Funktionsweise und Aufbau Magnetschwebebahn Funktionsweise und Aufbau

Der Erfinder der Magnetschwebebahn Chronologie einer Spitzentechnologie 1922-1934 Erste Anfänge der Magnetbahnentwicklung in Deutschland, 1934 erhält Hermann Kemper ein grundlegendes Patent zur Magnet-Schwebebahn Hermann Kemper 1934 1969 Auftrag für die Hochleistungsschnellbahnstudie durch das Bundesverkehrsministerium, Geburtsstunde der Magnetschnellbahn Transrapid, Prinzipmodell TR 01 von Krauss-Maffei.

Weltweit erste für Menschen zugelassene Magnetbahn in Hamburg: TR 05 (Krauss-Maffei und MBB) zur IVA 79 mit 50.000 Passagiere und einer Höchstgeschwindigkeit von 75 km/h. 1980-1987 Errichtung der Transrapid Versuchsanlage Emsland mit einer Teststrecke von 31,5 km. 1988 Der TR 06 fährt mit 412,6 km/h Weltrekord und erreicht ein Jahr später 436 km/h. 1993 Der TR 07 fährt mit 450 km/h erneut Weltrekord Registrierung der Transrapid Versuchsanlage Emsland (TVE) als dezentrales EXPO 2000 - Projekt. Februar 2005 Beginn des Planfeststellungsverfahrens München Hbf - Flughafen München

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Versuchsstrecke Emsland Der Überwiegende Teil des Fahrweges ist auf Stützen mit einer Höhe von 1,50 – 12 m aufgelegt

Ausgewählte Fahrleistungsdaten zu den bisher auf der TVE betriebenen Magnetschwebefahrzeugen TR06, TR07 und TR08: Maximalgeschwindigkeit(TR07): 450 km/h (10.06.1993) Längste Nonstop-Fahrt (TR07): 1.654 km (06.06.1993) Max. Tagesfahrleistung (TR07): 2.476 km (15.08.1990) Gesamtfahrleistung TVE (TR06, 07 und 08): ca. 778.500 km (bis 13.12.2001) Besuchermitfahrten TR06: 21.092 (1983 - 1989) Besuchermitfahrten TR07: 258.100 (1989 - 1999) Besuchermitfahrten TR08: 100.206 ( bis 13.12.2001)

Das Schwebesystem Das Fahrzeug wird von magnetischen Kräften gehoben, geführt und angetrieben.

Elektronisch geregelte Tragmagnete, die auf beiden Seiten entlang des gesamten Fahrzeugs installiert sind, ziehen das Fahrzeug von unten an die ferromagnetischen Statorpakete im Fahrweg heran. Die Führmagnete halten es seitlich in der Spur. Elektronik stellt sicher, daß dabei der Abstand (10 mm) stets gleich bleibt. Zum Schweben braucht der Transrapid nicht mehr Energie als seine Klimaanlage an Bord. Das Schwebesystem wird von Batterien im Fahrzeug mit Energie versorgt und ist somit vom Antrieb unabhängig. So kann das Fahrzeug im Stillstand ca. 1 Stunde schweben, ohne von außen mit Energie versorgt zu werden. Während der Fahrt werden die Bordbatterien durch Lineargeneratoren wieder aufgeladen.

Bei abgeschalteten Magneten ruht das Fahrzeug auf Gleitkufen Bei abgeschalteten Magneten ruht das Fahrzeug auf Gleitkufen. Ein Vorteil ist, daß diese Bahn auch bei langsamer Fahrt und Stillstand schwebt, darum läßt sich sowohl für städtische und regionale Transportsysteme als auch für den weiträumigen Hochgeschwindigkeitsverkehr nutzen.

Der Antrieb Angetrieben und gebremst wird die Magnetschwebebahn berührungsfrei durch einen Langstator-Linearmotor. Er ist im Fahrweg installiert und funktioniert wie ein herkömmlicher Elektromotor, dessen Stator aufgeschnitten und unterhalb des Fahrweges "gestreckt" ist. Strom erzeugt in den Kabelwicklungen ein magnetisches Wanderfeld, von dem das Fahrzeug berührungsfrei mitgezogen wird. Seine Tragmagnete wirken dabei als Erregerteil (Rotor). Die Geschwindigkeit läßt sich durch Veränderungen der Frequenz des Drehstroms stufenlos regeln. Ändert man die Kraftrichtung des Wanderfeldes, wird der Motor zum Generator, der das Fahrzeug berührungsfrei bremst. Die Bremsenergie kann dabei wieder genutzt werden und als elektrische Energie zurückgespeist werden.

Langstator-Linearmotor

Als Antrieb und Bremse dient der Magnetschnellbahn ein Linear- motor der ebenfalls berührungsfrei arbeitet. Dieser Antrieb ist nicht im Fahrzeug sondern im Fahrweg eingebaut. Dabei muss nur der Abschnitt mit Energie versorgt werden, in dem sich das Fahrzeug gerade befindet. Der Motor erzeugt anstelle eines mag- netischen Drehfeldes ein magnetisches Wanderfeld, der Wechsel- strom erzeugt in den Wicklungen im Fahrweg sozusagen eine magnetische Welle. Bei Fahrwegabschnitten mit hohen Schub- anforderungen wie z.B. bei Steigungen und auf Beschleunigungs- strecken wird der Motor im Fahrweg stärker ausgelegt als auf ebenen Strecken. Sobald Drehstrom eingespeist wird. Sobald Drehstrom eingespeist wird, entsteht ein elektromagne- tisches Wanderfeld, das die Magnetschnellbahn in die gewün- schte Richtung zieht, die Tragmagnete am Fahrzeug entspre- chen dabei dem Rotor eines herkömmlichen Elektromotors.

Der Fahrweg Der Fahrweg der Magnetschnellbahn kann entweder ebenerdig (natürlich auch unterirdisch) oder aufgeständert auf schlanken Stützen geführt werden. In der ebenerdigen Variante kann die Trasse grundsätzlich mit anderen Verkehrswegen gebündelt werden; unterhalb des Fahrwegs ergibt sich ein Durchlass für Kleintiere. Die aufgeständerte Variante eignet sich für die kreuzungsfreie Überbrückung anderer Trassen und für Anwendungsbereiche, in denen eine Trennung zusammenhängender ökologisch oder landwirtschaftlich genutzter Flächen vermieden werden soll.

Durch die aufgeständerte bauweise wird eine Zerschneidung der Landschaft Vermieden. Die Träger sind auf Stützen mit Höhen zwischen 1,50m und 12m aufgelegt. Die Regeldurchfahrhöhe auf Krezungen mit Straßen beträgt 4,70m, die Regelträgerlänge 24,8m. Man unterscheidet Einfeldträger mit Längen zwischen 12m und 37m, bei denen ein Träger ein Feld zwischen zwei Stützen überspannt und Zweifeldträger in Längen bis zu 2 x 31m, bei denen ein Träger über zwei Felder auf insgesamt drei Stützen aufliegt.

Alternativ ist auch eine ebenerdige Streckenführung möglich, die in einem kleinen Teil der Teststrecke realisiert wurde. Hier werden auf einem durchgehenden Fundament einzelne Fahrwegplatten mit einer Länge von 6,20m in Beton- oder Stahlbauweise auf kurzen Stützen ebenfalls aus Beton oder Stahl aufgelegt.

Der Spurwechsel erfolgt über Stahlbiegeweichen Der Spurwechsel erfolgt über Stahlbiegeweichen. Sie bestehen aus einem 78 bis 148 m langen durchgehenden Stahlträger, der für die Abzweigung mit Hilfe eines elektromechanischen Stellantriebs elastisch gebogen wird. In Geradeausstellung schwebt das Fahrzeug ohne Geschwindigkeitsbeschränkung, in Abbiegestellung mit 200 km/h (Schnellfahrweiche) bzw. 100 km/h (Langsamfahrweiche) über die Weiche.

Stromversorgung Die Energieversorgung erfolgt durch das Stromnetz (110KV Lei- tung). Über jeweils zwei unabhängig voneinander arbeitende Unterwerke wird der Strom in den Fahrwegmotor eingespeist. Das Trag- und Führsystem wie auch die Bordeinrichtungen werden von 440 V- Batterien gespeist. Diese werden während der Fahrt über Lineargeneratoren in den Tragmagneten mit Energie versorgt, so dass die Magnetschnellbahn auch ohne Oberleitungen oder Stromabnehmer immer mit vollen Batterien fährt. Beim Bremsen findet eine Rückspeisung der Energie in die Bordbatterien statt.

Zusammenfassung 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 400km/h: 6,0 MW Wirkungsgrad: 85 % Fahrzeugbeschleunigung: 0,85 m/s² Fahrzeugverzögerung: 1,2 m/s²

Verkehrsmittel der Zukunft ist. Fahrzeit im Vergleich Während der Transrapid von der Innenstadt zum Flughafen nur gute 10 min braucht , Benötigt die S-Bahn ganze 40 min. Und das Auto 45 min. Daran sieht man das der Transrapid im klaren Vorteil ist und das Verkehrsmittel der Zukunft ist.

Geschwindigkeitsanstieg Während der Fahrt Im Verlauf der fahrt erhöht sich die Geschwindigkeit des Transrapid auf maximale 350km/h.

und Erschütterungslos über die Schienen. Komfort Des Transrapid Wegen der Eigenschaft den Boden nicht zu berühren und in der Luft zu schweben gibt der Magnetschwebebahn in Hinsicht auf den Fahrkomfort einen großen Vorteil im Hinblick auf andere Fahrzeuge. Da er wie der Name schon sagt schwebt könne keine Erschütterungen auftreten die den Fahrgast Eventuell stören. Er fährt nahezu Geräusch- und Erschütterungslos über die Schienen.

Leistung des Transrapid Geschwindigkeit: Der Transrapid schafft eine Spitzengeschwindigkeit von 350km/h , selbst wenn er vollbesetzt ist (200 Tonnen). Diese Geschwindigkeit erreicht er in 182 sec. Also 3 min. Von 0 auf 350 in nur 3 min und dabei ist er das leiseste Verkehrsmittel mit dieser Geschwindigkeit!!!!! Sicherheit: Der Transrapid ist deshalb eines der sichersten Verkehrsmittel unserer Zeit , weil er nie entgleisen kann! Dies sichert die vollständige Haltung der Schienen. Dadurch können die Magnetschwebebahnen nie entgleisen.

Platzbedarf der Schienen Vorteil des Transrapid Im Vergleich zu den Rad/Schienen eines Zuges mit 14 Quadratmetern , nimmt der Bedarf der Schienen des Transrapid (Ebenerdig) nur 12 Quadratmeter in Anspruch. Wenn der Transrapid auf Aufgeständerten Schienen fährt das heißt auf Trägern so benötigt er nur 2 Quadratmeter Platz.

Vergleich zu anderen Verkehrsmittel Lautstärke/Schall im Vergleich zu anderen Verkehrsmittel Lautstärke Km/h Abstand Auto 66 dB/A Ca. 100 25m LKW 83 dB/A Ca. 80 Zug Ca. 120 50m Flugzeug 85 dB/A - 200m Transrapid 79 dB/A Ca. 200 81 dB/A Ca. 300 78 dB/A Ca. 400 Da der Transrapid bei hoher Geschwindigkeit weniger Schalldruck entwickelt ist er leiser. Die menschliche Schmerzgrenze ist ca. 130 dB/A. Abstand = Entfernung zur Schallquelle

Schall die Magnetschwebebahn im Vergleich

Sicherheit Der Transrapid ist um sehr vieles sicherer als beispielsweise ein Auto. Und das liegt an drei Punkten, Durch das magnetische Wanderfeld können sich zwei Züge nie frontal treffen Falls ein Elektromagnet ausfallen sollte , sind genug andere da um deren arbeit zu übernehmen Wenn alle Magneten ausfallen sollten , fährt der Transrapid immer noch auf den “Kufen” weiter. Durch diese drei punkte ist die Magnetschwebebahn eines der sichersten Verkehrsmittel unserer Zeit.

Vor- und Nachteile der Magnetschwebebahn Vorteile der Magnetschwebebahn Hohe Geschwindigkeit (bis 500 km/h bei herkömmlicher Trassierung, bei Ausführung in evakuiertem Tunnel noch wesentlich höher) Fahrwegumgreifende Konstruktionen bieten Schutz gegen Entgleisung Kann prinzipiell beliebige Steigungen überwinden (wenn der Fahrweg entsprechend ausgelegt ist. Gegenüber der konventionellen Eisenbahn geringere Lärmbelästigung bei gleicher Fahrgeschwindigkeit Witterungsunabhängiger (Hitze, Schnee) durch Abstand zur Fahrbahn Kein Verschleiß durch Reibung, dadurch niedrigere Betriebskosten Nachteile der Magnetschwebebahn Inkompatibilität zu bestehenden Verkehrssystemen Höhere Tunnelbaukosten als bei durch bei gleichem Nutzprofil größere Tunnelquerschnitte Ungeeignet für Güterverkehr mit Nutzlasten jenseits der Größenordnung von Kurier-, Express- und Päckchendiensten Bei Langstatorsystemen: Teurer Fahrweg mit zahlreichen teuren Umrichterstationen; Weichen sind äußerst aufwendig und das Betriebsprogramm durch den Fahrweg fixiert; der nachträgliche Ausbau von Streckenkapazitäten ist damit sehr teuer Der Fahrweg (Balken oder Trog) lässt sich nicht in eine Straßenebene verlegen, sondern muss freistehend ausgeführt werden

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit Johannes Kalig Bildwiedergabe mit freundlicher Genehmigung durch die DB Magnetbahn GmbH