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Magnetschwebebahn

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Magnetschwebebahn -
Transrapid auf seiner Versuchsstrecke im Emsland
Prototyp TR06 vor dem Deutschen Museum in Bonn

Magnetschwebebahnen sind spurgeführte Landverkehrsmittel, die durch magnetische Anziehung oder Abstoßung in der Schwebe gehalten werden. Räder sind dabei entweder gar nicht oder nur bei niedrigen Geschwindigkeiten notwendig.

In englischer Sprache ist für Magnetschwebebahnen das Kunstwort Maglev üblich, das in den 1960er Jahren durch den amerikanischen Physiker Howard T. Coffey aus dem Ausdruck "Magnetic Levitation" abgeleitet wurde.

Magnetisches Schweben

Bei elektromagnetisch schwebenden Bahnen kommt das Prinzip der gegenseitigen Anziehung bzw. Abstoßung von Magnetfeldern je nach ihrer Pol-Lage zur Wirkung. Mit den dadurch ausgeübten Kräften können Objekte mit magnetischen Eigenschaften gegen die Schwerkraft und andere Kräfte bewegt werden, solange die Kraft des Magnetfeldes größer ist als entgegenwirkende Kräfte. Ein dauerhaftes freies „Schweben“ und eine gleichzeitige Fahrbewegung mit statischen und ungeregelten Magnetfeldern ist jedoch erst möglich, seit es hinreichend schnelle und effiziente dynamische Regelungen gibt. Ausschlaggebend für das dauerhafte magnetische Schweben ist damit vorrangig ein leistungsfähiges Regelungssystem in Verbindung mit einem regelbaren Magnetfeld.

Es wird in der Praxis unterschieden nach

  • elektromagnetisch und
  • elektrodynamisch schwebenden Bahnen.

Bei elektromagnetisch schwebenden Bahnen bewirken die Anziehungskräfte von Elektro- oder Permanentmagneten das Tragen und Führen des Fahrzeugs (Beispiel Transrapid). Beim elektrodynamischen Schweben werden während schneller Fahrt durch magnetische Wechselfelder in (supraleitenden) Spulen innerhalb des Fahrzeugs Ströme induziert, die ihrerseits ein Gegenfeld für die Tragfunktion erzeugen (Lenzsche Regel).

Ausführung der Trasse

Bei den meisten bisherigen Planungen soll die Magnetschwebebahn meist aufgeständert, aber auch in Tunnels geführt werden. Es gibt die Idee, mit Druckkabinen ausgerüstete Magnetschwebebahnen in luftleer ausgepumpten Tunnels, also Vakuumtunnels, praktisch reibungsfrei fahren zu lassen (Swissmetro).

Antriebsarten

Nach Art des Antriebs lassen sich einteilen:

Die Magnetschwebetechnik benötigt zu ihrer sinnvollen Nutzung einen berührungsfreien Horizontalantrieb. Als umweltverträgliche Technik kommt dafür nur der Linearmotor in Frage. Rückstoßmotoren sind relativ energieineffizient, verursachen Lärmemissionen und erlauben kein regeneratives Bremsen; sie werden mithin aus denselben Gründen nicht verbaut, aus denen sie sich bei der Eisenbahn nicht durchgesetzt haben.

Wird der Linearmotor als Langstator in den Fahrweg verlegt, ist der dazu nötige Einbau fortlaufender Motorwicklungen sehr kostspielig. Ein Kurzstator-Linearmotor (Bestromung des Fahrzeugs, nicht des Fahrwegs) bringt dies nicht mit sich, ist aber insofern "uneleganter", als dann eine Stromschiene, ein Dieselaggregat oder dergleichen zur Energieversorgung vorgesehen werden muss; außerdem entfällt hier, da der Maximalschub des Fahrzeugmotors immer gleich ist, der Trassierungsvorteil, den der Langstator dadurch bringt, dass in längsgeneigten Strecken mehr Schub installiert werden kann als auf Flachstrecken.

Vorteile der Magnetschwebebahn

  • Hohe Geschwindigkeit (bis 500 km/h bei herkömmlicher Trassierung, bei Ausführung in luftevakuiertem Tunnel noch wesentlich höher)
  • Fahrwegumgreifende Konstruktionen bieten Schutz gegen Entgleisung
  • Kann prinzipiell beliebige Steigungen überwinden (wenn der Fahrweg entsprechend ausgelegt ist; dies gilt allerdings für jede adhäsionsunabhängige Bahn)
  • Bei gleicher Fahrgeschwindigkeit sind wesentlich engere Kurvenradien möglich, da eine stärkere Überhöhung zulässig ist (dies ist im Wesentlichen juristisch, nicht technisch bedingt)
  • Tunnel und aufwendige Brücken können oft durch vorgenannte Trassierungsparameter vermieden werden
  • Gegenüber der konventionellen Eisenbahn geringere Lärmbelästigung bei gleicher Fahrgeschwindigkeit
  • Witterungsunabhängiger (Hitze, Schnee) durch Abstand zur Fahrbahn
  • Kein Verschleiß durch Reibung
  • Keine Feinstaubbelastung durch Reibung und Schienenschleifen bzw. -fräsen

Nachteile der Magnetschwebebahn

  • Ungeeignet für Güterverkehr mit Nutzlasten jenseits der Größenordnung von Kurier-, Gepäck-, Express- und Päckchendiensten, da hoher Energieverbrauch
  • Bei Langstatorsystemen: Teurer Fahrweg; das Betriebsprogramm ist durch den Fahrweg fixiert
  • Weichen sind aufwändig und teuer
  • Der Fahrweg (Balken oder Trog) lässt sich nicht in eine Straßenebene integrieren, sondern muss freistehend ausgeführt werden.
  • Wesentlich teurer als z.B. der japanische Fastech360 Schnellzug, der mit konventioneller Schienentechnik bis zu 400 km/h erreicht.

Geschichte

Deutschland

Die Entwicklung der Magnetschwebebahn wurde 1922 von Hermann Kemper begonnen, der sich mit Techniken elektromagnetischer Schwebebahnen beschäftigte. Für das elektromagnetische Schweben von Fahrzeugen erhielt Hermann Kemper am 14. August 1934 das deutsche Reichspatent 643316 zugesprochen. Es war zunächst eine Versuchsbahn für höchste Geschwindigkeiten im Gespräch; dieses wurde jedoch auf Grund des 2. Weltkrieges nicht weiterverfolgt. 1973 nahmen der Physiker Götz Heidelberg und Professor Herbert Weh von der Technischen Universität Braunschweig die Entwicklung wieder auf.

In Deutschland regelt die Magnetschwebebahn-Bau und Betriebsordnung (MbBO) den Bau und Betrieb von öffentlichen Magnetschwebebahnen. Die entsprechenden Genehmigungsregularien sind im Allgemeinen Magnetschwebebahngesetz (AMbG) geregelt. Das Eisenbahn-Bundesamt ist Aufsichts- und Genehmigungsbehörde, wie auch bei der herkömmlichen Eisenbahn.

Schweiz

Die private Interessengruppe Swissmetro AG hat die Vision, eine unterirdische Magnetschwebebahn in einer Teilvakuumröhre zu betreiben. Zuerst wurde eine Strecke zwischen Lausanne und Genf ins Gespräch gebracht. Andere mögliche Strecken wären Basel – Zürich und Verlängerungen zu deren Flughäfen oder Genf – Lyon. Weitergedacht wird in europaweiten Dimensionen.

Japan

Seit 1962 laufen in Japan Forschungsarbeiten zu Magnetschwebebahnen. Mittlerweile sind zwei Systeme entwickelt worden: Der elektrodynamisch auf supraleitenden Magneten schwebende JR-Maglev bzw. Chuo Shinkansen (Langstatorantrieb, Betriebshöchstgeschwindigkeit 500 km/h), der eine Reihe von Geschwindigkeitsrekorden aufgestellt hat, und der elektrostatisch schwebende HSST (Kurzstatorantrieb, Betriebshöchstgeschwindigkeit ca. 100 km/h).

Mit dem Chuo Shinkansen soll eine Linie Tokio-Nagoya-Osaka realisiert werden; die bereits bestehende 18,4 km lange Teststrecke in der Präfektur Yamanashi bildet ein Teilstück davon. Der HSST verkehrt seit März 2005 unter dem Namen "Linimo" auf einer 9 km langen Nahverkehrslinie im Rahmen der Expo 2005 östlich von Nagoya und hat bis Juli 2005 10 Millionen Passagiere befördert.

China

Transrapid Shanghai

Die bisher einzige kommerzielle Magnetschwebebahn (Modell Transrapid) wurde 2003 in Shanghai als Flughafenzubringer errichtet: Transrapid Shanghai. Es handelt sich um ein elektromagnetisches Schwebesystem mit Langstator-Linearmotorantrieb und berührungsfreier Stromzufuhr.

Entwicklung

  • Das südkoreanische Firmenkonsortium Rotem entwickelt zur Zeit eine Nahverkehrs-Magnetschwebebahn für Geschwindigkeiten bis ca. 110 km/h, mit der ca. 2005 eine Stadtbahnlinie realisiert werden soll.
  • An der TU Dresden wird unter dem Namen SupraTrans ein Konzept entwickelt, das auf dem magnetischen Schweben eines massiven Supraleiters im Feld eines Permantentmagneten basiert. Prinzipbedingt ist sogar ein Betrieb über Kopf oder seitlich an einer Wand möglich. Der keramische Supraleiter wird mit preisgünstigem flüssigen Stickstoff gekühlt, wodurch der Energiebedarf für das Schweben äußerst gering gehalten wird.
  • Magnetschwebebahnsysteme werden auch immer wieder als Starthilfen für Weltraumfahrzeuge diskutiert, wobei meist angedacht ist, eine solche Bahn, die eine Rakete trägt, an einen steilen Berg zu errichten oder eine riesige Schanze zu bauen.

Ausgeführte Anlagen

Siehe auch

Vorlage:Navigationsleiste Hochgeschwindigkeitszüge

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