Transrapid und Rad-Schiene-Hochgeschwindigkeitsbahn (eBook)

Ein gesamtheitlicher Systemvergleich

Rainer Schach, Peter Jehle, René Naumann (Autoren)

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2005 | 2006
XX, 428 Seiten
Springer Berlin (Verlag)
978-3-540-28335-5 (ISBN)

Infos

Der Transrapid bietet im Hochgeschwindigkeitsbereich eine sehr interessante Alternative. Die Autoren zeigen in einem Systemvergleich Vor- und Nachteile des Transrapid im Vergleich mit konventionellen Rad-Schiene-Systemen, im Hochgeschwindigkeitsbereich auf Strecken zwischen 150 und 800 Kilometern und als peer-to-peer-Verbindung im Kurzstreckenbereich. Berücksichtigt werden  alle wichtigen technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Faktoren. Damit kann die Frage der ökonomischen wie ökologischen Bewertung des Systems Transrapid neu diskutiert werden.

Dieses Buch wendet sich an Entscheidungsträger sowie an Ingenieure und Wissenschaftler, die über Fakten Zugang zu neuen technischen, wirtschaftlichen und politischen Entscheidungen suchen.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rainer Schach

Jahrgang 1951, Studium des Bauingenieurwesens mit Schwerpunkt Konstruktiver Ingenieurbau an der Universität Stuttgart, Structural Engineer bei einem Ingenieurbüro in Kanada, Promotion 1982 bei Prof. Drees am Institut für Baubetriebslehre der Universität Stuttgart, verantwortliche Tätigkeit in einer mittelständischen Bauunternehmung anfangs für Organisation und EDV, zuletzt als Niederlassungsleiter, seit 1996 Direktor des Instituts für Baubetriebswesen der Technischen Universität Dresden, Schwerpunkte in Forschung und Lehre: Projektorganisation und Projektmanagement, Facility Management, Kostenermittlungen für Bauwerke und Infrastruktur, Transrapid und Hochleistungsbahnen, Organisation in Bauunternehmen, Projektentwicklung sowie Sicherheits- und Gesundheitsschutz auf Baustellen.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Peter Jehle

Jahrgang 1957, Studium des Bauingenieurwesens mit den Schwerpunkten Massivbau, Statik, Entwerfen und Konstruieren an der Universität Stuttgart, Sprengberechtigter für Allgemeine Sprengarbeiten und Bauwerkssprengungen, Promotion 1989 bei Prof. Dr.-Ing. V. Kuhne am Institut für Baubetrieb und Bauwirtschaft der Universität GHS Essen, leitende Tätigkeit als Mitgesellschafter in einem Abbruch- und Tiefbauunternehmen, 1995 Gründung eines Ingenieurbüros für Projektplanung und Projektsteuerung, 2001 Berufung an das Institut für Baubetriebswesen der Technischen Universität Dresden, Schwerpunkte in Forschung und Lehre: Bauverfahrenstechnik, Abbruch, Recycling und Sprengtechnik, Projektentwicklung und Projektmanagement, Bau- und Betrieb von Hochleistungsbahnen.

Dipl.-Ing. René Naumann

Jahrgang 1975, Studium des Bauingenieurwesens mit Schwerpunkt Baubetriebswesen an der Technischen Universität Dresden, Tätigkeiten in Bauleitung und Arbeitsvorbereitung bei einer mittelständischen Bauunternehmung, seit 2002 wissenschaftlicher Assistent am Institut für Baubetriebswesen der Technischen Universität Dresden, Schwerpunkte in Forschung und Lehre: Informations- und Kommunikationstechnologien im Bauwesen, Life-Cycle-Cost-Betrachtungen und Instandhaltung für Bauwerke und Infrastruktur, Bau und Betrieb von Transrapid und Hochleistungsbahnen, Risikomanagement und Controlling, Public Private Partnership.

 

Inhalt

Geleitwort 5
Vorwort 7
Inhaltsverzeichnis 9
Abkürzungs- und Indexverzeichnis 15
Formelzeichen 19
1 Einführung 21
2 Das Rad-Schiene-System 27
2.1 Das Rad-Schiene-Prinzip 28
2.2 Die Bedeutung der Eisenbahn in Vergangenheit und Zukunft 30
2.3 Geschwindigkeit und Entfernung 37
2.4 Der ICE 39
2.4.1 Der ICE 1 41
2.4.2 Der ICE 2 42
2.4.3 Der ICE 3 44
2.4.4 Der ICE T 47
2.4.5 Weitere Züge 48
3 Das Magnetschnellbahn-System 51
3.1 Entwicklung der Magnetschnellbahn 51
3.2 Der Antrieb 54
3.2.1 Das Magnetische Feld 55
3.2.2 Schweben und Antrieb beim Transrapid 61
3.3 Die Transrapid-Fahrzeuge 70
3.4 Sonstige Maglev-Fahrzeuge 73
4 Die Transrapidprojekte 75
4.1 Die Versuchsanlage im Emsland 76
4.2 Das chinesische Transrapidprojekt in Shanghai 77
4.3 Aufgegebene Projekte 80
4.3.1 Die Strecke Berlin-Hamburg 80
4.3.2 Der Metrorapid in Nordrhein-Westfalen 81
4.4 Planung des Münchener Transrapidprojektes 83
4.5 Transrapidprojekte weltweit 85
5 Technischer Systemvergleich 89
5.1 Der Fahrweg 89
5.1.1 Die Trassierung 89
5.1.2 Lichtraumprofile und Fahrbahnquerschnitte 106
5.1.3 Die konstruktive Ausbildung des Fahrwegs 114
5.1.4 Sonderbauwerke 132
5.1.5 Materialbedarf 153
5.1.6 Verschleiß und Instandhaltung beim Fahrweg 156
5.1.7 Energieversorgung 161
5.2 Fahrzeuge 163
5.2.1 Komfort 164
5.2.2 Transportkapazität 166
5.2.3 Spezifische Gewichte 168
5.3 Antriebsleistung, Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeiten 171
5.3.1 Spezifische Antriebsleistung und Reibungszahlen 171
5.3.2 Beschleunigungsverhalten und Anfahrzeitzuschläge 175
5.3.3 Höchstgeschwindigkeiten 180
5.3.4 Strecken- und Fahrwiderstand 191
5.3.5 Der Energieaufwand 211
5.4 Betriebliche Aspekte 221
5.4.1 Netzbildung 222
5.4.2 Der Einfluss des Haltestellenabstands 224
5.4.3 Verkehrsangebot und Verkehrsnachfrage 226
5.4.4 Zugfolgen 229
5.4.5 Beförderungskapazität 230
5.4.6 Kuppelbarkeit von Zügen 231
5.4.7 Verschleißverhalten 235
5.5 Ökologische Aspekte 236
5.5.1 Ressourcenverbräuche 236
5.5.2 Schallemissionen 238
5.5.3 Erschütterungen 251
5.5.4 Elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder 254
5.6 Sicherheit 258
5.6.1 Kennzahlen zur Sicherheit 258
5.6.2 Beeinflussung der Sicherheit 260
5.6.3 Systembedingte Sicherheit 261
5.6.4 Konstruktiv-technische Sicherheit 263
5.6.5 Betriebliche und organisatorische Sicherheit 266
6 Wirtschaftlicher Systemvergleich 271
6.1 Allgemeine Gedanken zum wirtschaftlichen Systemvergleich 271
6.2 Methoden der Investitionsrechnung 272
6.2.1 Statische Investitionsrechenverfahren 272
6.2.2 Dynamische Investitionsrechenverfahren 273
6.2.3 Kosten-Erlös- und Kosten-Nutzen-Rechnung 276
6.2.4 Lebenszykluskostenbetrachtungen 277
6.3 Stufen der Kostenermittlung 278
6.4 Kostenartengliederungen 280
6.5 Grobkennzahlen für die Investitionskosten der Infrastruktur 283
6.6 Streckenbezogene Kostenartengliederung 288
6.6.1 Streckenbezogene Kostenkennzahlen der zweiten Ebene für das Rad-Schiene-System 288
6.6.2 Streckenbezogene Kostenkennzahlen der zweiten Ebene für den Transrapid 289
6.7 Kostenkennzahlen für Grobelemente (Dritte Ebene) 293
6.7.1 Grobelemente für die Kostenermittlung von baulichen Anlagen 294
6.7.2 Kostenkennzahlen für die Grobelemente 297
6.8 Investitionskosten für Fahrzeuge 307
6.8.1 Investitionskosten für ICE-Züge 307
6.8.2 Investitionskosten für Transrapid-Züge 309
6.9 Betriebskosten 311
6.9.1 Betriebskosten beim Rad-Schiene-System 313
6.9.2 Betriebskosten beim Transrapid 316
6.10 Erlöse 317
7 Verkehrspolitischer, volkswirtschaftlicher und industriepolitischer Vergleich 321
7.1 Verkehrspolitischer Systemvergleich 321
7.1.1 Mobilität und Verkehr 321
7.1.2 Verkehrspolitik 324
7.1.3 Verkehrsentwicklung und Verkehrspolitik im Personenverkehr 328
7.1.4 Verkehrspolitische Anforderungen an den Hochgeschwindigkeitsverkehr 332
7.2 Volkswirtschaftlicher Systemvergleich 336
7.2.1 Verkehrswirtschaft als Teil der Volkswirtschaft 336
7.2.2 Volkswirtschaftlicher Nutzen des Verkehrs 338
7.2.3 Volkswirtschaftliche Kosten des Verkehrs 344
7.3 Industriepolitischer Systemvergleich 347
7.3.1 Industriepolitische Wirkungen des Verkehrs 347
7.3.2 Innovationen und Entwicklungspotenziale im Hochgeschwindigkeitsverkehr 350
7.3.3 Exportchancen im Hochgeschwindigkeitsverkehr 350
7.3.4 Auswirkungen auf Arbeitsmarkt und Beschäftigung 353
8 Ein gesamtheitlicher Systemvergleich 357
8.1 Methodische Ansätze für Bewertungsverfahren 357
8.1.1 Planungs- und Entscheidungsprozesse in der Verkehrsplanung 357
8.1.2 Kosten-Erlös-Rechnung 359
8.1.3 Kosten-Nutzen-Analyse (KNA) 360
8.1.4 Nutzwertanalyse (NWA) 363
8.1.5 Kosten-Wirksamkeits-Analyse (KWA) 366
8.2 Angewandte Bewertungsverfahren in der Verkehrswegeplanung 369
8.2.1 Gesamtwirtschaftliche Bewertungsmethodik der Bundesverkehrswegeplanung 2003 369
8.2.2 Bewertungsverfahren nach Heimerl 375
8.2.3 Standardisiertes Bewertungsverfahren für den ÖPNV 379
8.3 Weitere Methoden für die Bewertungen 383
8.3.1 Bewertungsverfahren für eine nachhaltige Entwicklung 383
8.3.2 Sensitivitätsanalysen 384
8.4 Angewandte Bewertungsverfahren für Magnetschnellbahnen 386
8.4.1 Bewertung von Magnetbahnsystemen nach Richtlinien der BVWP 386
8.4.2 Szenarioanalyse nach Schellhase 388
8.4.3 Technikwirkungsanalyse nach Hübner et al. 390
8.4.4 Machbarkeitsstudie für Magnetschnellbahnstrecken in Bayern und Nordrhein-Westfalen 393
8.5 Entwicklung einer multikriteriellen Methode 396
8.5.1 Randbedingungen für den Systemvergleich 396
8.5.2 Methodische Vorgaben für den gesamtheitlichen Systemvergleich 398
8.5.3 Klassifikation und Eignung der vorgestellten Verfahren 400
8.5.4 Varianten von Nutzwertanalysen 402
8.5.5 Grundkonzept der multikriteriellen Methode für den gesamtheitlichen Systemvergleich 403
8.6 Ergebnis des gesamtheitlichen Systemvergleichs 405
9 Zusammenfassung und Ausblick 413
Literatur 419
Schlagwortverzeichnis 437

Textauszug

5 Technischer Systemvergleich (S. 69-70)

Verschiedene Verkehrssysteme unterscheiden sich in einer Vielzahl von Parametern. In der Diskussion um die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Systeme, wie dies der Transrapid und die Rad-Schiene-Hochgeschwindigkeitsbahn darstellen, werden häufig singulär einzelne Parameter verglichen. Generell sind solche Betrachtungen sehr wichtig, wenn spezifische Fragen zu beantworten sind. Für eine Gesamtbeurteilung der Vorteilhaftigkeit der beiden Systeme müssen die Einzelparameter in ein Gesamt- Beurteilungsmodell eingebunden werden. Dies erfolgt im vorliegenden Buch im Kapitel 8.

In den nachfolgenden Kapiteln werden jeweils Einzelaspekte der beiden Verkehrssysteme singulär miteinander verglichen. In vielen Fällen wird dabei Breimeier aus seinem Buch „Transrapid oder Eisenbahn" zitiert. Breimeier lehnt fast kategorisch den Transrapid als neues Verkehrssystem neben der Eisenbahn ab. Hier soll jedoch versucht werden, die einzelnen Argumente weiter zu vertiefen. Der Leser soll in die Lage versetzt werden, sich selbst ein Urteil zu bilden. In einigen Fällen werden die Hintergründe so dargestellt, dass auch auf die physikalischen Grundlagen eingegangen wird. In vielen anderen Fällen müssen weiterführende Quellen zitiert werden. Eine vertiefte Überprüfung ist häufig nicht möglich. Der geneigte und interessierte Leser mag sich im weiteren Literaturstudium weiterführende Details erarbeiten.

5.1 Der Fahrweg

5.1.1 Die Trassierung

Falls eine spurgebundene Fahrbahn zwischen zwei Orten trassiert werden soll, ist die kürzeste Verbindung zwischen diesen beiden Punkten, die Gerade, vorzugsweise auszuwählen. Jedoch gibt es vielfältige Einschränkungen. So können beispielsweise Städte, Seen, Berge oder Naturschutzgebiete auf dieser Geraden liegen. Diese müssen meist umfahren werden. Bei der Trassierung sind raumordnerische, umwelt- und naturschutzrechtliche, betriebswirtschaftliche und volkswirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen. Unter diesen Randbedingungen soll das Ziel erreicht werden, ein günstiges fahrdynamisches Verhalten sicherzustellen und dabei die wirtschaftlichen Belange zu berücksichtigen, die sich aus den Investitions- sowie den Betriebskosten ableiten lassen und in Lebenszykluskosten- Betrachtungen (Life Cycle Cost Analysis) dargestellt werden können.

5.1.1.1 Trassierung im Lageplan beim Rad-Schiene-System

Als Trassierungselemente wurden bei der Eisenbahn ursprünglich nur die Gerade und der Kreisbogen benutzt. Bei der Befahrung einer derartig trassierten Strecke ergibt sich jedoch beim Übergang zwischen den beiden Trassierungselementen ein plötzlicher Querruck, so dass heute allgemein Übergangsbögen verwendet werden. Beim Befahren einer Kurve ergibt sich durch die Trägheit des Körpers eine Zentrifugalkraft, die durch die nach innen gerichtete Zentripetal- oder Radialkraft kompensiert werden muss. Hierzu wird die Fahrbahn geneigt. Die Trassierungsregeln ergeben sich aus Vorgaben der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) oder aus der TSI Infrastruktur 107. Danach sind Überhöhungen des äußeren Gleises im Vergleich zum inneren zum Ausgleich der Zentrifugalkraft erlaubt. Die DB AG kippt nicht die Gleisebene wie international üblich in der Mitte, sondern wendet die sog. Innenranddrehung an, bei der das äußere Schiene angehoben wird, während die innere Schiene auf der ursprünglichen Höhe verbleibt. Beim Transrapid dagegen wird die Fahrbahnebene um ihre Mittelachse gedreht, so dass die Kurveninnenseite abgesenkt und die Außenseite angehoben wird. 108 Die nach der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) maximal zulässige Überhöhung gibt Fengler mit u = 180 mm an (entsprechend einem Winkel von 6,9 °). 109 Gemäß TSI Infrastruktur 110 sind Überhöhungen mit u = 200 mm (entspricht einem Winkel von 7,7°) zulässig, wenn es sich um ein Gleis ausschließlich für den Personenverkehr handelt.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 17.12.2005
• Reihe/Serie: VDI-Buch
• Reihe/Serie: VDI-Buch
• Zusatzinfo: XX, 428 S.
• Verlagsort: Berlin
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Sozialwissenschaften ► Politik / Verwaltung
• Themenwelt: Technik ► Bauwesen
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Bahn • Hochgeschwindigkeitssystem • Hochleistungsbahn • ICE • Maglev • Magnetschnellbahn • Magnetschwebebahn • Magnetschwebetechnik • Rad-Schiene-System • Technischer Systemvergleich • Transrapid • Transrapidprojekte • Verkehr • Verkehrssystem • Wirtschaftlicher System • Wirtschaftlicher Systemvergleich
• ISBN-10: 3-540-28335-8 / 3540283358
• ISBN-13: 978-3-540-28335-5 / 9783540283355