Magneetzweeftrein

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Transrapid op het testtraject bij Lathen
Opengewerkte tekening door Peter Welleman

De magneetzweeftrein is in een voertuig dat 10 - 20 millimeter boven een baan zweeft door middel van een magneetveld. Deze techniek wordt magnetic levitation, kortweg maglev, genoemd.

In principe zijn er twee mogelijkheden voor het opwekken van het benodigde magneetveld:

Beide methoden hebben voor- en nadelen. Bij een actieve baan is het voertuig lichter (er zijn geen magneten en inductiemotoren in het voertuig) en hoeft er minder worden opgetild. Er hoeft verder voor stroomafname geen geleider langs een stroomrail mee te lopen. Een passieve baan anderzijds is goedkoper in aanleg en met de komst van lichte magneten en inductiemotoren kost het opheffen van magneettreinen niet veel stroom meer.

Een ander kenmerkend verschil is een afstotend (Japans) of aantrekkend magneetveld. De meeste moderne systemen hebben een aantrekkend magneetveld, de magneten trekken daarbij de trein tegen de zwaartekracht in omhoog. Regelelektronica bewaakt de luchtspleet tussen rails en magneten.

Het zweven door afstoting kan ook plaatsvinden door inductie. Magneten in de rail(s) respectievelijk trein induceren vanwege de Wet van Lenz kringstromen in de trein respectievelijk rail. Deze stromen veroorzaken een tegengesteld magneetveld. Door de afstoting van de magneetvelden zweeft de trein.

Geschiedenis[bewerken]

Het idee van de magneetzweeftrein is van de Duitse ingenieur H. Kemper die al in 1935 octrooi verkreeg. In de jaren zestig en zeventig werden zowel in Duitsland als Japan experimenten uitgevoerd met magneettreinen. In Duitsland werden in de jaren zeventig proeven verricht met beide concepten, gesteund door de Duitse overheid (Ministerium für Forschung und Technologie). Het passieve-baanconcept werd door de firma Krauss Maffei in samenwerking met MBB (Messerschmitt-Bölkow-Blohm) onderzocht en het actieve-baanconcept door een consortium met AEG, Siemens en BBC.

Krauss Maffei bouwde een proefbaan in Beieren voor hun Transrapid TR01. Ook werd er een poging gedaan om dezelfde techniek te gebruiken voor een kleiner voertuig voor openbaar vervoer in de steden (Transurban). De Duitse overheid heeft de beide concepten eind zeventiger jaren geïntegreerd in de Arbeitsgemeinschaft Transrapid. De huidige Transrapid is dus een zweeftrein met een actieve baan.

Bij de Chinese stad Shanghai is sinds 2004 een lijn van het type Transrapid opengesteld voor het publiek. De lijn verbindt de luchthaven met het metronetwerk van de stad.

Voordelen[bewerken]

Werking van de magnetische aandrijving.

Een voordeel is de afwezige rolweerstand: doordat er geen wielen meer zijn die voor wrijving zorgen, valt het remmende effect van wielen weg. De zweeftrein zou met 550 km/h kunnen voortbewegen in de commerciële exploitatie (op de lijn bij Shanghai wordt thans met een maximumsnelheid van 430 km/h gereden). Conventionele hogesnelheidstreinen rijden momenteel nergens sneller dan 320 km/h in de reguliere dienst.

Een ander voordeel is dat de voertuigdelen lichter kunnen worden uitgevoerd omdat die over de hele oppervlakte van de onderkant worden ondersteund (lijnvormige in plaats van puntvormige belasting). Bij conventionele treinen moet het rijtuig worden ondersteund met een zware constructie, vanwege de grote overspanning tussen de draaistellen en er is een zwaar veermechanisme nodig om trillingen op te vangen. Een ander voordeel is dat de magneetzweeftrein geen fijn stof veroorzaakt door sleet aan remvoeringen of sleet van de stroomafnemer of de stroomgeleider.

Magneetzweeftreinen kunnen aanmerkelijk sneller optrekken en afremmen dan gewone treinen. Daardoor kunnen meer tussenstations worden aangedaan hetgeen grote exploitatievoordelen heeft. Ook zijn de voertuigen breder, wat meer mensen een zitplaats biedt bij de toch beperkte stationslengte in de steden. Ook is het snelheidsbereik groter. Daardoor kunnen lichte maglevs op korte afstanden als een metro functioneren en op langere als een sneldienst.

Een maglev van 200 ton trekt in 182 seconden op van 0 naar 365 km/h. Op 17 november 2003 haalde een Japanse zweeftrein tijdens een onbemande testrit een recordsnelheid van 560 km/h. Op 2 december van dat jaar werd het record verbeterd tot 581 km/h. Ter vergelijking, de hogesnelheidstrein TGV vestigde in 2007 een snelheidsrecord van 574,8 km per uur.[1]

Nadelen[bewerken]

Een zweeftrein produceert pas duidelijk waarneembaar geluid boven 300 km/h. Het rolgeluid, veroorzaakt door het contact tussen het wiel en de rails, zoals dat bij conventionele treinen optreedt, ontbreekt natuurlijk. Een probleem is het fluiten, dat ontstaat door de smalle spleet tussen baan en voertuig.

Bij lagere snelheden, beneden 250 km/h, zijn de stroomkosten beduidend lager dan van een gewone trein. Van 250 tot 350 km/h is het energieverbruik van de maglev nog steeds gunstiger maar bij snelheden vanaf 550 km/h neemt het stroomverbruik aanzienlijk toe door de luchtweerstand. Hoewel vliegtuigen nog veel sneller bewegen, doen ze dit op grote hoogte waar de luchtdichtheid lager is. Hierdoor verbruiken ze uiteindelijk minder energie dan zweeftreinen.

Het gangbaarst is om de baan op kolommen door het landschap aan te leggen. Dit houdt de ondergrond vrij, waardoor een magneetzweefbaan weinig landoppervlak vereist en geen barrière vormt op de begane grond. Landbouw bijvoorbeeld blijft mogelijk. Een magneetbaan kan echter net zo goed op de begane grond of door tunnels worden aangelegd. Er bestaan ook plannen voor een magneetzweeftrein in een vacuümtunnel, waarbij dus ook de luchtweerstand zou wegvallen en zeer hoge snelheden mogelijk worden. [2]

Toepassing in Nederland[bewerken]

In Nederland werd in 1973 een project gestart om het concept van Krauss Maffei (zie boven) ook in Nederland in te voeren. De deelnemers in dat project waren DAF Trucks (penvoerder) uit Eindhoven (voertuigen), bouwbedrijf OGEM (de baan) en Philips (elektronica). Het samenwerkingsverband heeft in 1974 een Toepassingsstudie voor Eindhoven uitgevoerd voor een systeem van openbaar vervoer op basis van de bestuurderloze (computergestuurde) Transurban. Toen was echter al snel duidelijk dat de oliecrisis van 1973 dit concept, met zijn toenmalige hogere energieverbruik en zijn betonnen baan, (nog) niet toepasbaar maakte voor openbaar vervoer. Het lange-afstandconcept Transrapid werd echter in Duitsland wel verder ontwikkeld.

Voor de magneetzweeftrein voor personenvervoer wordt in Nederland aan drie mogelijke toepassingen gedacht:

Vooral de Zuiderzeelijn was onderwerp van discussie. Sommigen in het noorden van het land dachten dat deze verbinding het gebied een economische impuls zou geven door de snelle en effectieve verbinding met het westen van het land. Anderen dachten dat er juist werkgelegenheid weg zou lekken uit Groningen, omdat het eenvoudiger zou zijn in de Randstad te werken terwijl men in Groningen bleef wonen.
Toen in Duitsland de magneettrein tussen Hamburg en Berlijn werd afgeblazen, gingen ook in Nederland de plannen in de ijskast. Het kabinet-Balkenende II startte de besluitvormingsprocedure voor aanleg van de Zuiderzeelijn, waarin ook een magneetzweefbaan als optie werd meegenomen, maar dit gehele project is geannuleerd. Er wordt alleen nog een traject vrijgehouden voor een eventueel later aan te leggen snelle verbinding.

In april 2006 heeft Transrapid Nederland nog een voorstel gedaan voor een grotendeels particulier gefinancierde verbinding tussen Leiden, Schiphol, Amsterdam en Almere. Met een overheidsbijdrage van maximaal 2 miljard euro zou dit in 2012 zijn te realiseren. In november 2007 heeft het RandstadRapid-consortium een voorstel ingediend voor een deel van het SAAL-traject, met als achterliggende motivering vervolgens het Rondje Randstad te kunnen realiseren.

In december 2007 meldde zich een tweede initiatiefnemer voor het gehele SAAL-traject. Het ging om de nieuwste Amerikaanse maglev die beschikbaar is gekomen. Het ging om een magneetzweeftrein die goedkoper in aanleg zou zijn dan elke andere optie, ook de trein. Topsnelheid daarvan zou 250 km/h bedragen.

Toepassing in Duitsland[bewerken]

In het Duitse Lathen, vlak over de grens bij Emmen, is een testbaan aangelegd voor de door Thyssen ontwikkelde Transrapid. De testbaan is stilgelegd voor publieksritten vanwege een opgetreden ongeluk. Op 22 september 2006 verongelukte een trein tijdens een testrit op de baan in Lathen. Van de 23 doden en een tiental gewonden is het merendeel personeel van Transrapid International, het bedrijf dat de zweeftrein en de 32 kilometer lange proefbaan in Lathen exploiteert. Twee mannen op het werkvoertuig raakten lichtgewond. Landrat Hermann Bröring van de Landkreis Emsland zegt gelukkig te zijn dat maar 29 mensen in de trein zaten, want er was plaats voor 90 passagiers. Het ongeluk werd waarschijnlijk veroorzaakt door een menselijke fout: een onderhoudsvoertuig, dat dagelijks het tracé schoonhoudt, stond (nog) op het traject.


Voor een eerste commerciële toepassing werd de aanleg van een 38 kilometer lange magneetzweefbaan tussen het Centraal Station van München en de luchthaven 'Franz-Josef Strauß' onderzocht. De reistijd kon daarmee verkort worden van 45 minuten met de huidige S-Bahn tot 10 minuten met een magneetzweefbaan. Aanvankelijk werd het benodigde bedrag geschat op 2 miljard euro wat deels beschikbaar werd gesteld door bijdragen van de Nationale- en deelstaatregering en Deutsche Bahn. De bijdrage van München zou relatief bescheiden zijn. Nadat de kosten opgelopen waren tot 3,4 miljard euro is op 27 maart 2008 besloten, dat de zweeftreinlijn in München niet doorgaat.

Toepassing in China[bewerken]

In China is de tot nu toe enige commerciële magneetzweeftrein in gebruik: op een lijn in Shanghai, tussen stadsdeel Pudong en de luchthaven Sjanghai Pudong. De lijn is gebouwd door het Transrapid-consortium en werd in gebruik genomen op 31 december 2002. De lengte van het traject is 29,86 km en de rit duurt 7,5 minuten. De maximale snelheid van de trein ligt op ongeveer 430 km/h, hetgeen na 3 minuten versnelling wordt bereikt. De laatste 3 minuten worden gebruikt voor het remmen.

Momenteel wordt onderzocht of deze lijn kan worden doorgetrokken van Sjanghai naar de 200 kilometer verder gelegen stad Hangzhou, eventueel via de luchthaven Hong Qiao. De Chinese regering heeft in februari 2006 de plannen goedgekeurd, maar door bezwaren op het gebied van geluidsoverlast en gezondheidsrisico's is de aanleg van de lijn nog niet begonnen.

Toepassing in andere landen[bewerken]

Interieur van de Transrapid van Sjanghai.

Terwijl in Japan al vele jaren verschillende typen maglevs operationeel zijn, groeit de wereldwijde interesse hiervoor snel. Voor Europese ontwikkelingen kan de website van European Maglev dienst doen, waarin ook gerefereerd wordt naar voorbeelden wereldwijd. De Arabische oliestaatjes Qatar en Bahrein hebben belangstelling voor een verbinding tussen beide buurlanden. In Korea is een maglev als metroliner operationeel. Een volwassener uitvoering hiervan zal naar verwachting rond 2012 operationeel worden [bron?]. Japan heeft aangekondigd een maglev te introduceren die standaard 550 km/h gaat rijden, ter vervanging van de huidige hogesnelheidstreinen. De Verenigde Staten onderzoeken de toepassing van de magneettrein voor personen- en containervervoer op diverse trajecten. Opvallend is daarbij dat vorderingen worden geboekt door ontwikkelaars van techniek met permanente magneten. Hiervoor worden metalen van zeldzame aarden gebruikt. De term zeldzame aarde is echter misleidend, onder andere in China komen ze relatief veel voor. Nu de Japanse patenten hierop zijn afgelopen wordt deze mogelijkheid opnieuw onderzocht.

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties