Innovative Bahntechnik für den Weltmarkt

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1 Innovative Bahntechnik für den Weltmarkt
Transrapid Innovative Bahntechnik für den Weltmarkt Die Magnetschnellbahn Transrapid ist die erste grundlegende Innovation im Bereich der Bahntechnik seit dem Bau der ersten Eisenbahn. Ihre berührungsfreie Technik, bei der Elektronik an die Stelle von Mechanik tritt, überwindet erstmals die technischen und wirtschaftlichen Grenzen, die Rad/Schiene gesetzt sind. Der Transrapid ist leiser, energiesparender und wirtschaftlicher im Betrieb als alle anderen Bahnsysteme. Er ist entgleisungssicher und komfortabel in allen Geschwindigkeitsbereichen. Der Transrapid-Fahrweg verbraucht weniger Landschaft und ist flexibel zu trassieren.

2 Elektromagnetisches Schweben
Vergleich Eisenbahn - Magnetschnellbahn Titel Rad/Schiene Elektromagnetisches Schweben Führen Antreiben Tragen Die Magnetschnellbahn hat keine Räder, Achsen, Getriebe und Oberleitungen. Sie rollt nicht, sie schwebt. An die Stelle von Rad und Schiene wie bei der Eisenbahn tritt ein berührungsfreies elektromagnetisches Trag-, Führ- und Antriebssystem.

3 Fahrzeug- / Fahrweg Komponenten
Stator Trag- magnet Linear- generator Führ- Führschiene Elektromagnetisches Schweben Elektronisch geregelte Tragmagnete ziehen das Fahrzeug von unten an den Fahrweg heran, die Führmagnete halten es seitlich in der Spur. Die Trag- und Führmagnete sind beidseitig über die gesamte Fahrzeuglänge angeordnet. Ein hochzuverlässiges redundant ausgelegtes elektromagnetisches Regelsystem stellt sicher, dass das Fahrzeug in einem mittleren Abstand von ca. 10 mm zu seinem Fahrweg schwebt.

4 Linearmotor Als Antrieb und zugleich als Bremse dient der Magnetschnellbahn ein synchroner Langstator-Linearmotor. Die Wirkungsweise lässt sich von einem rotierendem Elektromotor ableiten, dessen Stator aufgeschnitten und unterhalb des Fahrweges gestreckt wird. Anstatt eines Drehfeldes erzeugt er nun ein magnetisches Wanderfeld. Die Tragmagnete im Fahrzeug entsprechen dem Rotor (Erregerteil) des Elektromotors.

5 Antriebsprinzip Antriebs- wanderfeld
Die Geschwindigkeit wird durch Veränderung der Frequenz des Drehstroms stufenlos regeln. Ändert man die Kraftrichtung des Wanderfeldes, wird der Motor zum Generator, der das Fahrzeug berührungsfrei abbremst. Die Bremsenergie kann in das Stromnetz zurückgespeist werden.

6 Weiterschaltung Langstatorantrieb
Motorabschnitt abgeschaltet eingeschaltet Energieversorgung Der Langstator-Linearmotor im Fahrweg ist in einzelne Schaltabschnitte unterteilt, von denen immer nur derjenige mit Energie versorgt wird, in dem sich das Fahrzeug gerade befindet. Der Transrapid benötigt keine Oberleitungen. In Abschnitten mit hoher Schubanforderung (z.B. Steigung oder Beschleunigung) wird die Leistung der Unterwerke stärker ausgelegt als auf ebenen Strecken, die mit gleichbleibender Geschwindigkeit befahren werden.

7 Systemvergleich Antrieb Eisenbahn / Magnetschnellbahn
Transrapid (Antrieb im Fahrweg) Steigung (max. 10%) Eisenbahn (Antrieb im Fahrzeug) Steigung (max. 4%) Da der Primärteil des Antriebs im Fahrweg installiert ist, müssen Transrapid-Fahrzeuge nicht, wie bei anderen Verkehrsmitteln, die gesamte Motorleistung für die jeweils höchste Beanspruchung mit sich führen. Das Trag- und Führsystem wird berührungsfrei über in den Tragmagneten integrierte Lineargeneratoren mit Energie versorgt. Im Falle eines Stromausfalles erfolgt die Versorgung durch Bordbatterien, die während der Fahrt über die Lineargeneratoren geladen werden.

8 Beschleunigungsstrecken auf 300 km/h
Transrapid/ICE Beschleunigungsstrecken auf 300 km/h Der größte Geschwindigkeitsvorteil des Transrapid liegt in seiner Beschleunigungsfähigkeit. Eine Geschwindigkeit von 300 km/h erreicht er schon nach nur 5 km. Moderne Hochgeschwindigkeitseisenbahnen benötigen dafür mehr als 30 km und mindestens die vierfache Zeit.

9 Beschleunigung für 6-Sektionen Fahrzeug
Transrapid Beschleunigung für 6-Sektionen Fahrzeug km/h 61,1 s 1,7 km 97,1 s 4,2 km 147,5 s 9,1 km 256,3 s 22,7 km 500 400 300 200 Aufgrund seiner Beschleunigungsfähigkeit kann der Transrapid nicht nur auf großen Distanzen, sondern gerade auch auf kurzen und mittleren Strecken oder in dichtbesiedelten Regionen mit kürzeren Haltepunkabständen vorteilhaft eingesetzt werden. Auch eine kurzfristige Geschwindigkeitsreduzierung zur Minderung der Schallemissionen nahe Wohnsiedlungen wirkt sich somit nur unmerklich auf die Reisezeiten aus, was den Transrapid zum flexibelsten Verkehrssystem macht. 100 s 50 100 150 200 250 300

10 Fahrweg Ebenerdiger Fahrweg Aufgeständerter Fahrweg 6,2 m 1,25 -3,5 m
62 m (50 m / 25 m) 31 m (25 m / 12,5 m) 2,2 -20 m 4,4 - 5,1 m Der Einzel- und Doppelspurfahrweg der Magnetschnellbahn Transrapid besteht aus einzelnen Fahrwegträgern (Länge 6 – 62 m) aus Stahl oder Beton. Der Fahrweg kann ebenerdig oder aufgeständert geführt werden. Der Spurmittelabstand des Doppelspurfahrweges beträgt 4,4 m (bis 300 km/h) bzw. 5,1 m (bis 500 km/h). Die Lichtraumbreite beträgt entsprechend 10,1 m bzw. 11,4 m, die Spurweite 2,8 m.

11 Stahlbiegeweiche Abbiegestellung 3,60 m 150 m Geradeausstellung
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.

12 Transrapid 08 Länge Endsektion: 27 m Länge Mittelsektion: 24,8 m
Breite: 3,7 m Höhe: 4,2 m Betriebliche Höchstgeschwindigkeit: 500 km/h Leergewicht Personenfahrzeug pro Sektion: ca. 53 t Leergewicht Güterfahrzeug pro Sektion: ca. 48 t Nutzlast Güterfahrzeug pro Sektion: ca. 15 t Sitzplätze Personenfahrzeug Endsektion: max. 92 Sitzplätze Personenfahrzeug Mittelsektion: max. 126

13 Transrapid Einsatzfelder
Flughafenanbinder Regio-System Metropolenverbindung Mittel- und Langstrecken Der Transrapid ist das flexibelste aller bekannten Verkehrssysteme. Er kann auf Mittel- und Langstrecken zwischen Metropolen eingesetzt werden aber auch auf Kurzstrecken als Flughafenanbinder oder Regio-System sehr kurze Reisezeiten ermöglichen. Dabei stellt der Transrapid auch in dichtbesiedelten Gebieten die geringste Zusatzbelastung dar. Er ist leiser, verbraucht weniger Energie, befördert Personen und Güter und kann umweltschonend in bestehende Strukturen eingebunden werden.

14 Fahrzeugkonfigurationen
Flughafenanbinder: 2 Sektionen mit maximal 184 Sitzplätzen Langstrecke: Bis zu 10 Sektionen mit 1172 Sitzplätzen Die Fahrzeugsektionen werden je nach Einsatzfall und Verkehrsaufkommen von mindestens zwei Sektionen bis zu zehn Sektionen flexibel zusammengesetzt.

15 Gütersektion Der Transrapid kann nicht nur Passagiere, sondern auch Güter befördern. Im schnellen Frachttransport werden spezielle Gütersektionen eingesetzt. Diese können auch mit Personenfahrzeugen kombiniert werden.

16 Entgleisungssicherheit
An Bord des Transrapid ist man sicherer als in jedem anderen Verkehrsmittel. Weil das Fahrzeug seinen Fahrweg umgreift, kann es nicht entgleisen. Und nichts kreuzt seinen Weg. Auch ein Zusammenstoß mit anderen Transrapid-Fahrzeugen ist durch die abschnittsweise Schaltung des fahrwegseitigen Motors ausgeschlossen.

17 14 12 2 Flächenbedarf (m2/m) ICE TR ebenerdig TR aufgeständert
Die Magnetschnellbahn Transrapid hat im Vergleich zu anderen Verkehrsystemen für ihren Fahrweg und die sonstigen erforderlichen Einrichtungen den geingsten Bedarf an Grund und Boden. Eine den Fahrweg begleitende Straße ist nach der Fertigstellung des Fahrweges weder in Hinblick auf Sicherheitsaspekte noch für die Instandhaltung erforderlich.

18 Bündelung mit Autobahn
Transrapid Bündelung mit Autobahn Aufgrund der günstigen Trassierungsparameter (hohe Steigungen, geringe Kurvenradien durch Kurvenüberhöhung) kann der Fahrweg des Transrapid der Landschaft flexibel angepasst und häufig mit vorhandenen Verkehrswegen gebündelt werden. So ist im Gegensatz zur modernen Hochgeschwindigkeitseisenbahn (geringe Steigung, große Kurvenradien) auch eine Bündelung mit Autobahnen möglich. TR Standard

19 Spezifischer Energieverbrauch
mit ICE nicht erreichbar 200 km/h 300 km/h 400 km/h Wh/Platz-km Transrapid ICE Durch den Einsatz moderner Leistungselektronik, dem Fehlen der reibungsbehafteten elektromechanischen Energieumwandlung und dem hohen Wirkungsgrad des synchronen Langstatormotors hat das Transrapid-System sehr günstige Werte des Energiebedarfs. Der spezifische Primärenergiebedarf des PKW-Verkehrs ist im Vergleich hierzu um den Faktor 3 größer, beim Luftverkehr um den Faktor 5.

20 CO2-Emissionen Werte in Gramm pro Platzkilometer 190 60 33 30 400 km/h
PKW 60 400 km/h Transrapid 33 Kurzstreckenflug 190 300 km/h 23 30 ICE Mit dem Energieverbrauch gehen für die Verkehrsmittel auch unterschiedliche CO2-Emissionen einher, die vom Primärenergiebedarf und dem Rohstoffeinsatz zur Erzeugung und Verteilung der elektrischen Energie abhängen. Die Versorgung der Magnetschnellbahn Transrapid erfolgt aus dem öffentlichen Stromnetz, des ICE hingegen durch die günstigere Bahnstromversorgung der DB AG.

21 Schallemissionen im Vergleich
89 92 90 80 85 82 73 Vorbeifahrpegel in 25 m Abstand dB(A) S-Bahn Transrapid 07 ICE 1+2 TGV-A 80 km/h 200 km/h 300 km/h 400 km/h Der Transrapid entwickelt keine Roll- und Antriebsgeräusche. Bei Geschwindigkeiten bis zu etwa 250 km/h schwebt er nahezu lautlos durch Städte und Ballungsräume, danach bestimmen überwiegend aerodynamische Geräusche seine Schallemissionen. Die Dezibel-Skala ist logarithmisch aufgebaut. Ein Unterschied von 3 dB(A) ist für das menschliche Gehör wahrnehmbar, eine Erhöhung um 10 dB(A) wird als Verdoppelung der Lautstärke empfunden.

22 Magnetfeldstärken im Vergleich
Erdmagnet- feld Transrapid Farb-TV Haar- trockner Elektroherd in µTesla Die Intensität der magnetischen Feldwirkung des Transrapid ist vergleichbar mit dem natürlichen Erdmagnetfeld und liegt damit weit unter der Feldstärke, die im Nahbereich gebräuchlicher Haushaltsgeräte auftritt. Negative Einflüsse auf Herzschrittmacher oder Magnetkarten (wie z.B. Kreditkarten) sind ausgeschlossen.

23 Projek- tierung Berlin Hamburg
Fahrweginvestitionen ICE/Transrapid Fernverkehrsanwendung Neubaustrecke inkl. Betriebsanlagen ohne Fahrzeug und Bahnhof Fahrweg inkl. Betriebsanlagen ohne Fahrzeug und Stationen Mannheim Stuttgart Hannover Würzburg Hannover Berlin Köln Frankfurt Projek- tierung Berlin Hamburg ICE Transrapid flach, Tunnelanteil gering, 152 km Preisstand 1997 Mittelgebirge Tunnelanteil hoch, 330 km Preisstand 1988 Mittelgebirge Tunnelanteil hoch, 100 km Preisstand 1988 Mittelgebirge Tunnelanteil hoch, 190 km Preisstand 1998 flach, Tunnelanteil gering, 292 km Preisstand 1998 (Mio DM/Doppelkilometer) Grundsätzlich sind die Investitionen für Magnetschnellbahn-Strecken vergleichbar mit denen für eine Hochgeschwindigkeitsstrecke des Rad/Schiene-Systems. Je schwieriger das Gelände wird, desto günstiger fällt der Vergleich der Infrastrukturinvestitionen für den Transrapid aus, da aufgrund günstiger Trassierungsparameter auf kostenintensive Sonderbauwerke wie Tunnelbauten weitgehend verzichtet werden kann.

24 Vergleich Instandhaltungskosten Fernverkehrsanwendung
Betriebsgeschwindigkeit: ICE = 250 km/h, Transrapid (TR) = 450 km/h Pf/Platz-km Fahrzeug Fahrweg Gesamtsystem 100% 41% 29% 34% Aufgrund der berührungs- und verschleißfreien Technik sind die Instandhaltungskosten des Transrapid-Systems erheblich günstiger als bei modernen Rad/Schiene-Systemen, die hohem mechanischen Verschleiß ausgesetzt sind. Die Instandhaltung des Fahrweges und der Fahrwegausrüstung reduziert sich in erster Linie auf die konventionellen Bauwerke. Die Inspektion und Überwachung des Fahrweges erfolgt vom Fahrweg aus.

25 Hochgeschwindigkeitsbereich
Transrapid Versuchsanlage Emsland TVE Fahrweglänge: 31,5 km Nordschleife Südschleife Hochgeschwindigkeitsbereich ( km/h) Beobach- tungspunkt Weiche Weiche Weiche Seit 1984 steht dem Transrapid die weltweit größte Versuchsanlage ihrer Art zur Verfügung. Am 17. Juni 1993 stellt der Transrapid 07 mit 450 km/h eine Geschwindigkeitsrekord auf – höhere Geschwindigkeiten sind aus baulichen Gründen auf der Versuchsanlage nicht möglich. Im August 1999 wurde das Vorserienfahrzeug Transrapid 08 auf der Versuchsanlage in Betrieb genommen. ebenerdiger Fahrweg tiefliegender Fahrweg Besucher-/ Versuchszentrum

26 Transrapid Projekt Shanghai Strecke
Am 23. Januar 2001 erfolgte der Abschluss eines Vertrages zur Realisierung der Verbindung des Zentrums von Shanghai mit dem Internationalen Flughafen Pudong. Die Bauarbeiten begannen am 1. März 2001. Der Betrieb soll am 1. Januar 2003 aufgenommen werden.

27 Transrapid Projekt Shanghai Projektdaten
Streckenlänge 30 km Doppelspur Anbindung Instandhaltungsanlagen 3 km Einzelspur Stationen 2 Anzahl der Fahrzeuge im Jahr Fahrzeuge mit je 5 Sektionen (6 Sektionen ab 06/2004) Verkehrsaufkommen • im Jahr Millionen Fahrgäste • im Jahr Millionen Fahrgäste • im Jahr Millionen Fahrgäste Betriebsgeschwindigkeit (max.) 430 km/h Fahrzeit 8 Minuten Zugfolge 10 Minuten Tägliche Betriebsdauer 18 Stunden

28 Flughafenanbindung München
Zur verbesserten Anbindung des Münchner Flughafens an die Innenstadt sind zwei mögliche Varianten mit dem Transrapid geplant. Eine Entscheidung hierüber soll nach einer Machbarkeitsstudie Anfang 2002 gefällt werden.

29 Metrorapid NRW Zur Fußball-Weltmeisterschaft 2006 soll in Nordrhein-Westfalen eine regionale Transrapid-Verbindung (genannt Metrorapid) die Städte Dortmund und Düsseldorf verbinden, mit einer möglichen Verlängerung nach Köln. Eine Entscheidung hierüber soll nach einer Machbarkeitsstudie Anfang 2002 gefällt werden.