Rekordfahrten unter "Laborbedingungen" Geschwindigkeiten über 500 km/h erreicht.

Um eine hohe Systemgeschwindigkeit (=Strecke/Unterwegszeit) zu erreichen, ist jedoch gute Beschleunigung und Verzögerung genauso wichtig wie hohe Endgeschwindigkeit. Verkehrstechnisch bietet der Transrapid hier Vorzüge durch seine nahezu lineare Charakteristik, durch die das Beschleunigen und Abbremsen für Zwischenhalte wesentlich kürzer dauert. So soll ein Transrapid in der Lage sein, innerhalb von einer Minute von 0 auf 200 km/h zu beschleunigen und in der nächsten Minute von 200 auf 400 km/h. Vorteile kann das System auch in bergigem Gelände bieten, da die Steigfähigkeit bis zu 10% betragen kann und so teure Tunnelbauten und Einschnitte vermieden werden könnten. Technisch soll auch eine höhere Steigfähigkeit möglich sein, sie ist jedoch weder realisiert noch vorgesehen. Die maximale vertikale Abkrümmung des Fahrweges wird allerdings durch den schmalen Luftspalt stark begrenzt, so dass erst nach Überwindung von fast 300 Höhenmetern die maximale Steigung von 10% erreicht ist. Kritiker merken auch an, dass die Vorschriftenlage (MbBO vs. EBO) dem Transrapid einfach deutlich höhere Beschleunigungsgrenzwerte zugesteht als der Eisenbahn.

Gütertauglichkeit

Für den Güterverkehr ist der Transrapid durch die geringe Nutzlast von nur ca. 15 Tonnen/Sektion (Quelle: Transrapid International) ungeeignet, es sei denn, für hoch zeitkritische reine Containerverkehre. Ganzzug- und Einzelwagenverkehr im herkömmlichen Sinne sind nicht realisierbar, ersteres auf Grund des hohen spezifischen Energieverbrauchs, letzteres, da ein Rangieren von Einzelwagen auf Langstatorsystemen nicht praktikabel ist.

Energieverbrauch

Der Transrapid ist zwar leicht und aerodynamisch äußerst sauber, da alle Außenflächen glatt sind und z.B. keine Räder und Stromabnehmer Wirbel erzeugen. Trotzdem gilt, dass der Transrapid für gleiche Transportleistungen erheblich mehr Energie verbraucht als ein Eisenbahnzug. Das Fahrzeug benötigt allein zum Abheben vom Fahrweg bereits mehr Energie als ein ICE zum Beschleunigen auf 120 km/h und hat eine im Vergleich breitere Stirnfläche; da die Zugkombinationen kürzer sind, fällt zudem für gleiche Transportleistung ein Mehrfaches an Stirnflächenwiderstand an. In den Umrichterstationen und im Fahrweg mehr Verluste entstehen als in den Unterwerken einer traditionellen elektrifizierten Bahnstrecke. Für beide Verkehrsmittel gilt jedoch, dass der Energieverbrauch niedriger ist als der für Auto und Flugzeug. (Quelle: Vieregg-Rössler Verkehrsberatung)

Im Zusammenhang mit der Planung der Transrapid-Strecke Hamburg-Berlin wurde in einem Gutachten ein für den Transrapid im Vergleich zum ICE deutlich geringerer Energieverbrauch errechnet. Jedoch wurde dabei von mit dem ICE vergleichbaren Zuglängen ausgegangen, die für den Regelbetrieb nie vorgesehen waren; auch darf nicht vergessen werden, dass der ICE seinen Passagieren etwas mehr Platz bietet als der Transrapid. Die Energiebilanz moderner elektrischer Triebfahrzeuge hat sich seitdem zudem verbessert, da diese regenerativ bremsen.

Verschleiß

Während bei schnell fahrenden Eisenbahnen die Schienen und Räder großen Belastungen ausgesetzt sind und verschleißen, gilt der Transrapid als weitgehend verschleißfrei, da sich Fahrzeug und Fahrweg nicht direkt berühren. Ein Problem scheint jedoch Korrosion der WFL zu sein.

Lärm

Stöße und Rollgeräusche, die bei Radfahrzeugen unvermeidbar sind, entfallen beim Transrapid. Geräusche entstehen als Windgeräusche bei hohen Fahrgeschwindigkeiten. Bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten (400 km/h) werden im Nahbereich (25 m) Werte von 89 dB(A) (Quelle: BMG-Bayern) erreicht. Dies ist zwar deutlich leiser als bei Flugzeugen oder Hochgeschwindigkeitseisenbahnen (deutlich über 90 dB(A)), stellt aber dennoch eine Belastung dar. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten (unter 300 km/h) ist der Transrapid dagegen leiser als beispielsweise eine S-Bahn (Vergleich mit der Baureihe 420, seit 1972 in Betrieb; Quelle: BMG-Bayern).

Sicherheit

Der Transrapid ist ein inhärent sicheres Verkehrssystem. Da das Fahrzeug den Fahrweg umfasst, ist ein Entgleisen ausgeschlossen, es sei denn, durch eine irrtümlich befahrene unverschlossene Biegeweiche. Auffahrunfälle oder Frontalzusammenstöße sind praktisch nicht möglich, da sich alle Fahrzeuge in einem Streckenabschnitt durch das vorgegebene magnetische Wanderfeld mit gleicher Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegen.

Problematisch ist, dass der Ausfall einer Umrichterstation das Liegenbleiben aller Fahrzeuge im Speiseabschnitt bis zur Wiederingangsetzung bedeutet. Das Abbergen von Fahrgästen mit einem dieselgetriebenen Zug im Gegengleis ist nicht möglich, das Abschleppen eines liegengebliebenen Fahrzeuges ohnehin nicht.

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, wobei nicht ganz klar ist, wie hier die Aufständerung zu Buche schlägt. Kostenvorteile sollen sich angeblich bei der Trassierung in bergigem Gelände ergeben. Bei Tunnelbauten, die die projektierten Geschwindigkeiten zulassen, werden hingegen größere Querschnitte als bei herkömmlichen Schienensystemen benötigt. Sehr aufwändig und teuer ist in jedem Fall die Konstruktion der Weichen, da diese die Verbiegung eines kompletten Stückes Fahrweg erfordern.

Kompatibilität

Generell besteht das Problem, dass Eisenbahnzüge keine Transrapid-Trassen befahren können und umgekehrt. Kombinationen zwischen Transrapid-Trasse und konventioneller Eisenbahn-Strecke gelten zwar als möglich, erfordern aber einen Neubau. Sie sind nicht besonders sinnvoll, da sie das inhärente Sicherheitskonzept des TR aufweichen.

In der heutigen Situation beschränken Verkehre sich selten auf Eisenbahn-Neubaustrecken, sondern sind fast immer auch auf Altstrecken verlängert. Ebenso werden Neubaustrecken vom Nicht-HGV wie dem Güterverkehr, Regionalverkehr (metronom) und sogar der Karlsruher Regionalstadtbahn mitgenutzt. Reine "Rennstrecken" wie die NBS Köln-Rhein-Main oder die französischen LGV, die auf Grund ihrer Trassierung nur von den extrem leistungsstarken und leichten Hochgeschwindigkeitszügen befahren werden können, haben zumindest den Effekt einer Entlastung des Restnetzes (im Falle Rhein-Main der beiden Rheintalstrecken).

In einem zukünftigen Netz aus kombinierten Eisenbahn- und Transrapid-Strecken müssten Verkehre, die über die Magnetbahnstrecke führen, an zwei Stellen gebrochen werden. Umsteigenmüssen bedeutet aber seit jeher deutlich geringere Attraktivität der Relation. Im heutigen Eisenbahnnetz werden verstärkt Züge des HGV aus dem reinen Schnellfahrnetz herausgeführt; durch Flügelung gabeln sich sogar Linien, um mehr umsteigefreie Verbindungen zu erreichen. Einführung von Transrapid-Strecken ins Netz würde diese Entwicklung umkehren.

Hauptsächlich geeignet ist der Transrapid daher für Metropolen-Korridortrassen, auf denen eine TR-Linie fährt und der gesamte Zubringerverkehr über den ÖPNV abgewickelt würde, und für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, z.B. zwischen Bahnhöfen und Flughäfen. Dies schlägt sich auch in den gegenwärtigen Projektplanungen nieder.

Transrapid in Deutschland

Im öffentlichen Diskurs wird seit Jahrzehnten in Frage gestellt, ob die technischen Vorteile des Transrapid in der BRD unter den gegebenen Bedingungen überhaupt jemals zu seiner Wirtschaftlichkeit führen können, weshalb er seit langem ein politisches Streitthema ist. Dies erinnert an die Streitigkeiten, die dem Bau der Eisenbahn-NBS Hannover-Würzburg vorausgingen.

Die Entwicklung des Transrapid (wie auch des ICE) erfolgte nahezu ausschließlich mit öffentlichen Mitteln. Bis zum Jahr 2000 flossen 2,35 Milliarden DM (ca. 1,2 Milliarden Euro) Steuergelder in die Entwicklung des Transrapid. Eine Erprobungsstrecke befindet sich bei Lathen im Emsland. Da nach nahezu 30 Jahren noch keine Anwendung in Sicht war, stieg der Druck, das Prestigeobjekt der deutschen Elektrotechnik endlich zu realisieren.

Die Bundesregierung hatte am 2. März 1994 den Bau einer Strecke von Hamburg nach Berlin beschlossen, das Vorhaben wurde 2000 jedoch aufgegeben. Grund waren Bedenken der als Betreiber vorgesehenen [[Deutsche Bahn AG] auf Grund der von unrealistischen Bedingungen ausgehenden Passagierpotenzialrechnung (unter anderem waren 90% Wirtschaftswachstum zwischen 1989 und 2010 angenommen worden). Auf das kleinere Modell, den so genannten Metrorapid im Ruhrgebiet und Rheinland (von Dortmund nach Düsseldorf) wurde Ende Juni 2003 verzichtet, statt dessen sollte auf der geplanten Strecke eine Express-S-Bahn (MetroExpress) eingerichtet werden, deren Zukunft ungewiss ist. Dagegen erscheint die Realisierung Flughafenanbindung per Transrapid in München bis 2009 als möglich. Weitere Strecken zwischen Frankfurt und Hahn, Amsterdam und Hamburg sowie die Verbindung Leipzigs mit Berlin, Hamburg und Dresden werden von Politik und Lobby immer wieder genannt. Auch Nahverkehrsstrecken in den USA und in den Niederlanden wurden bereits erwogen.

Transrapid in China

Am 31. Dezember 2002 wurde der Probebetrieb auf einer ca. 30 km langen Strecke in Schanghai/China zum Flughafen gestartet. Dort erreicht der TR nach nur 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. http://china.org.cn/english/2003/Dec/82143.htm) Eine geplante Transrapid-Fernstrecke in China ist jedoch in weite Ferne gerückt; anscheinend soll statt dessen eine herkömmliche Bahnstrecke errichtet werden

Siehe auch: Eisenbahn -- Maglev