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 (Fahrweg, Fahrzeuge und Nebenanlagen) von TRANSRAPID INTERNATIONAL GmbH & Co. KG, einem Gemeinschaftsunternehmen von Siemens und der ThyssenKrupp AG.
Grundprinzip
Der Fahrweg aus Beton befindet sich erhöht über dem Erdboden und wird normalerweise auf ca. 8 m hohen Pfeilern aufgeständert. Ein fast ebenerdiger Bau ist jedoch ebenso möglich). Der Fahrweg trägt die Wanderfeldleitungen (WFL) durchzogene Statorblechpakete 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 des Stators anheben. Die seitliche Führungsmagnete können Querkräfte erzeugen. Es handelt sich um geregeltes elektromagnetisches Schweben. 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.
Geregeltes Schweben
Durch ein elektromagnetisches Regelsystem wird die Stärke der magnetischen Kräfte so angepasst, dass stets ein ein etwa 10 mm großer Abstand zwischen Tragmagneten und WFL eingehalten wird. Zur Abstandskontrolle dienen Beschleunigungssensoren und eine zusätzliche in die Wanderfeldwicklung eingelassene Spaltkontrollwicklung.
Bodenfreiheit
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. Bei eingeschaltetem Antrieb erwärmt sich der Fahrwerk geringfügig. Dadurch wird in gemäßigten Breitengraden ein Eisansatz an der Wanderfeldwicklung verhindert.
Linearmotor
Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt durch ein Wanderfeld im Fahrweg, welches das Fahrzeug an seinen Fahrzeugmagneten mitzieht. Dabei agiert der Fahrweg als Stator eines Synchron-Linearmotors (daher Langstatorprinzip), dessen Rotor die Fahrzeugmagneten darstellen. Abgebremst und Beschleunigt wird durch Änderung der Magnetfeldfrequenz. In Abständen von 1 bis 3 km (sogenannte Unterwerks- oder Speiseabschnitte) sind an der Strecke zur Versorgung der Wanderfeldleitung Umrichterstationen notwendig. In jedem Speiseabschnitt darf sich nur ein Fahrzeug befinden. Die Kontrolle der Fahrzeuggeschwindigkeit geht von der Steuerzentrale der Strecke aus (ähnlich der LZB im deutschen Eisenbahnnetz bei aktiver AFB).
Statorschaltverfahren
Jede Station enthält ein oder mehrere Umrichtergruppen. Über Streckenkabel und Abschnittsschalter können solche Gruppen auf Unterabschnitte (sog. Motorabschnitte) des Langstators im Speiseabschnitt geschaltet werden. Es gibt hierbei mehrere Motorschaltverfahren:
- 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 wahrnehmbarer Schaltruck führt.
- Bocksprungverfahren: Zwei Umrichtergruppen versorgen zwei hintereinanderliegende Abschnitte; verlässt das Fahrzeug den hinteren der Abschnitte, übernimmt die versorgende Gruppe den Abschnitt vor dem gegenwärtigen Fahrort. Benötigte Verlustleistung im Statorpaket ist doppelt so groß wie beim Kurzschlussverfahren. Es kommt jedoch zu keiner Unterbrechung der Motorleistung.
- Wechselschrittverfahren: Entsprechend, allerdings sind die linke und die rechte Seite der Motorwicklung getrennt und gegeneinander versetzt in Abschnitte aufgeteilt. Bestromt werden immer zwei überlappende Abschnitte. Der Leistungsbedarf ist nicht höher als beim Kurzschlussverfahren, aber es gibt keine völligen, sondern jeweils nur einseitige Motorleistung. Die benötigte Statorverlustleistung ist genauso groß wie beim Kurzschlussverfahren.
- Dreischrittverfahren: Entsprechend dem Wechselschrittverfahren, allerdings werden immer ein Abschnitt und die zwei mit ihm überlappenden auf der anderen Motorseite bestromt. Wie beim Bocksprungverfahren gibt es hier keinerlei Unterbrechung der Motorleistung, jedoch beträgt die Statorverlustleistung nur das anderhalbfache der Leistung des Kurzschlussverfahrens.
Lineargenerator
Am Transrapid befinden sich gesonderte Wicklungen in der WFL und im Fahrzeug die als Lineargenerator arbeiten.
Der Lineargenerator nutzt dabei Änderungen der magnetischen Feldstärke , die durch die Geometrie des Langstators verursacht werden, wenn man sich übnert ihn hinwegbewegt. Dies funktioniert jedoch erst aber einer unteren Grenzgeschwindigkeit zufriedenstellend und ausreichend effizient.
Ab einer Geschwindigkeit von etwa 100 km/h wird ausreichend elektrische Energie an das Fahrzeug übertragen um sowohl die Trag- und Führungsmagneten als auch die Bordbatterien und die elektrischen Geräte im Fahrzeug zu versorgen. Darunter werden die Fahrzeugsysteme herkömmlich mit Stromschienen gespeist.
Der Generator muss dabei eine Leistung von maximal 270 kW erzeugen können, um alle Energieverbraucher versorgen zu können.
Geschichte
siehe auch allgemeine Geschichte der Magnetschwebebahn und Maglev, der chinesische Transrapid.
Konkurrenz der Systemvarianten
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 Versuchbahn für höchste Gescghwindigkeiten im Gespräch, wurde jedoch aufgrund des 2. Weltkrieges nicht weiter verfolgt.
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 selben Jahr 400 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). Der so genannte Systementscheid für den die Technik des heutigen Transrapid ist gefallen.
Vom Systementscheid zur Einsatzreife
1978 wird das Transrapid-Konsortium gegründet und der Bau einer Versuchsstrecke beschlossen. Der Transrapid ist geboren. Er sieht seinen Einsatz als weltweit erste für Personenverkehr zugelassene Magnetbahn auf der Internationalen Verkehrsausstellung in Hamburg 1979. 1980 geht die Versuchsstrecke im Emsland in Bau, 1984 in Betrieb. Das für 400 km/h entwickelte Transrapid-Modell 06 erreicht dort 1987 eine Geschwindigkeit von 392 km/h, 1988 von 412 km/h. Der ab 1987 entwickelte Transrapid 07 wird sogar für 500 km/h ausgelegt, geht 1989 in den Versuchsbetrieb und erreicht 1993 450 km/h.
In dieser Zeit wird ab 1983 in Berlin eine 1,6 km lange Magnetschwebebahn für den Nahverkehr realisiert, die so genannte M-Bahn. Auch sie geht 1984 in den Probebetrieb (seit 1989 mit Passagieren); 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 zur ersten Realisierung
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 1997 beschlossen. 1998 erfolgt die Gründung von Transrapid International; 1999 wird ein Vorserienmodell des für den Einsatz auf der Neubaustrecke vorgesehenen Fahrzeugs Transrapid 08 ausgeliefert. Mittlerweile muss jedoch die Strecke von zwei auf eine Spur reduziert werden, um überhaupt mit den zur Verfügung stehenden Finanzmitteln realisiert werden zu können.
2000 wird das Projekt Hamburg-Berlin schließlich eingestellt und das Planfeststellungsverfahren aufgehoben; statt dessen soll nach Nahverkehrsanwendungen für den Transrapid gesucht werden. Im selben Jahr wird der Vertrag zum Bau des Shanghaier Transrapid unterzeichnet.
Einsatz
Nach Abschluss der eigentlichen technischen Voraussetzungen war der Transrapid einsatzfähig. Ein wirtschaftlicher Erfolg blieb bis jetzt jedoch aus.
Transrapid in Deutschland
Im öffentlichen Diskurs wird seit Jahrzehnten in Frage gestellt, ob die technischen Eigenschaften des Transrapid in der Bundesrepublik Deutschland unter den gegebenen Bedingungen überhaupt jemals zu einer Wirtschaftlichkeit führen können. 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 Voranmeldeung auch Interessierte mit dem Transrapid mitfahren können.
Die Bundesregierung hatte am 2. März 1994 den Bau einer Strecke von Hamburg nach Berlin beschlossen, das Vorhaben wurde jedoch im Jahre 2000 aufgegeben. Grund waren Bedenken der als Betreiber vorgesehenen Deutschen Bahn aufgrund der von unrealistischen Bedingungen ausgehenden Passagierpotenzialrechnung (unter anderem waren knapp 9% jährliches durchschnittliches 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 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 Leipzigs mit Berlin, Hamburg und Dresden Interessengruppen immer wieder genannt. Auch Nah- und Fernverkehrsstrecken in den USA und in Holland wurden bereits erwogen. 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 Pudong Flughafen 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 (unter anderem war es zu einem Kabelbrand und Korrosionsproblemen gekommen) der Regelbetrieb als fahrplanmäßig schnellstes spurgebundenes Fahrzeug der Welt aufgenommen.
100 Millionen Euro der Baukosten von insgesamt 1,2 Milliarden Euro wurden aus deutschen Steuermitteln finanziert. Ob die erhofften Folgeaufträge erscheinen fraglich, da die chinesische Regierung zur Zeit konventionellen Eisenbahn-Hochgeschwindigkeitsverkehr bevorzugt. Der Transrapid erscheint aufgrund der äußeren Umstände für China von zweifelhaften Wert. Zum einen sind die Fahrgastzahlen eher gering, zum anderen treten immer wieder technische Schwierigkeiten auf.
Transrapid und andere Verkehrsträger im Vergleich
Das Verkehrsmittel, mit dem der Transrapid verglichen werden kann ist die Eisenbahn, und hier besonders der Hochgeschwindigkeitsverkehr (HGV). Siehe hierzu Eisenbahn gegen Transrapid. Aber auch gegen die Verkehrsträger Flugzeug und Straße muss der Transrapid bestehen.
Freund und Feind Transrapid
Das Projekt Transrapid polarisiert Teile der Bevölkerung bis hin zu Gewalthandlungen. Über die Hintergründe und Argumente siehe dazu Pro und Contra Transrapid
Literatur
- Horst Götzke: Transrapid. Technik und Einsatz von Magnetschwebebahnen, Transpress, 2002, ISBN 3-61371-155-9
- Stefan H. Hedrich: Transrapid. Die Magnetschwebebahn in der politischen "Warteschleife", Ek-Verlag, 2003, ISBN 3-88255-148-8
- Bernd Englmeier: ICE und Transrapid. Vergleichende Darstellung der beiden Hochgeschwindigkeitsbahnen. Historie, Technik, Zukunftschancen, BoD GmbH, 2004, ISBN 3-83340-629-1
- Johannes Klühspies: Perspektive Transrapid. Analysen zu Akzeptanz und Image einer neuen Verkehrstechnologie in Deutschland, BoD GmbH, 2001, ISBN 3-83111-539-7