Magnetschwebebahnen

GESCHICHTE: Zu erst eine Zusammenstellung der wichtigsten Daten in der Geschichte der Entwicklung von Magnetschwebebahnen in Deutschland.

1922 Der norddeutsche Ingenieur Hermann Kemper stellt erste Überlegungen zur elektromagnetischen Schwebebahn auf und beginnt mit deren Entwicklung.
14.8.1934 Hermann Kemper meldet für die \"Schwebebahn mit räderlosen Fahrzeugen\" das Patent an (DRP Nr. 643 316). Ein Jahr später beweist er die Tragfähigkeit des Systems mit einem Versuchsmodell.
1969 Bau des TRANSRAPID 01 durch Krauss-Maffei, des ersten funktionsfähigen, berührungsfreien EMS-Schwebefahrzeugs mit Kurzstator-Antrieb (Antrieb im Fahrzeug). Nach und nach werden, neuere und bessere TR gebaut.
1970 Das Institut für elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen (IEM) beginnt mit der Entwicklung des elektromagnetischen Schwebekonzepts (Anziehung).
1979 Der TRANSRAPID 05 wird auf der Internationalen Verkehrsausstellung in Hamburg erstmals der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Er transportierte auf einer 908m langen Strecke mit einer Reisegeschwindigkeit von 75 km/h 6 Monate lang rund 50.000 Besucher.
Juni 1983 Inbetriebnahme des TRANSRAPID 06.
22.1.1988 Der TRANSRAPID 06 erreicht den Geschwindigkeitsrekord von 412,6 km/h.
1989 Inbetriebnahme des TRANSRAPID 07 auf der TVE. Er erreicht den Weltrekord für personenbesetzte Magnetfahrzeuge von 436 km/h.
10.6.1993 Um 11:32 stellt der TRANSRAPID 07 unter normalen Betriebsbedingungen den neuen Weltrekord von 450 km/h auf.
2.3.1994 Die Bundesregierung beschließt den Bau der 283 km langen TRANSRAPID-Strecke
Berlin - Hamburg.

Planung:
1999 Fertigstellung und Inbetriebnahme des TRANSRAPID 08, dem Anwendungsfahrzeug, welches im Jahre 2005 zum Einsatz kommen wird.

Anfang 2005 Betriebsbeginn








TECHNIK:
Seit der Erfindung der Eisenbahn hat sich am Prinzip des Antriebs durch Bodenhaftung und Reibwert nichts Grundlegendes geändert. Die Funktionen Tragen, Führen, Beschleunigen und Bremsen werden von Rad und Schiene übernommen. Dieser Methode sind jedoch Leistungsgrenzen gesetzt. Mit zunehmender Geschwindigkeit erhöhen sich Reibung und Verschleiß der mechanischen Komponenten. Durch die großen dynamischen Lasten bei Geschwindigkeiten über 300 km/h sind die Schotterbettungen der Eisenbahnfahrwege besonderem Verschleiß und damit Instanthaltungsaufwand unterworfen. FOLIE (ZUG - TR)





Trag- und Führsystem (Schwebesystem)

Das Trag- und Führsystem der Magnetschnellbahn arbeitet nach dem Prinzip des elektromagnetischen Schwebens. Es beruht auf den anziehenden Kräften zwischen den im Fahrzeug angeordneten, einzeln geregelten Elektromagneten und den an der Fahrwegunterseite angebrachten ferromagnetischen Reaktionsschienen, den sogenannten Statorpaketen. Dabei ziehen die Tragmagnete das Fahrzeug von unten an den Fahrweg heran, die Führmagnete halten es seitlich in der Spur. Ein elektronisches, hochzuverlässiges Regelsystem stellt sicher, daß das Fahrzeug in einem stets gleichbleibenden Abstand von 10 mm an seinem Fahrweg schwebt, egal bei welcher Geschwindigkeit. Der Abstand zwischen der Oberkante des Fahrweges und der Unterkante des Fahrzeugs beträgt im Schwebezustand 15 cm. Ein elektronischer Regler sorgt dafür, daß sich die Trag- und Führmagneten bei allen Geschwindigkeiten auf nur 10 mm an den Fahrweg heranziehen. Der Spaltsensor, der diesen Abstand mißt, wird dabei 100.000 mal in der Sekunde kontrolliert. FOLIE (TR - Führschiene...) und
FOLIE (Bild von TR, rechts und links: Vergrößerungen)


Langstator-Linearmotor (Antrieb)

Als Antrieb und zugleich Bremse dient der Magnetschnellbahn Transrapid ein synchroner Langstator-Linearmotor, der ebenfalls berührungsfrei arbeitet. Die Funktion dieses Antriebs- und Bremssystems läßt sich aus der Wirkungsweise eines rotierenden Elektromotors ableiten, dessen Stator aufgeschnitten und gestreckt wird. Er erzeugt so anstelle eines magnetischen Drehfeldes ein magnetisches Wanderfeld. Von diesem Wanderfeld wird das Fahrzeug durch seine als Erregerteil wirkenden Tragmagnete mitgezogen. Der Antriebsschub läßt sich durch eine Veränderung von Stärke und Frequenz des Drehstromes stufenlos vom Stillstand bis zur Betriebsgeschwindigkeit einstellen. FOLIE (Antreiben, ...)

Der synchrone Langstator-Antrieb beschleunigt die Fahrzeuge im Motorbetrieb mit konstanter Schubkraft bis zur Betriebsgeschwindigkeit. Bei Generatorantrieb dreht sich die Richtung von Energiefluß und Schub um - das Fahrzeug wird berührungsfrei gebremst.

Im Gegensatz zum klassischen Antriebsprinzip konventioneller Verkehrssysteme ist bei der Magnetschnellbahn der Motor im Fahrweg installiert. Bei Fahrwegabschnitten mit hohen Schubanforderungen wie z.B. bei Steigungen und auf Beschleunigungsstrecken wird der Motor im Fahrweg stärker ausgelegt als auf ebenen Strecken, die mit gleichbleibender Geschwindigkeit befahren werden. Das heißt: Die Leistung des Fahrweg-Motors ist immer auf die jeweilige örtliche Beanspruchung ausgerichtet. Dagegen muß bei herkömmlichen Verkehrssystemen das Fahrzeug stets die gesamte Motorleistung für die jeweils höchste Beanspruchung in einem Streckenabschnitt über die Gesamtestrecke mit sich führen. FOLIE (Streckenabschnitt zug...)

Der Langstator-Linearmotor im Fahrweg ist in Einzelabschnitte unterteilt, von denen nur derjenige eingeschaltet und mit Strom versorgt wird, in dem sich das Fahrzeug augenblicklich befindet. Dadurch werden Energieverluste vermieden.







SICHERHEIT:
Im Winter: Ist die Magnetschnellbahn auch bei Schnee und Eis einsatzfähig?

Ihre berührungsfreie Technik macht sie auch bei extremer Wetterlage mit äußerst niedrigen Temperaturen voll funktionsfähig. Da zwischen der Unterseite des Fahrzeugs und der Oberseite des Fahrwegtisches ein Abstand von 15 cm besteht, kann die Magnetschnellbahn auch dann in Betrieb bleiben, wenn auf dem Fahrweg eine Schneedecke bis zu dieser Höhe absetzten sollte. Für den selteneren Fall, daß sich dort eine höhere Schneedecke bilden sollte, werden Räumfahrzeuge eingesetzt.
Die Magnetschnellbahn muß daher auch dann noch nicht \"vom Wetter reden\", wenn andere Verkehrssysteme wie Auto, Eisenbahn, Flugzeug oder Binnenschiffahrt bereits gezwungen sind, ihren Betrieb einzustellen.




Feuerfestigkeit des Fahrzeugs

Die Fahrzeuge der Magnetschnellbahn setzen im Hinblick auf Feuerfestigkeit und den vorbeugenden Brandschutz im Bahnverkehr neue Maßstäbe. Es werden ausschließlich hochmoderne PVC-Freie Werkstoffe eingesetzt, die nicht brennbar, schlecht wärmeleitend sowie durchbrand- und temperaturbeständig sind.


Damit übertrifft die Magnetschnellbahn auch die Sicherheitsauflagen der Luftfahrt, obgleich die Sicherheitsrisiken beim Transrapid weitaus geringer sind. Denn als spurgeführtes Verkehrssystem kann sie nicht abstürzen, hat an Bord keinen Treibstoff und keine künstliche Atmosphäre. Die einzelnen Fahrzeugabteile können überdies hermetisch abgeschottet werden.


Stromausfall: Was geschieht bei einem Stromausfall?

Bei Ausfall der Stromversorgung aus dem Netz während der Fahrt erfolgt die Energieversorgung des Trag- und Führsystems durch Bordbatterien, die während der Fahrt berührungsfrei geladen werden. Das Fahrzeug schwebt daher mit dem vorhandenen \"Schwung\" bis zum nächsten Haltepunkt.

Für den Fall, daß der nächste Haltepunkt zu weit entfernt ist, wird das Fahrzeug an einem der hierfür vorgesehenen Hilfshaltepunkten abgebremst, die sich in regelmäßigen Abständen entlang des Fahrwegs befinden. Der Bremsvorgang erfolgt mit Hilfe einer berührungsfrei arbeitenden Wirbelstrombremse, die ebenfalls durch die Bordbatterien mit Energie versorgt wird. Sie bremst das Fahrzeug bis auf eine Geschwindigkeit von zehn km/h ab. Das Fahrzeug wird dann auf Kufen abgesetzt und kommt nach wenigen Metern zum Stillstand.

Durch dieses Sicherheitskonzept des sicheren Schwebens und sicheren Halts wird ein Nothalt auf freier Strecke ausgeschlossen.


Notfall/Rettungskonzept

Was geschieht bei einem Brand und gleichzeitigem Stromausfall?

Die Fahrzeuge der Magnetschnellbahn sind so ausgelegt, daß auch bei einem Notfall der nächstgelegene Ziehlhaltepunkt erreicht werden kann.

Diesem Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, daß z.B. bei einem Brand oder brandähnlichen Vorfall in einem Zug in den Haltepunkten die jeweils besten Hilfsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Auch bei den Neubaustrecken der Eisenbahn geht man davon aus, daß sich nicht jeder Abschnitt des Fahrweges wie z.B. Tunnel für eine Evakuierung der Fahrgäste eignet, und stellt durch entsprechende Vorkehrungen sicher, daß der Zug nicht an jeder beliebigen Stelle zum Halten kommen kann.

Für den höchst unwahrscheinlichen Fall eines Brandes und des gleichzeitigen völligen Ausfalls des Antriebs ist ein Sicherheitskonzept entwickelt worden. Danach wird das Fahrzeug in diesem Fall automatisch mit Hilfe einer berührungsfrei funktionierenden Wirbelstrombremse an einem vordefinierten Zielhaltepunkt abgebremst. Hier stehen erforderliche Einrichtungen zur Verfügung.

Die Magnetschnellbahn ist 100%ig sicher und ungefährlich.