De Magneetzweeftrein: Het transport van de toekomst?
Michael Deboeure
Promotor: M. Rampelbergh
6 Wetenschappen-Wiskunde 2010 - 2011 (Lyceum Linkeroever, SN)
Inhoudopgave
1 Voorwoord
2 Inleiding
3 Ontstaan
3.1 Magnetisme
3.1.1 Magnetische kracht
3.1.2 Magnetisch veld
3.1.3 Magnetische flux
3.2 Lineaire motor
3.3 Elektromagnetische Suspensie (EMS)
3.4 Elektrodynamische Suspensie (EDS)
3.5 Actieve – Passieve Baan
3.5.1 Actieve baan
3.5.2 Passieve baan
3.6 Inductrack
4 Toepassingen
4.1 Transrapid methode
4.1.1 Systeem
4.1.2 Remmen/Noodstop
4.1.3 Baan
4.2 JR-Maglev methode
4.2.1 Systeem
4.2.2 Remmen/ Noodstop
4.2.3 Baan 1
4.3 Chubu HSST methode
4.3.1 Systeem
4.3.2 Gelijkende systemen
4.4 Andere toepassingen (in de toekomst)
4.4.1 Magneetrail
4.4.2 Magneetvrachtwagens
4.4.3 Elektromagnetisch cargo transport
5 Ontwikkelaars en Investeerders
5.1 Transrapid Consortium
5.1.1 Siemens
5.1.2 Thyssens-Krupps
5.2 JR-Maglev
5.2.1 Central Japan Railway Company of JR central
5.2.2 Railway Technical Research Institute of RTRI
5.3 Chubu HSST Development Coorperation
5.4 Rotem Urban Maglev
5.5 General Atomics
5.6 CNR Tangshan Railway Company (TRC)
5.7 American Maglev
5.8 Mogelijke toekomstige investeerders
6 Impact op de toekomst
6.1 Sociaaleconomisch
6.2 Ecologisch
6.2.1 Luchtvervuiling
6.2.2 Verbruik
6.2.3 Geluidspollutie
6.2.4 Magnetische pollutie
6.2.5 Oppervlakte inname
6.2.6 Onderhoud
6.3 Tegenover huidig transport
6.3.1 Maglev tegenover gemotoriseerd weg transport
6.3.2 Maglev tegenover trein
6.3.3 Maglev tegenover vliegtuig
7 Huidige Routes
7.1 Commercieel
7.1.1 Uitgewerkt voorbeeld: Sjanghai Luchthaven Link, China
7.1.2 Linimo, Nagoya, Japan
7.1.3 Daejong Rotem Maglev, Zuid-Korea
7.2 Test Terreinen
7.2.1 Emsland, Duitsland
7.2.2 Yamanashi, Japan
7.2.3 Andere
7.3 Gesloten en/of afgebroken
7.3.1 M-Bahn, Berlijn, Duitsland
7.3.2 Birmingham Maglev
7.3.3 Andere
8 Toekomstige plannen en projecten
8.1 Europa
8.1.1 UK Ultraspeed (TR)
8.1.2 Randstadrapid (TR)
8.1.3 Pan-Europa maglev (TR)
8.1.4 Swissmetro
8.2 Azië
8.2.1 Mentougou line (Metro van Peking S1) (Tangshan RC)
8.2.2 Incheon luchthaven link (Rotem)
8.2.3 Chuo Shinkansen (Tokyo – Osaka Maglev) (JR)
8.2.4 Mumbai – Delhi regio Maglev (TR)
8.2.5 Tehran – Mashdad Maglev (TR)
8.3 Amerika
8.3.1 Baltimore-Washinghton Maglev Project (TR)
8.3.2 Pennsylvania Maglev Project (TR)
8.3.3 California-Nevada Superspeed Maglev Project (TR)
8.3.4 Atlanta – Chattanooga Maglev Project (TR)
8.3.5 Aerotrem (TR)
9 Besluit
10 Bronnen
1 Voorwoord
Mijn fascinatie voor modern vervoer is al aanwezig sinds kinds af aan. Het onderwerp magneetzweeftreinen leek me dan ook heel interessant. Ik was daarom zeer verheugd dat ik mijn eindwerk kon maken over de magneetzweeftrein. Het maken van dit eindwerk heeft me enorm geboeid. Het heeft me tevens veel bijgebracht over het gekozen onderwerp dat ik anders nooit zou hebben ontdekt. Ik hoop dat u hetzelfde gevoel zal overhouden bij het lezen van dit eindwerk.
Verder zou ik alle personen willen bedanken die bijgedragen hebben tot de realisatie van dit eindwerk.
(Noot: Dit eindwerk is afgewerkt op 30/05/2011, sommige informatie in dit eindwerk kan ondertussen al achterhaald zijn. Check voor zekerheid de bronnen onderaan!)
2 Inleiding
Transport heeft doorheen de eeuwen een evolutie doorgemaakt. De mens, de gebruiker van dat transport, begon hierbij met niets meer dan de natuurkrachten en andere levende wezens om zich te behelpen vooruit te komen. Ze waren natuurlijk traag en inefficiënt, waardoor men al snel op zoek ging naar betere en snellere vervoermiddelen. Deze vooruitgang ging gepaard met een sterke technologische evolutie. We zitten nu in het stadium waarin magneetzweeftreinen op de rand van de doorbraak staan. Een technologie die het transportlandschap grondig kan veranderen.
Magnetische levitatie/voortstuwing is een vrij nieuwe technologie die momenteel nog zeer onbekend is. Ze biedt echter verscheidene nieuwe mogelijkheden die ik aan de hand van volgende vragen zal onderzoeken:
• Wat is het concept van de magneetzweeftrein en zijn er verschillende?
• Wat zijn de voor- en nadelen tegenover het hedendaagse transport?
• Welk zijn de huidige routes die al in dienst zijn gesteld?
• Welke bedrijven houden zich bezig met de productie en ontwikkeling van de magneetzweeftrein? Wie zijn de mogelijke investeerders?
• Wat zijn de huidige toekomstplannen en projecten voor magneetzweeftreinen?
Dit eindwerk probeert op deze vragen een gepast antwoord te geven. Hierbij wordt rekening gehouden met het mogelijke potentieel dat de magneetzweeftrein heeft als toekomstig vervoermiddel.
Opmerking: We gebruiken het begrip ‘Maglev’ als synoniem voor magneetzweeftrein. Het is de afkorting van magnetische levitatie maar wordt voor het vlot leesbaar maken van de tekst gebruikt als synoniem.
3 Ontstaan
Hermann Kemper (1892-1977), een Duitse ingenieur, wordt beschouwd als de bedenker van het basisconcept rond Maglevs. Hij ontdekte immers in het jaar 1922 als eerste een manier om treinen magnetisch te leviteren. Dit zou leiden tot het door hem op 14 augustus 1934 verkregen Duitse patent voor deze soort treinen. De tekst van het Patent luidde: “een monorail voertuig zonder wielen, dat zweeft d.m.v. een magnetisch veld (nr: 643316)”. Hij zou verder onderzoek verrichten naar Maglevs en aan de basis liggen van de huidige Maglevtechnologie. De wereldoorlog zorgde er echter voor dat het onderzoek moest worden stopgezet waardoor het in de vergetelheid raakte. Het onderzoek kwam echter in de jaren ’60 terug op gang, door de vraag naar nieuwe transportmiddelen als maar feller werd. Zowel in Japan als Duitsland werd met vooral steun van de overheid baanbrekend onderzoek gedaan naar magnetische levitatie en voortstuwing met zowel elektromagneten als supergeleiders. Bewijzen van het succesvol onderzoek waren de geslaagde tests met de ‘experimentele Maglev’ (MSL200)in Japan en de ‘principle vehicle’ in Duitsland. Beide landen zouden over meer dan 40 jaar lang intensief onderzoek doen naar Maglev om er een toepasbaar transportsysteem van te maken. In Duitsland ging de investering in Maglevtechnologie anders dan in Japan. Hier was het vooral de staatsspoorwegen die er in investeerde, in Duitsland kwam het onderzoek bij twee privé bedrijven: MBB (Messerschmitt-Bölkow-Blohm) en Krauss Maffei. In 1978 gingen beide bedrijven samen over in het Transrapid consortium. In Japan zou na het privatiseren van de spoorwegen het onderzoek naar JR-Central gaan.
3.1 Magnetisme
Men weet dat een magneet twee polen heeft, een positieve en een negatieve. Als men twee magneten als proef in de buurt van elkaar brengt, stelt men vast dat ze een kracht op elkaar uitoefenen. Men neemt echter ook waar dat gelijke polen elkaar afstoten en ongelijke polen elkaar aantrekken. Het is dit mechanisme dat magnetisme genoemd wordt. Er zijn verscheidene soorten magneten: elektromagneten (zie 4.3), gekoelde supergeleiders (zie 4.4) en stoffen die al van zichzelf magnetisch zijn en wetenschappelijk permanente magneten worden genoemd. Niet onbelangrijk is hier bij te vermelden dat magneten ijzeren voorwerpen aantrekken.
3.1.1 Magnetische kracht
De kracht die magneten uitoefenen is enorm krachtig. Daarom is het mogelijk om zware objecten zoals Maglevs veilig te versnellen tot hoge snelheden (>500 km/h). De kracht wordt gedefinieerd in de volgende formule:
F=Qvβ sin θ
F: magnetische kracht(N), Q: lading (C), v: snelheid (m/s), β: magn. veld (T), θ: hoek (°)
3.1.2 Magnetisch veld
Een magnetisch veld is een veld in de ruimte rond een magneet waarin een kracht wordt uitgeoefend op lading. De veldlijnen van dit veld lopen telkens van de Noordpool naar de Zuidpool. Het magnetisch veld wordt als volgt gedefinieerd:
β=µ0r/4πI
β: magn. veld (T), µ0: permeabiliteit cont. , I: elektr. Stroom (A), r: afstand (m)
3.1.3 Magnetische flux
De hoeveelheid magnetisme dat er zich op een oppervlakte bevindt, wordt gemeten door de magnetische flux. Formule:
ΦE= βA cos θ
ΦE: magn. Flux (Wb), β: magn. veld (T), A: oppervlakte (m2), θ: hoek (°)
3.2 Lineaire motor
De lineaire motor is simplistisch uitgebeeld eigenlijk een roterende elektromotor die uitgerold is. Waar de elektromotor een rotor roterende bewegingen laat maken gebeurt er bij een lineaire elektromotor een beweging langs een vlak.
Een lineaire aandrijving bestaat uit meerdere spoelen in een spoelunit (of motor genoemd). Door het veranderen van de stroomfasen in deze spoelen wordt een beweging gecreëerd op het magnetisch object langs de baan van de spoelen. De snelheid waarmee deze faseveranderingen plaatsvinden (uitgedrukt in Hz)bepaalt hoe snel het object zich voortbeweegt langs de baan. De stroomsterkte (uitgedrukt in A) is dan weer noodzakelijk voor de kracht die de motor nodig heeft om deze versnelling te verwezenlijken. Zo zal bij een helling een grotere stroomsterkte nodig zijn om dezelfde snelheid aan te houden.
Men onderscheidt twee types van lineaire motoren: hoge acceleratie motoren en lage acceleratie motoren. Echter vereisen lineaire motoren voor hoge acceleratie zoveel energie en een te sterk magnetisch veld om bij Maglev’s te gebruiken, daarom gebruikt men alleen lage acceleratie motoren.
Binnen de categorie lage acceleratie motoren gebruikt Maglev vooral lineaire synchroon motoren. Ze zijn vooral populair door hun klein oppervlak, hoge snelheid, goede betrouwbaarheid en laag onderhoud.
3.3 Elektromagnetische Suspensie (EMS)
EMS is het magnetische leviteren van een object d.m.v. het constant veranderen van de sterkte van een magnetisch veld. Men doet dit door de elektromagneten te laten fluctueren. Via computers en sensoren kan vervolgens een veilige hoogte tussen het voertuig en de baan worden bekomen, dit maakt hiervan een complex systeem. EMS kan niet gebruikt worden tijdens enorm slecht weer.
Elektromagneten
Een elektromagneet bestaat voornamelijk uit een ferromagnetische kern waar rond een spoel is gewikkeld. Als men een elektrische stroom door de spoel stuurt, zal de kern magnetisch worden en dit blijven totdat de stroom terug wordt uitgeschakeld.
3.4 Elektrodynamische Suspensie (EDS)
EDS is een vorm van magnetisch levitatie waarbij sprake is van beweging tussen twee magnetische objecten. De alternerende magnetische polen in de baan worden aangetrokken of afgestoten door een permanent magneet in het bewegend object dat langs de baan beweegt. Als deze alternatie snel genoeg op elkaar volgt, kan het object stabiel blijven zweven over de baan. Omdat het object dus eerst een snelheid moet hebben om een levitatie te ondergaan moet het eerst versneld worden op een andere manier (meestal gebeurd dit met wielen). Omdat de levitatie dichter bij de baan kan plaatsvinden dan bij EMS is het mogelijk om hogere snelheden te bekomen.
Supergeleiders
Een supergeleider is een materiaal dat beneden een bepaalde temperatuur de stroom zonder verlies geleidt. Hierbij is geen spanning nodig of weerstand aanwezig. Wel wordt er een magnetisch veld opgewekt, dat als permanente magneet kan functioneren. Omdat deze eigenschappen pas bij enorme lage temperaturen voorkomen, moeten de supergeleiders met stikstof of helium afgekoeld worden (tot minder dan 80 K).
De samenstelling van de supergeleiders in de JR-Maglevs is van de vorm: YBa2Cu3O7
3.5 Actieve – Passieve Baan
Voor de voortstuwing bij magneetzweeftreinen kan men de lineaire motor zowel in de baan als in het voertuig plaatsen. Beiden hebben een aantal voor- en nadelen om toegepast te worden.
3.5.1 Actieve baan
Bij een actieve baan zitten de lineaire motors in de baan aanwezig. Dit heeft als voordelen dat de Maglev lichter en sneller zal zijn. De nadelen zijn dan weer hogere aanlegkosten, iets hoger energie verbruik en meer onderhoud.
3.5.2 Passieve baan
Bij een passieve baan zit de lineaire motor in de Maglev zelf. Hierdoor zullen de infrastructuur- en exploitatiekosten lager liggen, maar zijn de voertuigen een stuk zwaarder en trager. Een passieve baan maakt het ook mogelijk om gebruik te maken van hybride Maglev’s.
3.6 Inductrack
Bij Inductrack bestaat de baan uit dicht op elkaar gelegen elektrische circuits. Als een permanent magneet zich met een lage snelheid (2km/h)voortbeweegt ontstaat er een elektrische stroom in de circuits van de baan. Deze elektrische stroom genereert vervolgens een magnetisch veld dat de permanente magneet zal afstoten. Hiermee kan een stabiel systeem bekomen worden. Het object waar de permanente magneet aan vast zit kan vervolgens met een lineaire motor versneld worden. Deze technologie is ontdekt door de Lauwrence Livermore National Laboratories en wordt sinds 2000 onderzocht door General Atomics.
4 Toepassingen
4.1 Transrapid methode
4.1.1 Systeem
De Transrapid maakt gebruik van elektromagnetische suspensie (EMS) om een magnetisch veld te genereren. De magneten zitten volledig onder de ladingcomponent (1) en bestaan uit twee delen: de geleidingsmagneet (8) en de ondersteuningsmagneet (7). Ze zijn opgesteld in een hoek van 90° tegenover elkaar aan een steunbeugel (2) die rond de baan (10)zit. Via een controlesegment (4)in de trein wordt de hoogte tot de baan constant gehouden rond 10mm. Tussen de ladingcomponent en de magneten van de trein zit een dwarsligger (3)waarin vering en magnetisch isolerend materiaal zit, dit om het comfort van de passagiers te optimaliseren. De Transrapid wordt van energie voorzien door een stroomdraad langs de zijkant van de baan.
4.1.2 Remmen/Noodstop
Om af te remmen wordt de lineaire motor gebruikt net als bij de voortstuwing. Nu wordt er echter geen energie meer toegevoegd, maar terug opgenomen. De trein remt af doordat het magnetisch veld nog altijd voortbeweegt met de trein mee en deze via de motors word afgeremd. Hieruit kan mogelijk ook energie gehaald worden als de elektromotoren omgevormd kunnen worden om dienst te doen als dynamo.
Als de stroomtoevoer door toedoen van een panne vanuit de baan wegvalt, zal bij hoge snelheden het magnetisch veld in stand worden gehouden. De zijmagneten (ondersteuning) zullen vervolgens dichter bij de baan geplaatst worden waardoor een remmend effect ontstaat. Als de Transrapid genoeg vertraagd is, zal er terug energie nodig zijn om het magnetisch veld in stand te houden, deze stroom zal worden geleverd door noodbatterijen in het voertuig. De Transrapid zal tot stilstand komen op speciale voetstukken (5), die het gewicht van de trein kunnen dragen.
4.1.3 Baan
De actieve baan die de Transrapid gebruikt is T-vormig. Ze bestaat uit betonnen of stalen pilaren waarop een dwarsligger wordt bevestigd met aan de uiteinden een metalen strook. Aan de onderkant van deze strook bevindt zich de lineaire motor, waarvan de spoelen in de metalen strook zijn verweven.
De baan van de Transrapid kan zowel op grondniveau, over bruggen en door tunnels aangelegd worden. Verder kan de baan een hellingspercentage hebben van 10 % en in de bochten kantelen tot 12°. Voor de wissels worden elastische stalen balken gebruikt die door externe motors in hun plaats worden gezet. In de toekomst kunnen er misschien zonnepanelen op de baan worden gemonteerd om energie op te wekken die de exploitatiekosten zouden kunnen drukken.
4.2 JR-Maglev methode
4.2.1 Systeem
De JR-Maglev maakt gebruik van elektrodynamische suspensie (EDS) om een magnetisch veld te creëren. De supergeleiders die voor dit magnetisch veld instaan, zitten aan de zijkanten van de Maglev bevestigd. Doordat EDS een beginsnelheid nodig heeft om in werking te treden zijn er aan de onderkant en zijkanten wielen geplaatst. Als deze de Maglev naar een snelheid van groter dan 150 km/h hebben gebracht, gebruik makende van de lineaire motoren in de baan, worden ze ingetrokken en neemt EDS het over. Om de supermagneet die hiervoor nodig is af te koelen wordt er bij JR-Maglev gebruik gemaakt van het kostbaar goedje vloeibaar helium. Om een zo klein mogelijke luchtweerstand en geluidsniveau te hebben, gebruikt JR-Maglev een zeer speciale vormgeving.
4.2.2 Remmen/ Noodstop
Om te remmen vanaf hoge snelheden gebruikt de JR-Maglev ook zoals de Transrapid zijn magneten om een remeffect te creëren. Hierbij wordt de koeling van de magneten in stand gehouden door noodbatterijen in het voertuig. Als de Maglev dan vervolgens vertraagd is tot onder 150 km/h nemen de wielen met hun schijfremmen het verder over. Ook zal er gebruik worden gemaakt van luchtremmen, dit zijn panelen die uit het dak schuiven en daarmee extra luchtweerstand creëren.
4.2.3 Baan
De actieve baan van de JR-Maglev is U-vormig. De spoelen van de elektrische motor zitten hierbij in de wanden van de baan. De baan bevat ook sporen om de wielen van de Maglev bij lage snelheden te dragen. De baan kan net zoals bij de Transrapid op grondniveau, over bruggen en door tunnels worden aangelegd. Dit type baan is echter zwaarder, ze vereist meer grond en kan maar een maximum stijgingspercentage van 6% aan.
4.3 Chubu HSST methode
4.3.1 Systeem
De CHSST Maglev maakt net zoals bij de Transrapid gebruik van elektromagnetische suspensie (EMS) om een magnetisch veld te genereren. Dit systeem is echter niet gemaakt om hoge snelheden te behalen (max. 120 km/h). Met de lineaire motor ingebouwd in de trein is dat immers niet mogelijk. Elektromagneten zijn onderaan de Maglev bevestigd en worden door sensoren en computers ingesteld om de optimale hoogte tussen baan en trein te behouden. De baan is gelijkend op die van de Transrapid (zonder lineaire motor wel te verstaan). De stroomvoorziening wordt geregeld door een pantograaf die over de baan beweegt of door batterijen bij stroomstoringen.
4.3.2 Gelijkende systemen
Andere bedrijven die onderzoek gedaan hebben naar lage snelheid Maglev’s (zoals: American Maglev, Tangshan Railway Company en Hyundai Rotem) zijn allemaal individueel tot een soort gelijk systeem gekomen als dat van CHSST. Omdat CHSST als enige al een commerciële lijn in gebruik heeft gesteld, wordt ze hier vernoemd.
4.4 Andere toepassingen (in de toekomst)
4.4.1 Magneetrail
Dit is een systeem waarbij de spoorweg van een conventionele spoorlijn wordt voorzien van een lineaire motor. Doordat onder een trein een permanente magneet wordt aangebracht kan de lineaire motor voor voortstuwing zorgen. Dit kan dienen om treinen een helling op te krijgen, te versnellen of bij dieseltractie zonder enige vorm van emissie door tunnels en stedelijke gebieden te rijden. Dit systeem wordt al toegepast in de voortstuwing van metrotreinen in o.a. Nagoya, Japan.
4.4.2 Magneetvrachtwagens
Dit is een systeem waarbij onder een vrachtwagen een permanente magneet wordt aangebracht die zou worden voortgestuwd door een lineaire motor in de weg. Dit zou in theorie een oplossing kunnen bieden voor de vervuiling en verkeersopstoppingen die de vrachtwagens veroorzaken. In de praktijk is dit systeem onuitvoerbaar. Er zou een complex communicatie netwerk moeten worden opgezet tussen alle voertuigen op de weg, omdat de vrachtwagens die worden voortgestuwd allemaal aan dezelfde snelheid zullen rijden en dit kan problemen geven. Ook is de magneet extra ballast als de vrachtwagen gewoon met zijn dieselmotoren rijdt.
4.4.3 Elektromagnetisch cargo transport
Dit is een systeem waarbij een netwerk van magneetbanen wordt aangelegd waarop kleine Maglev units containers vervoeren van de ene naar de andere terminal. Dit autonome, computergestuurde systeem is zeer flexibel in de aanleg en neemt weinig plaats in. Het zou de verkeersproblemen rond industriegebieden doen afnemen, maar het blijft een zeer complexe en vooral dure oplossing.
5 Ontwikkelaars en Investeerders
5.1 Transrapid Consortium
De Transrapid international GmbH is een consortium van Siemens en Thyssen-Krupp, Het bedrijf legt zich volledig toe op het onderzoeken en produceren van magneetzweeftreinen en de daarbij behorende faciliteiten. De belangrijkste faciliteit van het bedrijf ligt in Emsland Duitsland, de hoofdzetel is gelegen in München. Het in 1978 opgericht bedrijf heeft samen met universiteiten en werkgroepen grondig onderzoek geleverd naar magnetische levitatie en voortstuwing. Het bedrijf kondigde in 1991 aan dat het Maglevsysteem klaar was voor productie en commerciële dienst. Het zou tot 2003 duren vooraleer dit ook echt werkelijkheid werd.
5.1.1 Siemens
Siemens is een Duitse multinational die zich vooral bezighoudt met elektrotechniek en elektronica. Voor ons is alleen het departement ‘Mobility’ van belang. Dit deel van Siemens staat vooral in voor het produceren van rollend materieel en spoorweg infrastructuur. Bekende producten van Siemens zijn: de ‘Valero’, ingezet als ICE 3 op het Duitse hogesnelheidsnet en het VAL-systeem (Véhicule Automatique Léger), een door computer gestuurde op banden rijdende metro. Voor de Transrapid staat Siemens vooral in voor de productie van voertuigen, het aandrijfsysteem, voeding, het besturingsysteem, communicatie technologie en de magneetbaan.
5.1.2 Thyssens-Krupps
Thyssens-Krupps is ook een Duitse multinational die we vooral kennen van hun roltrappen en liften. Het bedrijf heeft in zijn bestaansgeschiedenis een grote expertise opgebouwd in verscheidene technologische domeinen. Thyssen-Krupp is bij Transrapid verantwoordelijk voor de voertuigen, voortstuwing onderdelen en baan apparatuur.
5.2 JR-Maglev
JR-Maglev zijn de door de ‘Central Japan Railway Company’ en’ Railway Technical Research Institute’ ontwikkelde magneetzweeftreinen. De belangrijkste onderzoeken worden verricht op de Yamanashi-testfaciliteit. Al sinds 1970 wordt er intensief onderzoek gedaan naar transport door magnetisme. Sinds 1990 wordt het project ook financieel gesteund door de overheid, wat het verdere onderzoek voor commerciële exploitatie sterk bevorderd heeft. Vanaf 2013 zou het testen afgerond zijn en zou het systeem klaar zijn voor gebruik. Het is in eerste instantie bedoeld om nieuwe lijnen te bouwen tussen grote steden voor snel en comfortabel transport en aanvulling op het ‘Shinkansen’ kogeltrein netwerk, later kan het dan dit netwerk gaan vervangen.
5.2.1 Central Japan Railway Company of JR central
Na het privatiseren van de ‘Japan National Railway’ in 1987, werd het bedrijf in 7 delen opgedeeld. 6 hiervan waren spoorwegmaatschappijen die elk een deel van Japan kregen toegewezen om passagier diensten te exploiteren. JR Central was één van die zes, het kreeg het gebied rond de miljoenenstad Nagoya toegewezen, deze stad is immers ook het belangrijkste knooppunt van het bedrijf. Buiten verscheidene regionale lijnen exploiteert JR Central ook de ‘Tokaido Shinkansen’, de hogesnelheidslijn tussen Tokyo, Kyoto, Nagoya en Osaka. Dit is de drukste hogesnelheidslijn ter wereld, met een capaciteit van 400000 reizigers per dag.
5.2.2 Railway Technical Research Institute of RTRI
RTRI, opgericht in 1968, is een onderzoeksorganisatie die onderzoek doet naar spoorweg gerelateerde zaken. De organisatie wordt gefinancierd door de staat en de geprivatiseerde spoorwegen van Japan. Ze staat voornamelijk in voor de verbetering van veiligheid en rendabiliteit van de huidige spoorwegtechnologieën. Ze voeren o.a. onderzoek naar aardbeving alarm installaties, systemen voor opsporing van obstakels op het spoor, verminderen van energiegebruik van het railtransport, geluidsbarrières en het verminderen van vibratie in de trein.
5.3 Chubu HSST Development Corperation
CHSST is een consortium van de Aichi overheid, de Nagoya spoorwegen en de HSST corperation die zich vooral gevestigd heeft in de regio rond Nagoya. Het werd in 1972 opgericht door Japan Airlines, dat Maglev technologie wilde gebruiken om centra van steden vlotter met hun luchthavens te verbinden. Rond 1990 zou Japan Airways zich teruggetrokken hebben uit het bedrijf dat zich vervolgens meer richtte op het sneltransport in stedelijke omgevingen d.m.v. magnetisme. Buiten enkele exhibitielijnen tijdens tentoonstellingen is de belangrijkste verwezenlijking van het bedrijf tot nu toe de Linimo in Aichi, dat deel uitmaakt van de metro van Nagoya.
Aichi regio:
Aichi wordt met zijn 10 miljoen inwoners beschouwd als het economisch/industrieel kloppend hart van Japan. Het is hier dan ook dat je de grote internationals zoals Toyota, Sony, Suzuki en Mitsubishi terugvindt. De vraag naar transport is hier enorm groot en dat is ook waar CHSST wil inspelen. Het internationale belang van de regio werd duidelijk gemaakt door de wereldtentoonstelling van 2005.
5.4 Rotem Urban Maglev
Rotem is een onderdeel van de Hyundai groep. Deze tak van de groep staat in voor het onderzoeken en bouwen van railtransport, militaire toepassingen en assemblagefaciliteiten. Sinds 1988 onderzoekt het bedrijf Maglevs voor toepassing in stedelijke omgeving. Het gebruikte systeem is gelijkend op dat van CHSST.
Hyundai
Hyundai is een holding van bedrijven in verscheidene sectoren die allemaal opgericht zijn in Zuid-Korea. De bekendste tak van het bedrijf is de autobouw, maar ze zijn ook belangrijke spelers in scheepsbouw, zware industrie, bouw en warenhuizen.
5.5 General Atomics
General Atomics is een Amerikaans bedrijf dat zich gespecialiseerd heeft in kernenergie en hoogtechnologische toepassing voor zowel militaire als civiele doeleinden. Het bedrijf is sinds 2000 bezig met het onderzoek van magnetische levitatie d.m.v. inductrack. Het belangrijkste onderzoekcentrum van het bedrijf is gelegen in San Diego, CA, USA.
5.6 CNR Tangshan Railway Company (TRC)
Tangshan, een stad ten Oosten van Peking, heeft de hoofdzetel van de oudste treinproducent in China. In 1881 produceerde het bedrijf de eerste Chinese stroomtrein en in 1999 was het de laatste producent ter wereld van stoomtreinen voor industrieel gebruik. Het bedrijf werkt tegenwoordig nauw samen met Siemens. Hieruit vloeien vooral hogesnelheidstreinen voort die gelijken op Europese modellen, maar die voor de Aziatische markt bedoeld zijn. Het bedrijf ontwikkelt al enkele jaren een Maglev voor stedelijk gebruik, die zijn eerste toepassing zal kennen in Peking.
5.7 American Maglev
Nadat in de jaren ’90 de Olympische Spelen waren toegewezen aan Atlanta ontstond de vraag naar nieuwe transportmethoden om grote massa’s te vervoeren. De American Maglev of Florida Inc. werd in 1994 opgericht en moest op een testbaan in Edgewater, Florida een rendabel Maglev systeem uitbouwen. Maar de subsidiekraan werd door de overheid dicht gedraaid in 2001, waardoor het bedrijf zijn naam in American Maglev veranderde en private investeerders zocht. Vervolgens week het bedrijf uit naar Powder Springs, Georgia, waar zich nu de testbaan bevindt. Hierop wordt een stedelijke Maglev ontwikkeld die vooral voor de Amerikaanse markt is bedoeld
5.8 Mogelijke toekomstige investeerders
Door de als maar groter wordende bekendheid van Maglev als transportmiddel is het te voorspellen dat het aantal potentieel investeerders alleen maar zal toenemen. Toch is hier een kanttekening bij te maken. Ik verwacht twee tendensen: één op korte en één op langere termijn.
Op korte termijn voorspel ik dat omwille van de kostprijs Maglevtechnologie alleen als paradepaardje zal worden gebruikt. Het is daarom vooral weggelegd voor kapitaalkrachtige en politiek eensgezinde staten die zich d.m.v. deze technologie in de kijker willen zetten. China is hier het duidelijkste voorbeeld van.
Op langere termijn (10 jaar en meer) zal door de technologische vooruitgang de kostprijs drastisch verlagen, hierdoor zal Maglev toepasbaar zijn over heel de wereld. Staten zullen het kunnen gebruiken om hun belangrijkste centra met elkaar te verbinden. Waarschijnlijk zullen geprivatiseerde bedrijven magneetbanen gaan uitbaten, denk hier aan luchtvaartmaatschappijen die hun vluchten over korte afstand zien verdwijnen door Maglev. Ook valt te verwachten dat de industrie zich niet onbetuigd zal laten. Buiten het snelle vervoer van personen, komt het vrachtvervoer ook in de kijker dat door het snelle transport met Maglev een metamorfose kan ondergaan.
6 Impact op de toekomst
6.1 Sociaaleconomisch
De transportgeschiedenis leert ons dat er bij het introduceren van een nieuwe technologie op grote schaal een sociaaleconomische impact te verwachten valt. Mocht dit het geval worden voor Maglev dan kunnen we op verscheidene vlakken grote veranderingen verwachten.
Op economisch vlak is een groei van de economie te verwachten door de inplanting van een Maglev systeem. Materialen en mensen zullen sneller en efficiënter verplaatst kunnen worden. Afgelegen gebieden kunnen verbonden worden met de globale markt waardoor de globalisering van de wereldmarkt in de hand wordt gewerkt. Hopelijk ontstaat er hierdoor een concurrentiestrijd tussen deze verbonden regio’s die zal leiden tot lagere prijzen voor goederen.
Op sociaal vlak kan Maglev verscheidene culturen beter met elkaar verbinden, wat de internationalisering van de maatschappij in de hand werkt. De culturele mix die hierdoor ontstaat, zal een positieve uitstraling hebben op de maatschappij, waardoor er hopelijk een grotere verdraagzaamheid zal optreden tussen verschillende bevolkingsgroepen.
Om een project met deze omvang op te zetten, zal er een zekere politieke wil aanwezig moeten zijn. Dit niet alleen om budgettaire redenen maar ook om samenwerking te bekomen op internationaal niveau. Een Maglevsysteem dat zich uitstrekt over verscheidene landen is immers effectiever dan een plaatselijke Maglev. Het zal landen naar elkaar toe laten groeien wat voordelig is voor hele regio’s.
6.2 Ecologisch
6.2.1 Luchtvervuiling
Omdat Maglev enkel gebruik maakt van magnetisme en elektriciteit om zich voort te bewegen, worden er in principe geen uitlaatgassen geproduceerd. Men moet echter wel rekening houden met de manier waarop elektriciteit wordt opgewekt. Om hierbij een zo laag mogelijke impact te hebben, is het aan te raden om groene energie te gebruiken. Een idee om dit te bewerkstelligen is zonnepanelen op de baan te plaatsen, waardoor er nog minder ruimte wordt verspeeld. In het slechtste geval zou men gebruik moeten maken van fossiele brandstoffen of zelfs kernenergie.
6.2.2 Verbruik
Een Maglev verbruikt in verhouding minder dan motorvoertuigen, (hoge snelheids-)treinen of vliegtuigen. Dit komt omdat hij geen rolweerstand ondervindt van wielen die voor een remmend effect zorgen. Onder de 250km/h is de Maglev zelfs zeer verbruiksvriendelijk, maar dit verandert wanneer hij sneller gaat. Omdat de luchtweerstand bij hoge snelheden enorm toeneemt, ligt het verbruik ook een stuk hoger. Dit is hoogstwaarschijnlijk oplosbaar door het introduceren van vacuümtunnels, die Maglevs in staat zullen stellen om zonder luchtweerstand te bewegen.
6.2.3 Geluidspollutie
Daar Maglev voertuigen over hun baan zweven is er weinig geluid merkbaar bij lage snelheden. Bij toename van snelheid zal er meer geluid ontstaan doordat de lucht door de spleet tussen baan en voertuig word gedrukt. Bijvoorbeeld bij een snelheid van 400km/h stoot de Maglev 89dB uit, wat vergelijkbaar is met een autosnelweg die zich op twintig meter bevindt.
6.2.4 Magnetische pollutie
De impact van magnetische velden op de leefomgeving valt te verwaarlozen. Toch is er paniek ontstaan bij de bevolking van bepaalde gebieden dat deze velden enorm schadelijk zouden zijn. Verscheidene onafhankelijke onderzoeken toonden aan dat we niets hoeven te vrezen. De sterkte van het magnetisch veld is immers kleiner dan dat van Tv-toestellen of elektrische ovens.
6.2.5 Oppervlakte inname
Magneetbanen nemen minder ruimte in dan conventionele hogesnelheidstreinen. Neem daarbij het feit dat ze enorm aanpasbaar zijn aan hun omgeving (max. 10% hellingpercentage, korte bochten). Als men ze verhoogd is het zelfs mogelijk om onder de baan andere activiteiten zoals landouw verder te blijven uitvoeren. Om de impact op het landschap voor toekomstige lijnen te verkleinen, kunnen magneetbanen verhoogd ingeplant worden op middenbermen van snelwegen, dit om ruimte te besparen en om bij noodgevallen snel bij de baan te geraken.
6.2.6 Onderhoud
Omdat magneetzweeftreinen gebruik maken van contactloze technologie is er maar weinig onderhoud nodig aan het voertuig en de baan. Waar er bij andere voertuigen altijd een mechanische arbeid wordt geleverd(wielen, remmen, overbrenging,… ) die voor veel slijtage zorgt, is dit niet het geval bij Maglev.
6.3 Tegenover huidig transport
6.3.1 Maglev tegenover gemotoriseerd wegtransport
Het gemotoriseerd wegtransport, in het bijzonder de auto, is de voorbije 50 jaar als maar meer de koning geworden van het transport over land. Nochtans heeft de komst van gemotoriseerde voertuigen veel hinder met zich meegebracht. De verbrandingsmotor bijvoorbeeld is niet alleen milieuvervuilend, maar de technologie waarop het steunt is intussen ook al zodanig verouderd dat nieuwe concepten zoals biobrandstof en zelfs waterstof daar geen verandering meer in kunnen brengen. Terwijl we ondertussen wachten op de eerste op grote schaal geproduceerde elektrische auto’s, heeft Maglev veelt troeven tegenover het hedendaagse (vervuilende) wegtransport. Het is milieuvriendelijker, sneller, meer sociaal verantwoord en zelfs bij toepassing op grote schaal goedkoper. Toch zal het nooit alle files kunnen oplossen en de bouwzucht van nieuwe wegen kunnen stuiten. De auto is daarvoor te diep in onze maatschappij geworteld. Maglev zal echter wel een deel van het openbaar vervoer gaan uitmaken, met verbindingen met het huidige vervoernetwerk waarvan de auto deel uit maakt.
6.3.2 Maglev tegenover trein
De trein is al twee eeuwen lang present als vervoer over land. In die 2 eeuwen heeft het verscheidene gouden jaren gekend, toch is het met de opkomst van het gemotoriseerd wegtransport een deel van zijn grootheid verloren. Sinds 1990 zien de meeste staten terug het nut in van de trein en hebben daardoor moderniseringsplannen opgezet die het een waardige concurrent van het weg- en luchttransport moest maken. Hierbij zijn ondermeer duizenden kilometers hogesnelheidsspoor aangelegd. Dit was niet altijd succesvol en Maglev had hier duidelijk meer troeven kunnen uitspelen. Maglev heeft niet alleen een hogere topsnelheid, een betere versnelling en is daarbij veel stipter omdat er alleen maar gebruik gemaakt word van een computersysteem. Maglev heeft ook betere aanlegvoorwaarde, waar een conventionele treinlijn veel meer eisen vraagt en dus moeilijker in te planten is. Verder kan er een grotere capaciteit geboden worden doordat Maglevs geen zware structuren nodig hebben om hun gewicht over assen te spreiden (wat wel van toepassing is in de conventionele trein). Als we vervolgens de afweging maken met de hogesnelheidstrein valt op dat de energieconsumptie en onderhoudskosten veel lager liggen bij Magneettreinen. Maglev is echter met zijn beperkte laadvermogen niet echt geschikt voor cargo transport. Net zoals bij het wegtransport zal Maglev niet volledig de conventionele trein kunnen vervangen. Dit zou niet alleen veel geld kosten, maar in veel gevallen ook gewoon onpraktisch en onnuttig zijn.
6.3.3 Maglev tegenover vliegtuig
Het vliegtuig heeft net zoals het gemotoriseerd wegtransport de voorbije 50 jaar enorm aan populariteit gewonnen. Het heeft tevens deze wereld op vlak van reistijden een heel pak kleiner gemaakt. Nochtans heeft het vliegtuig verscheidene minpunten, en dat vooral tegenover Maglev. Een vliegtuig is bijvoorbeeld aan veel omstandigheden onderhevig (weer, mechanische problemen, luchthaven problemen, passagiers problemen,…). Het grote verbruik van kerosine tijdens het opstijgen en landen is nadelig, maar wordt enigszins gecompenseerd door mindere luchtweerstand in hogere atmosferische lagen. Toch kan een rendement zoals bij Maglev hier niet behaald worden. Ook de lawaaihinder die een vliegtuig bij het opstijgen en dalen veroorzaakt is een groot probleem voor de luchtvaart. Hoewel het vliegtuig sneller (in max. snelheid) is tegenover Maglev kan het op afstanden onder 1000km over land tussen stadcentra niet concurreren met Maglev, die daarbij een nog snellere, hogere frequentie verbinding kan opzetten. De tijd die nodig is om van de stadcentra naar de luchthavens te geraken en daar al de controles te passeren duurt meestal langer dan de vlucht zelf, en hier kan Maglev net zoals hogesnelheidstreinen op inspelen. Over grotere afstanden (> 1000km) of over zee en oceaan kan Maglev niet concurreren met het Vliegtuig. Tevens hoeft het bij vliegtuigen niet over grote massa’s mensen te gaan die vervoerd moeten worden, waar het bij de aanleg van Maglev wel over gaat. Ook het feit dat een vliegtuig geen aangelegde sporen nodig heeft (alleen maar een luchthaven) draagt ertoe bij dat het vliegtuig onvervangbaar is in onze huidige mobiliteit.
7 Huidige Routes
7.1 Commercieel
7.1.1 Uitgewerkt voorbeeld: Sjanghai Luchthaven Link, China
In 2000 kwam het geld (10 miljard Yuan, 1,2 miljard US Dollar) en de toestemming van de regering in Peking om een Maglevlijn in Sjanghai te bouwen. Het nieuw opgerichte bedrijf SMTD (Sjanghai Maglev Train Departement) werd hiermee belast, zij zouden later ook instaan voor de exploitatie. In januari 2001 werden de eerste contracten getekend met het Transrapid consortium waarna in maart de werkzaamheden begonnen. Na amper twee jaar bouwen was het traject klaar. Op de openingsceremonie (31 december 2002) waren Bondskanselier Gerard Schröder en Chinees eerste minister Zhu Rongji aanwezig om de eerste officiële rit te maken. Hierna volgde nog een aantal maanden uitvoerige tests, waarna in oktober de eerste commerciële rit kon gemaakt worden.
Het 30,5 km lange dubbelsporige traject verbindt het Long Yang Road metrostation met Pudong (Sjanghai) internationale luchthaven. Er werden drie zesdelige Transrapid’s TR08 aangekocht om op de lijn dienst te doen. In 2010 kwam er daar nog één van bij die buiten enkele details gelijkend was aan de TR08 maar volledig in China gebouwd werd. De treinen hebben een capaciteit van 574 reizigers en opereren aan een maximum snelheid van 431 km/h. Omdat alles computergestuurd gebeurt, hoewel er altijd een opzichter in de bestuurscabine zit, heeft de Maglev een juistheid van 99,82% op het tijdschema. De magneetzweeftreinen zijn van 6u45 tot 22u00 in bedrijf, maar rijden alleen maar in de spitsuren aan de maximale snelheid van 431km/h. Ze leggen het traject dan in 7 min 20 sec af. Echter in de daluren rijden ze maar tegen een maximale snelheid van 300km/h, waardoor ze het traject in 8 min 40 sec afleggen. Dit is te wijten aan de hoge energieconsumptie die de Maglevs nodig hebben voor deze hoge snelheden. Statistieken uit 2007 tonen aan dat 64% van de exploitatiekosten naar de elektriciteitfactuur gaat. De overige 36% gaat naar onderhoud en personeel, wat heel weinig is voor een transportmiddel.
Hoewel de magneetzweeftrein van Sjanghai al meer dan 20 miljoen passagiers vervoerd heeft, is de gemiddelde bezetting van de treinen maar 20%. Dit heeft verschillende oorzaken zoals: gebrekkige openingstijden, hoge ticket prijzen voor plaatselijke bevolking, niet direct naar het centrum van de stad, concurrentie van metro, Daardoor is het niet echt winstgevend.
Er zijn verscheidene verlengingen van de lijn voorgesteld. De twee belangrijkste zijn die naar de andere belangrijke luchthaven van Sjanghai: Hongqiao, de andere die de lijn zou doortrekken naar de hoofdstad van de Zhejiang provincie, Hangzhou. Hier zou het gaan over een uitbreiding van 165km met een totaal van drie of vier stations. Door deze verbinding zou de reistijd tussen beide steden teruggebracht worden tot minder dan 20 minuten. Het project zou klaar moeten zijn tegen 2014 met een kostprijs van 3,25 miljard US Dollar. Deze projecten hebben al veel vertraging ondervonden omdat de plaatselijke bevolking protesteerde tegen mogelijke magnetische straling die de lijn zou teweegbrengen. Verscheidene onderzoeken hebben dit vervolgens ontkracht en concludeerden dat er geen risico is voor de volksgezondheid.
7.1.2 Linimo, Nagoya, Japan
De ‘Linimo’ lijn van de metro van Nagoya is een stedelijke Maglev die gebouwd is voor de wereld expo van 2005, die volledig in het teken stond van de ‘wijsheid van de natuur’. Het traject is 8,9km lang en doet 9 stations aan, het traject kent een helling van maximum 6%. Het project van 100 miljard Yen(900 miljoen US Dollar) heeft een capaciteit van 4000 passagiers/ per uur/ per richting. Het gebruikte systeem van CHHST is simpeler en goedkoper dan de conventionele Maglev voor hoge snelheden, maar heeft een beperking van 100km/h als exploitatiesnelheid. De ‘Linimo’ wordt beschouwd als de eerst automatische stedelijke Maglev, al is dit niet volledig juist. De M-Bahn in Berlijn en de Birmingham Maglev waren eerder operationeel, maar zijn terug afgebroken door verscheidene redenen. De ‘Linimo’ treinen hebben nog een aantal beperkingen: ze kunnen niet meer dan 224 reizigers per trein aan, anders leviteren ze niet. Ze kunnen ook niet gebruikt worden bij winden boven de 25m/s, wat vrij veel voorkomt in de desbetreffende streek.
7.1.3 Daejong Rotem Maglev, Zuid-Korea
Een korte demonstratielijn van 1km is te vinden in Daejong, Zuid-Korea. De lijn verbindt een pretpark met een expositieruimte over een drukke weg. Op de lijn zweeft het type UTM-02 Maglev geproduceerd door Hyundai Rotem Maglev. Deze lijn is als demonstratielijn bedoeld, er wordt immers gebouwd aan een gelijkaardige Maglev op het terrein van Incheon International Luchthaven in de buurt van Seoul.
7.2 Test Terreinen
7.2.1 Emsland, Duitsland
De Transrapid testfaciliteit is een testcircuit gelegen tussen Dörpen en Lathen, Emsland, Duitsland. Het 31,8 km lange traject was in 1985 af na 5 jaar bouwen. De baan loopt aan zijn uiteinden over in 2 lussen. Op het rechte stuk tussen de lussen in ligt het bezoekerscentrum, het controlecentrum en de werkplaats. Op dit stuk kunnen de Maglevs een snelheid behalen van 450km/h. De baan is speciaal op steigers gebouwd om de landbouw en veeteelt te behouden in de omgeving. Alle Transrapid’s vanaf type TR05 tot niet zo lang geleden TR09 zijn getest op het circuit. Tot 2006 konden bezoekers meerijden met de Transrapid, dit tot een dodelijk ongeval.
Op 22 september 2006 werd wat nooit voor mogelijk werd gehouden toch de werkelijkheid. Een TR08 die werd getest tijdens een exhibitieronde op het circuit kwam met een snelheid van 200km/h frontaal in botsing met een onderhoudsvoertuig op de magneetbaan. Bij de crash werd het onderhoudsvoertuig van de baan geslingerd en het eerst rijtuig van de trein doorboord. Er vielen 23 doden in dat rijtuig, de onderhoudswerkers overleefden als bij wonder de crash en waren bij de 11 zwaargewonden. De hulpdiensten moesten met speciaal materieel de reddingsactie uitvoeren omdat de trein, die wonderbaarlijk nog altijd op de baan vasthing, zich 4m boven de begane grond bevond. De crash was van een dergelijk impact dat het vertrouwen in het veiligheidssysteem grondig geschaad werd. Er werd een grondig onderzoek ingesteld om de oorzaak te weten te komen. In 2008 werd vervolgens geconcludeerd dat het ongeval veroorzaakt werd door meerdere opeenvolgende menselijke fouten. Twee werknemers werden in hetzelfde jaar veroordeeld tot een geldboete voor nalatigheid en onopzettelijke doodslag. Er werd beroep aangetekend dat zou leiden tot een onvoorwaardelijke celstraf i.p.v. de geldstraf voor de beschuldigden.
7.2.2 Yamanashi, Japan
Ten zuiden van de stad Yamanashi, Japan, ligt de testfaciliteit van de JR-Maglevs. Het in 1996 opengesteld traject is de opvolger van het Myazaki testtraject, dat te klein was geworden. Het huidige traject is 18,4km lang, dubbelspoorig en ligt voor het overgrote deel in tunnels. Ook vinden we langs de baan een bezoekerscentrum en een onderhoudsdepot. De baan wordt momenteel uitgebreid tot 40,5km (2013) en zal later deel gaan uitmaken van de Chuo Shinkansen tussen Tokio en Osaka. Op de baan is met een duizelingwekende snelheid van 581 km/h (MLX01)het wereldrecord voor een Maglev voertuig gevestigd.
7.2.3 Andere
Verscheidene bedrijven en onderzoekscentra doen momenteel onderzoek naar Maglev technologie. Daarom is het moeilijk in kaart te brengen waar men een testtraject heeft aangelegd. De meesten zijn immers niet langer dan 1km en worden na enkele jaren afgebroken. De belangrijkste kleinere testbanen zijn momenteel die van Powder Springs, GA USA (American Maglev), San Diego, CA USA (General Atomics) en Tangshang, Hebei China (TRC)
7.3 Gesloten en/of afgebroken
7.3.1 M-Bahn, Berlijn, Duitsland
De M-Bahn van Berlijn was een 1,6km lange Maglevlijn in West-Duitsland van 1989 tot 1991 die gebouwd was op de route van een metrolijn. De lijn had drie stations: Gleisdreieck (metrostation), Bernburger Strasse en Kemperplatz (ter hoogte van de Potsdammerplatz). De lijn was opmerkelijk omdat het vlak naast de Berlijnse muur was aangelegd, waardoor er van in de wagens over de muur kon gekeken worden. De lijn moest lange tijd getest worden en is slechts drie weken opengesteld voor het publiek. Na de val van de Berlijnse muur werd beslist om de lijn in 1991 terug af te breken om het metrosysteem in zijn eer te doen herstellen. Vandaag de dag is de route in gebruik als deel van metrolijn U2.
7.3.2 Birmingham Maglev
De Birmingham Maglev (of SkyRail) was een lijn van 600 meter tussen de luchthaven terminal en het treinstation van de luchthaven. De lijn opende in 1984 en was daarmee de officiële eerste commerciële Maglev op de wereld. De Maglev hield het elf jaar vol vooraleer het systeem te duur werd om te onderhouden. De baan zou in 2003 vervangen worden door een “people mover” systeem met kabels, beter bekend als de AirRail Link.
7.3.3 Andere
Er zijn sinds de jaren ’60 veel Maglevlijnen de revue gepasseerd. De meeste waren exhibitielijnen op (wereld)tentoonstellingen, maar ook testlijnen die niet lang bestaan hebben. De opmerkelijkste banen die het vermelden waard zijn: de testbaan in Miyazaki, Japan waar tussen 1977 en 1996 de JR-Maglev’s werden getest en de testbaan in de haven van Nagoya, Japan waar CHSST belangrijk onderzoek deed tussen 1998 en 2006.
8 Toekomstige plannen en projecten
8.1 Europa
8.1.1 UK Ultraspeed (TR)
De UK Ultraspeed groep is een lobby organisatie die bij de overheid probeert aan te dringen op de bouw van een Maglevlijn in Groot-Brittannië. Ze pleiten voor een traject van St.Pancras station naar en langs luchthavens en steden over heel Groot-Brittannië tot helemaal in Glasgow. Er zouden onder meer stations komen in Birmingham, Manchester, Leeds, Newcastle en Edingburgh. De verouderde spoorweginfrastructuur in GB zou hierdoor een waardige opvolger krijgen die door zijn snelheid een economische boost kan geven aan de economie van heel het land. Momenteel is dit project nog altijd in de planningsfase. Er wordt momenteel ook serieus overwogen om een gewone hogesnelheidslijn (HS2) te bouwen tussen Londen en de Midlands. Deze lijn zou veel minder kosten maar wel een veel kleinere impact hebben op de reistijden vergeleken met Maglev. In ieder geval zal de realisatie moeilijk worden, dit doordat GB verscheidene spoorwegmaatschappijen telt die dan een groot deel van hun inkomsten verliezen. Ook is het de vraag of de overheid met het geld over de brug zal komen om een dergelijk gigantisch project te realiseren.
8.1.2 Randstadrapid (TR)
Er zijn plannen om een rondje rond de Randstad te construeren. Het zou hier gaan om een ringlijn die de belangrijkste steden in Nederland zou aandoen zoals Den Haag, Rotterdam, Utrecht, Almere en Amsterdam. Als eerste zou de link tussen Amsterdam en Almere gebouwd worden. Het is echter zwaar in twijfel te trekken dat dit project verwezenlijkt wordt.
8.1.3 Pan-Europa maglev (TR)
De Pan-Europa Maglev is een Maglevlijn van meer dan 100km tussen Berlijn en Budapest. Deze lijn zou stations krijgen in de belangrijke centra langs de lijn zoals Wenen, Praag, Bratislava en Dresden. Het eerste onderzoek naar deze route is afgerond in 2007 en de plannen liggen momenteel voor bij de Europese unie. De kans dat de financiering voor een dergelijk project rond zou geraken is heel klein. Toch kan deze route één van de ruggengraten worden voor een Maglevnetwerk in Europa.
8.1.4 Swissmetro
Swissmetro is een Maglev systeem dat Zurich met Bern zou verbinden door gebruik te maken van een vacuüm tunnel waardoor er geen luchtweerstand is. Hierdoor zouden snelheden van 1000km/h mogelijk worden waardoor de trip tussen deze steden maar 12 minuten zou duren. Deze technologie wordt echter nog onderzocht en de realisatie ervan word niet binnen de 20 jaar verwacht.
8.2 Azië
8.2.1 Mentougou line (Metro van Peking S1) (Tangshan RC)
Deze voorstadslijn zou het Mentougou-district via 12 stations verbinden met het metronetwerk van Peking. Het 10km lange bergachtige traject zou een lage snelheid (max. 60km/h)Maglev krijgen van het type dat bij Tangshan Railway Company wordt geproduceerd. De constructie van de route is op 1 maart 2011 begonnen en zou in gebruik worden genomen tegen 2013.
8.2.2 Incheon luchthaven link (Rotem)
Een Maglev lijn gebouwd door Rotem zou de int. Luchthaven Incheon, op een schiereiland in de buurt van Seoul verbinden met een hotel complex. De 6,1km lange lijn zal zes stations tellen en wordt verwacht te openen in 2012.
8.2.3 Chuo Shinkansen (Tokyo – Osaka Maglev) (JR)
Hoewel de route nog niet helemaal vastligt, is het de bedoeling om een Maglevlijn tussen Tokyo en Osaka te construeren. Het eerste deel tussen Tokyo en Nagoya, waarvan de Yamanashi testlijn deel zou maken, is verwacht tegen 2027. Dit zou tot een reistijd van 20 minuten leiden tussen beide steden. Tegen 2045 zou de lijn dan verder uitgebreid moeten zijn naar Osaka, waarmee de reistijd van het 500km lange traject tot een uur zou teruggebracht worden. De lijn zou als uitbreiding dienen van de Shinkansen Tokaido (Tokyo – Osaka) lijn, die weldra zijn maximale capaciteit zal bereiken. De route gaat door zeer dichtbevolkt gebied waardoor er strikte eisen worden gesteld voor het aanleggen ervan. De kosten van het project worden momenteel geschat op 5 biljoen Yen. Dit komt doordat 60% van de lijn in tunnels zou komen te liggen. Toch wordt verwacht dat de kosten door technologische vooruitgang nog zullen dalen.
8.2.4 Mumbai – Delhi regio Maglev (TR)
In 2007 zijn er plannen ontstaan om een Maglevlijn aan te leggen tussen de regio’s van Delhi en Mumbai. Dit 1000km lange traject zou twee dichtbevolkte en economische zeer belangrijke gebieden verbinden. Door de economische groei is de vraag naar transport immers explosief gestegen waardoor de huidige infrastructuur niet meer volstaat. Het is natuurlijk de vraag of een land waarin nog een groot deel van de bevolking in sloppenwijken leeft, in een zo dure verbinding wilt investeren. Daarom zal het nog wel een paar jaar duren voor dit project wordt verwezenlijkt.
8.2.5 Tehran – Mashdad Maglev (TR)
In 2010 zijn er belangrijke contracten getekend tussen de Iraanse overheid en Transrapid die zouden gaan over een Maglevlijn van 800km in Iran. De lijn zou de hoofdstad Teheran verbinden met de heilige stad Mashdad in twee uur. Als de Iranese overheid met genoeg geld over de brug kan komen, is de kans groot dat deze lijn zal gebouwd worden.
8.3 Amerika
8.3.1 Baltimore-Washinghton Maglev Project (TR)
Dit project is een eerste stap om een Maglevroute langs de hele Oostkust van de VS te construeren. De eerste route zou lopen vanaf Washington Union station naar het centrum van Baltimore. Mocht deze lijn een succes zijn dan zouden er uitbreidingen kunnen volgen naar New York, Boston, Philadelphia en Atlanta. Het traject is volledig uitgewerkt en wacht alleen nog op geld en goedkeuring van de overheid. De kans dat deze er komt is klein.
8.3.2 Pennsylvania Maglev Project (TR)
De planning voor een lijn van Pittsburgh Int. Luchthaven via het centrum naar de buitenwijk Greensburg is al helemaal uitgewerkt. Over het 70km lange traject wordt momenteel hevig gediscussieer, toch is dit (waarschijnlijk) het meest waarschijnlijke project dat kan worden gerealiseerd in de VS.
8.3.3 California-Nevada Superspeed Maglev Project (TR)
Een project om de gokstad Las Vegas te verbinden met Anaheim (in de buurt van Los Angeles) d.m.v. een Maglevlijn. Het zou de grote toeloop van gokkers uit de Westkust moeten helpen verwerken die elk weekend naar Las Vegas trekken. Het eerste deel van de lijn zou uit een 100km lange route bestaan doorheen de staat Nevada( van Las Vegas naar Primm). De realisatie is twijfelachtig.
8.3.4 Atlanta – Chattanooga Maglev Project (TR)
Dit project zou de Luchthaven van Atlanta met het centrum en de stad Chattanooga verbinden. Het zou gaan om een traject van 50km dat de bereikbaarheid van Atlanta zou moeten verbeteren. De kans dat de financiering op korte termijn rond zal komen is zeer klein.
8.3.5 Aerotrem (TR)
Dit is een Maglev lijn tussen Sao Paulo en Rio de Janeiro in Brazilië. Deze lijn van 500km zou twee dichtbevolkte gebieden met elkaar verbinden. Het zou de afstand afleggen in twee uur en daardoor één van de drukst bevlogen vliegtuigverbinding ter wereld kunnen vervangen. Zeker in het teken van de komende grote evenementen in Brazilië (WK Voetbal, Olympische Spelen) zou deze lijn tegemoet komen aan de transport vraag. De kans is echter klein dat het project zelfs voor 2020 zou worden uitgevoerd.
9 Besluit
Men heeft verscheidene concepten van magneetzweeftreinen ontwikkeld die allemaal voordelen vertonen tegenover het hedendaags transport. Sommige van deze concepten zijn al uitgebreid getest en zelfs al toegepast in de realiteit. Toch is er nog een lange weg af te leggen om van Maglev een rendabele toepassing te maken die in een mondiaal opzicht de problemen van onze huidige mobiliteit gedeeltelijk kan oplossen. De interesse voor de technologie is nu al alom aanwezig, waardoor de toekomst van Maglevtransport er rooskleurig uitziet. Maar toch zal er een (politieke)wil aanwezig moeten zijn om al deze projecten en vooral dromen te kunnen verwezenlijken. Hierbij moet men in acht nemen dat het uitbouwen van een efficiënt Maglevsysteem jaren en enorme hoeveelheden geld in beslag zullen nemen. Om ten slotte tot een netwerk te komen waarbij de reistijd tussen steden niet meer uitgedrukt word in uren maar in minuten en seconde. Of dit verwezenlijkbaar is blijft de grote vraag, waar we hopelijk in de toekomst een antwoord op zullen krijgen.
10 Bronnen
Economie en transport Jaap de Wit, Hen van Gent
Uitgeverij Lemma B.V. Utrecht 1996
ISBN: 90 518 9578 x
Pag: 11-20, 35-59, 159-162, 193-209, 389-400, 407-428
Mobiliteit: landschap van macht en onmacht Guy Baeten, André Spithoven, Louis Albrechts
Uitgeverij Acco Leuven 1997
ISBN: 90 334 3800 3
Pag: 41-44, 58-63, 118-140
Natuurkunde voor wetenschap en techniek: Elektrostatica en magnetisme Douglas C. Giancoli
ISBN: 90 395 0395 8
Pag: 47-55, 159-160, 226-242
Modern trains and splendid stations The Art institute Chicago
Merell Publishers limited Italië 2001
ISBN: 18 589 4149 0
Page: 25-55
Transrapid Shanghai Maglev Project Update
Transrapid International-USA, Inc. 2007
High Tech “Zweven over de grond”
Transrapid international 2004
(website Transrapid GmbH)http://www.transrapid.de
(website JR-Maglev)http://www.rtri.or.jp
(website CHSST)http://hsst.jp
http://www.monorails.org/tMspages/MagNag.html
(website Magnetbahnforum)http://magnetbahnforum.de/
(website SMTDC)http://www.smtdc.com/en/jszl.asp
http://www.canv-maglev.com/
(Website Maglev 2000)http://www.maglev2000.com
http://atg.ga.com/EM/transportation/urban-maglev/index.php
https://www.llnl.gov/str/Post.html
http://ninpope-physics.comuv.com/maglev/history.php
http://www.transrapid-usa.com/content_history_main.asp
www.21stcenturysciencetech.com/.../maglev2.html
http://www.hochgeschwindigkeitszuege.com/deutschland/transrapid.php
(Website UK Ultraspeed)
http://www.500kmh.com/
Michael Deboeure
Promotor: M. Rampelbergh
6 Wetenschappen-Wiskunde 2010 - 2011 (Lyceum Linkeroever, SN)
Inhoudopgave
1 Voorwoord
2 Inleiding
3 Ontstaan
3.1 Magnetisme
3.1.1 Magnetische kracht
3.1.2 Magnetisch veld
3.1.3 Magnetische flux
3.2 Lineaire motor
3.3 Elektromagnetische Suspensie (EMS)
3.4 Elektrodynamische Suspensie (EDS)
3.5 Actieve – Passieve Baan
3.5.1 Actieve baan
3.6 Inductrack
4 Toepassingen
4.1 Transrapid methode
4.1.1 Systeem
4.1.2 Remmen/Noodstop
4.1.3 Baan
4.2 JR-Maglev methode
4.2.1 Systeem
4.2.2 Remmen/ Noodstop
4.2.3 Baan 1
4.3 Chubu HSST methode
4.3.1 Systeem
4.3.2 Gelijkende systemen
4.4 Andere toepassingen (in de toekomst)
4.4.1 Magneetrail
4.4.2 Magneetvrachtwagens
4.4.3 Elektromagnetisch cargo transport
5 Ontwikkelaars en Investeerders
5.1 Transrapid Consortium
5.1.1 Siemens
5.1.2 Thyssens-Krupps
5.2 JR-Maglev
5.2.1 Central Japan Railway Company of JR central
5.2.2 Railway Technical Research Institute of RTRI
5.4 Rotem Urban Maglev
5.5 General Atomics
5.6 CNR Tangshan Railway Company (TRC)
5.7 American Maglev
5.8 Mogelijke toekomstige investeerders
6 Impact op de toekomst
6.1 Sociaaleconomisch
6.2 Ecologisch
6.2.1 Luchtvervuiling
6.2.2 Verbruik
6.2.3 Geluidspollutie
6.2.4 Magnetische pollutie
6.2.5 Oppervlakte inname
6.2.6 Onderhoud
6.3 Tegenover huidig transport
6.3.1 Maglev tegenover gemotoriseerd weg transport
6.3.2 Maglev tegenover trein
6.3.3 Maglev tegenover vliegtuig
7 Huidige Routes
7.1 Commercieel
7.1.1 Uitgewerkt voorbeeld: Sjanghai Luchthaven Link, China
7.1.2 Linimo, Nagoya, Japan
7.1.3 Daejong Rotem Maglev, Zuid-Korea
7.2.1 Emsland, Duitsland
7.2.2 Yamanashi, Japan
7.2.3 Andere
7.3 Gesloten en/of afgebroken
7.3.1 M-Bahn, Berlijn, Duitsland
7.3.2 Birmingham Maglev
7.3.3 Andere
8 Toekomstige plannen en projecten
8.1 Europa
8.1.1 UK Ultraspeed (TR)
8.1.2 Randstadrapid (TR)
8.1.3 Pan-Europa maglev (TR)
8.1.4 Swissmetro
8.2 Azië
8.2.1 Mentougou line (Metro van Peking S1) (Tangshan RC)
8.2.2 Incheon luchthaven link (Rotem)
8.2.3 Chuo Shinkansen (Tokyo – Osaka Maglev) (JR)
8.2.4 Mumbai – Delhi regio Maglev (TR)
8.2.5 Tehran – Mashdad Maglev (TR)
8.3 Amerika
8.3.1 Baltimore-Washinghton Maglev Project (TR)
8.3.2 Pennsylvania Maglev Project (TR)
8.3.4 Atlanta – Chattanooga Maglev Project (TR)
8.3.5 Aerotrem (TR)
9 Besluit
10 Bronnen
1 Voorwoord
Mijn fascinatie voor modern vervoer is al aanwezig sinds kinds af aan. Het onderwerp magneetzweeftreinen leek me dan ook heel interessant. Ik was daarom zeer verheugd dat ik mijn eindwerk kon maken over de magneetzweeftrein. Het maken van dit eindwerk heeft me enorm geboeid. Het heeft me tevens veel bijgebracht over het gekozen onderwerp dat ik anders nooit zou hebben ontdekt. Ik hoop dat u hetzelfde gevoel zal overhouden bij het lezen van dit eindwerk.
Verder zou ik alle personen willen bedanken die bijgedragen hebben tot de realisatie van dit eindwerk.
(Noot: Dit eindwerk is afgewerkt op 30/05/2011, sommige informatie in dit eindwerk kan ondertussen al achterhaald zijn. Check voor zekerheid de bronnen onderaan!)
2 Inleiding
Transport heeft doorheen de eeuwen een evolutie doorgemaakt. De mens, de gebruiker van dat transport, begon hierbij met niets meer dan de natuurkrachten en andere levende wezens om zich te behelpen vooruit te komen. Ze waren natuurlijk traag en inefficiënt, waardoor men al snel op zoek ging naar betere en snellere vervoermiddelen. Deze vooruitgang ging gepaard met een sterke technologische evolutie. We zitten nu in het stadium waarin magneetzweeftreinen op de rand van de doorbraak staan. Een technologie die het transportlandschap grondig kan veranderen.
Magnetische levitatie/voortstuwing is een vrij nieuwe technologie die momenteel nog zeer onbekend is. Ze biedt echter verscheidene nieuwe mogelijkheden die ik aan de hand van volgende vragen zal onderzoeken:
• Wat zijn de voor- en nadelen tegenover het hedendaagse transport?
• Welk zijn de huidige routes die al in dienst zijn gesteld?
• Welke bedrijven houden zich bezig met de productie en ontwikkeling van de magneetzweeftrein? Wie zijn de mogelijke investeerders?
• Wat zijn de huidige toekomstplannen en projecten voor magneetzweeftreinen?
Dit eindwerk probeert op deze vragen een gepast antwoord te geven. Hierbij wordt rekening gehouden met het mogelijke potentieel dat de magneetzweeftrein heeft als toekomstig vervoermiddel.
Opmerking: We gebruiken het begrip ‘Maglev’ als synoniem voor magneetzweeftrein. Het is de afkorting van magnetische levitatie maar wordt voor het vlot leesbaar maken van de tekst gebruikt als synoniem.
3 Ontstaan
Hermann Kemper (1892-1977), een Duitse ingenieur, wordt beschouwd als de bedenker van het basisconcept rond Maglevs. Hij ontdekte immers in het jaar 1922 als eerste een manier om treinen magnetisch te leviteren. Dit zou leiden tot het door hem op 14 augustus 1934 verkregen Duitse patent voor deze soort treinen. De tekst van het Patent luidde: “een monorail voertuig zonder wielen, dat zweeft d.m.v. een magnetisch veld (nr: 643316)”. Hij zou verder onderzoek verrichten naar Maglevs en aan de basis liggen van de huidige Maglevtechnologie. De wereldoorlog zorgde er echter voor dat het onderzoek moest worden stopgezet waardoor het in de vergetelheid raakte. Het onderzoek kwam echter in de jaren ’60 terug op gang, door de vraag naar nieuwe transportmiddelen als maar feller werd. Zowel in Japan als Duitsland werd met vooral steun van de overheid baanbrekend onderzoek gedaan naar magnetische levitatie en voortstuwing met zowel elektromagneten als supergeleiders. Bewijzen van het succesvol onderzoek waren de geslaagde tests met de ‘experimentele Maglev’ (MSL200)in Japan en de ‘principle vehicle’ in Duitsland. Beide landen zouden over meer dan 40 jaar lang intensief onderzoek doen naar Maglev om er een toepasbaar transportsysteem van te maken. In Duitsland ging de investering in Maglevtechnologie anders dan in Japan. Hier was het vooral de staatsspoorwegen die er in investeerde, in Duitsland kwam het onderzoek bij twee privé bedrijven: MBB (Messerschmitt-Bölkow-Blohm) en Krauss Maffei. In 1978 gingen beide bedrijven samen over in het Transrapid consortium. In Japan zou na het privatiseren van de spoorwegen het onderzoek naar JR-Central gaan.
3.1 Magnetisme
Men weet dat een magneet twee polen heeft, een positieve en een negatieve. Als men twee magneten als proef in de buurt van elkaar brengt, stelt men vast dat ze een kracht op elkaar uitoefenen. Men neemt echter ook waar dat gelijke polen elkaar afstoten en ongelijke polen elkaar aantrekken. Het is dit mechanisme dat magnetisme genoemd wordt. Er zijn verscheidene soorten magneten: elektromagneten (zie 4.3), gekoelde supergeleiders (zie 4.4) en stoffen die al van zichzelf magnetisch zijn en wetenschappelijk permanente magneten worden genoemd. Niet onbelangrijk is hier bij te vermelden dat magneten ijzeren voorwerpen aantrekken.
3.1.1 Magnetische kracht
De kracht die magneten uitoefenen is enorm krachtig. Daarom is het mogelijk om zware objecten zoals Maglevs veilig te versnellen tot hoge snelheden (>500 km/h). De kracht wordt gedefinieerd in de volgende formule:
F=Qvβ sin θ
F: magnetische kracht(N), Q: lading (C), v: snelheid (m/s), β: magn. veld (T), θ: hoek (°)
3.1.2 Magnetisch veld
Een magnetisch veld is een veld in de ruimte rond een magneet waarin een kracht wordt uitgeoefend op lading. De veldlijnen van dit veld lopen telkens van de Noordpool naar de Zuidpool. Het magnetisch veld wordt als volgt gedefinieerd:
β=µ0r/4πI
β: magn. veld (T), µ0: permeabiliteit cont. , I: elektr. Stroom (A), r: afstand (m)
3.1.3 Magnetische flux
De hoeveelheid magnetisme dat er zich op een oppervlakte bevindt, wordt gemeten door de magnetische flux. Formule:
ΦE= βA cos θ
ΦE: magn. Flux (Wb), β: magn. veld (T), A: oppervlakte (m2), θ: hoek (°)
3.2 Lineaire motor
De lineaire motor is simplistisch uitgebeeld eigenlijk een roterende elektromotor die uitgerold is. Waar de elektromotor een rotor roterende bewegingen laat maken gebeurt er bij een lineaire elektromotor een beweging langs een vlak.
Een lineaire aandrijving bestaat uit meerdere spoelen in een spoelunit (of motor genoemd). Door het veranderen van de stroomfasen in deze spoelen wordt een beweging gecreëerd op het magnetisch object langs de baan van de spoelen. De snelheid waarmee deze faseveranderingen plaatsvinden (uitgedrukt in Hz)bepaalt hoe snel het object zich voortbeweegt langs de baan. De stroomsterkte (uitgedrukt in A) is dan weer noodzakelijk voor de kracht die de motor nodig heeft om deze versnelling te verwezenlijken. Zo zal bij een helling een grotere stroomsterkte nodig zijn om dezelfde snelheid aan te houden.
Binnen de categorie lage acceleratie motoren gebruikt Maglev vooral lineaire synchroon motoren. Ze zijn vooral populair door hun klein oppervlak, hoge snelheid, goede betrouwbaarheid en laag onderhoud.
3.3 Elektromagnetische Suspensie (EMS)
EMS is het magnetische leviteren van een object d.m.v. het constant veranderen van de sterkte van een magnetisch veld. Men doet dit door de elektromagneten te laten fluctueren. Via computers en sensoren kan vervolgens een veilige hoogte tussen het voertuig en de baan worden bekomen, dit maakt hiervan een complex systeem. EMS kan niet gebruikt worden tijdens enorm slecht weer.
Elektromagneten
Een elektromagneet bestaat voornamelijk uit een ferromagnetische kern waar rond een spoel is gewikkeld. Als men een elektrische stroom door de spoel stuurt, zal de kern magnetisch worden en dit blijven totdat de stroom terug wordt uitgeschakeld.
3.4 Elektrodynamische Suspensie (EDS)
EDS is een vorm van magnetisch levitatie waarbij sprake is van beweging tussen twee magnetische objecten. De alternerende magnetische polen in de baan worden aangetrokken of afgestoten door een permanent magneet in het bewegend object dat langs de baan beweegt. Als deze alternatie snel genoeg op elkaar volgt, kan het object stabiel blijven zweven over de baan. Omdat het object dus eerst een snelheid moet hebben om een levitatie te ondergaan moet het eerst versneld worden op een andere manier (meestal gebeurd dit met wielen). Omdat de levitatie dichter bij de baan kan plaatsvinden dan bij EMS is het mogelijk om hogere snelheden te bekomen.
Supergeleiders
De samenstelling van de supergeleiders in de JR-Maglevs is van de vorm: YBa2Cu3O7
3.5 Actieve – Passieve Baan
Voor de voortstuwing bij magneetzweeftreinen kan men de lineaire motor zowel in de baan als in het voertuig plaatsen. Beiden hebben een aantal voor- en nadelen om toegepast te worden.
3.5.1 Actieve baan
Bij een actieve baan zitten de lineaire motors in de baan aanwezig. Dit heeft als voordelen dat de Maglev lichter en sneller zal zijn. De nadelen zijn dan weer hogere aanlegkosten, iets hoger energie verbruik en meer onderhoud.
3.5.2 Passieve baan
Bij een passieve baan zit de lineaire motor in de Maglev zelf. Hierdoor zullen de infrastructuur- en exploitatiekosten lager liggen, maar zijn de voertuigen een stuk zwaarder en trager. Een passieve baan maakt het ook mogelijk om gebruik te maken van hybride Maglev’s.
3.6 Inductrack
Bij Inductrack bestaat de baan uit dicht op elkaar gelegen elektrische circuits. Als een permanent magneet zich met een lage snelheid (2km/h)voortbeweegt ontstaat er een elektrische stroom in de circuits van de baan. Deze elektrische stroom genereert vervolgens een magnetisch veld dat de permanente magneet zal afstoten. Hiermee kan een stabiel systeem bekomen worden. Het object waar de permanente magneet aan vast zit kan vervolgens met een lineaire motor versneld worden. Deze technologie is ontdekt door de Lauwrence Livermore National Laboratories en wordt sinds 2000 onderzocht door General Atomics.
4 Toepassingen
4.1 Transrapid methode
4.1.1 Systeem
De Transrapid maakt gebruik van elektromagnetische suspensie (EMS) om een magnetisch veld te genereren. De magneten zitten volledig onder de ladingcomponent (1) en bestaan uit twee delen: de geleidingsmagneet (8) en de ondersteuningsmagneet (7). Ze zijn opgesteld in een hoek van 90° tegenover elkaar aan een steunbeugel (2) die rond de baan (10)zit. Via een controlesegment (4)in de trein wordt de hoogte tot de baan constant gehouden rond 10mm. Tussen de ladingcomponent en de magneten van de trein zit een dwarsligger (3)waarin vering en magnetisch isolerend materiaal zit, dit om het comfort van de passagiers te optimaliseren. De Transrapid wordt van energie voorzien door een stroomdraad langs de zijkant van de baan.
4.1.2 Remmen/Noodstop
Om af te remmen wordt de lineaire motor gebruikt net als bij de voortstuwing. Nu wordt er echter geen energie meer toegevoegd, maar terug opgenomen. De trein remt af doordat het magnetisch veld nog altijd voortbeweegt met de trein mee en deze via de motors word afgeremd. Hieruit kan mogelijk ook energie gehaald worden als de elektromotoren omgevormd kunnen worden om dienst te doen als dynamo.
Als de stroomtoevoer door toedoen van een panne vanuit de baan wegvalt, zal bij hoge snelheden het magnetisch veld in stand worden gehouden. De zijmagneten (ondersteuning) zullen vervolgens dichter bij de baan geplaatst worden waardoor een remmend effect ontstaat. Als de Transrapid genoeg vertraagd is, zal er terug energie nodig zijn om het magnetisch veld in stand te houden, deze stroom zal worden geleverd door noodbatterijen in het voertuig. De Transrapid zal tot stilstand komen op speciale voetstukken (5), die het gewicht van de trein kunnen dragen.
4.1.3 Baan
De actieve baan die de Transrapid gebruikt is T-vormig. Ze bestaat uit betonnen of stalen pilaren waarop een dwarsligger wordt bevestigd met aan de uiteinden een metalen strook. Aan de onderkant van deze strook bevindt zich de lineaire motor, waarvan de spoelen in de metalen strook zijn verweven.
De baan van de Transrapid kan zowel op grondniveau, over bruggen en door tunnels aangelegd worden. Verder kan de baan een hellingspercentage hebben van 10 % en in de bochten kantelen tot 12°. Voor de wissels worden elastische stalen balken gebruikt die door externe motors in hun plaats worden gezet. In de toekomst kunnen er misschien zonnepanelen op de baan worden gemonteerd om energie op te wekken die de exploitatiekosten zouden kunnen drukken.
4.2 JR-Maglev methode
4.2.1 Systeem
De JR-Maglev maakt gebruik van elektrodynamische suspensie (EDS) om een magnetisch veld te creëren. De supergeleiders die voor dit magnetisch veld instaan, zitten aan de zijkanten van de Maglev bevestigd. Doordat EDS een beginsnelheid nodig heeft om in werking te treden zijn er aan de onderkant en zijkanten wielen geplaatst. Als deze de Maglev naar een snelheid van groter dan 150 km/h hebben gebracht, gebruik makende van de lineaire motoren in de baan, worden ze ingetrokken en neemt EDS het over. Om de supermagneet die hiervoor nodig is af te koelen wordt er bij JR-Maglev gebruik gemaakt van het kostbaar goedje vloeibaar helium. Om een zo klein mogelijke luchtweerstand en geluidsniveau te hebben, gebruikt JR-Maglev een zeer speciale vormgeving.
4.2.2 Remmen/ Noodstop
Om te remmen vanaf hoge snelheden gebruikt de JR-Maglev ook zoals de Transrapid zijn magneten om een remeffect te creëren. Hierbij wordt de koeling van de magneten in stand gehouden door noodbatterijen in het voertuig. Als de Maglev dan vervolgens vertraagd is tot onder 150 km/h nemen de wielen met hun schijfremmen het verder over. Ook zal er gebruik worden gemaakt van luchtremmen, dit zijn panelen die uit het dak schuiven en daarmee extra luchtweerstand creëren.
4.2.3 Baan
De actieve baan van de JR-Maglev is U-vormig. De spoelen van de elektrische motor zitten hierbij in de wanden van de baan. De baan bevat ook sporen om de wielen van de Maglev bij lage snelheden te dragen. De baan kan net zoals bij de Transrapid op grondniveau, over bruggen en door tunnels worden aangelegd. Dit type baan is echter zwaarder, ze vereist meer grond en kan maar een maximum stijgingspercentage van 6% aan.
4.3 Chubu HSST methode
4.3.1 Systeem
De CHSST Maglev maakt net zoals bij de Transrapid gebruik van elektromagnetische suspensie (EMS) om een magnetisch veld te genereren. Dit systeem is echter niet gemaakt om hoge snelheden te behalen (max. 120 km/h). Met de lineaire motor ingebouwd in de trein is dat immers niet mogelijk. Elektromagneten zijn onderaan de Maglev bevestigd en worden door sensoren en computers ingesteld om de optimale hoogte tussen baan en trein te behouden. De baan is gelijkend op die van de Transrapid (zonder lineaire motor wel te verstaan). De stroomvoorziening wordt geregeld door een pantograaf die over de baan beweegt of door batterijen bij stroomstoringen.
4.3.2 Gelijkende systemen
Andere bedrijven die onderzoek gedaan hebben naar lage snelheid Maglev’s (zoals: American Maglev, Tangshan Railway Company en Hyundai Rotem) zijn allemaal individueel tot een soort gelijk systeem gekomen als dat van CHSST. Omdat CHSST als enige al een commerciële lijn in gebruik heeft gesteld, wordt ze hier vernoemd.
4.4 Andere toepassingen (in de toekomst)
4.4.1 Magneetrail
Dit is een systeem waarbij de spoorweg van een conventionele spoorlijn wordt voorzien van een lineaire motor. Doordat onder een trein een permanente magneet wordt aangebracht kan de lineaire motor voor voortstuwing zorgen. Dit kan dienen om treinen een helling op te krijgen, te versnellen of bij dieseltractie zonder enige vorm van emissie door tunnels en stedelijke gebieden te rijden. Dit systeem wordt al toegepast in de voortstuwing van metrotreinen in o.a. Nagoya, Japan.
4.4.2 Magneetvrachtwagens
Dit is een systeem waarbij onder een vrachtwagen een permanente magneet wordt aangebracht die zou worden voortgestuwd door een lineaire motor in de weg. Dit zou in theorie een oplossing kunnen bieden voor de vervuiling en verkeersopstoppingen die de vrachtwagens veroorzaken. In de praktijk is dit systeem onuitvoerbaar. Er zou een complex communicatie netwerk moeten worden opgezet tussen alle voertuigen op de weg, omdat de vrachtwagens die worden voortgestuwd allemaal aan dezelfde snelheid zullen rijden en dit kan problemen geven. Ook is de magneet extra ballast als de vrachtwagen gewoon met zijn dieselmotoren rijdt.
4.4.3 Elektromagnetisch cargo transport
Dit is een systeem waarbij een netwerk van magneetbanen wordt aangelegd waarop kleine Maglev units containers vervoeren van de ene naar de andere terminal. Dit autonome, computergestuurde systeem is zeer flexibel in de aanleg en neemt weinig plaats in. Het zou de verkeersproblemen rond industriegebieden doen afnemen, maar het blijft een zeer complexe en vooral dure oplossing.
5 Ontwikkelaars en Investeerders
5.1 Transrapid Consortium
De Transrapid international GmbH is een consortium van Siemens en Thyssen-Krupp, Het bedrijf legt zich volledig toe op het onderzoeken en produceren van magneetzweeftreinen en de daarbij behorende faciliteiten. De belangrijkste faciliteit van het bedrijf ligt in Emsland Duitsland, de hoofdzetel is gelegen in München. Het in 1978 opgericht bedrijf heeft samen met universiteiten en werkgroepen grondig onderzoek geleverd naar magnetische levitatie en voortstuwing. Het bedrijf kondigde in 1991 aan dat het Maglevsysteem klaar was voor productie en commerciële dienst. Het zou tot 2003 duren vooraleer dit ook echt werkelijkheid werd.
5.1.1 Siemens
Siemens is een Duitse multinational die zich vooral bezighoudt met elektrotechniek en elektronica. Voor ons is alleen het departement ‘Mobility’ van belang. Dit deel van Siemens staat vooral in voor het produceren van rollend materieel en spoorweg infrastructuur. Bekende producten van Siemens zijn: de ‘Valero’, ingezet als ICE 3 op het Duitse hogesnelheidsnet en het VAL-systeem (Véhicule Automatique Léger), een door computer gestuurde op banden rijdende metro. Voor de Transrapid staat Siemens vooral in voor de productie van voertuigen, het aandrijfsysteem, voeding, het besturingsysteem, communicatie technologie en de magneetbaan.
5.1.2 Thyssens-Krupps
Thyssens-Krupps is ook een Duitse multinational die we vooral kennen van hun roltrappen en liften. Het bedrijf heeft in zijn bestaansgeschiedenis een grote expertise opgebouwd in verscheidene technologische domeinen. Thyssen-Krupp is bij Transrapid verantwoordelijk voor de voertuigen, voortstuwing onderdelen en baan apparatuur.
5.2 JR-Maglev
JR-Maglev zijn de door de ‘Central Japan Railway Company’ en’ Railway Technical Research Institute’ ontwikkelde magneetzweeftreinen. De belangrijkste onderzoeken worden verricht op de Yamanashi-testfaciliteit. Al sinds 1970 wordt er intensief onderzoek gedaan naar transport door magnetisme. Sinds 1990 wordt het project ook financieel gesteund door de overheid, wat het verdere onderzoek voor commerciële exploitatie sterk bevorderd heeft. Vanaf 2013 zou het testen afgerond zijn en zou het systeem klaar zijn voor gebruik. Het is in eerste instantie bedoeld om nieuwe lijnen te bouwen tussen grote steden voor snel en comfortabel transport en aanvulling op het ‘Shinkansen’ kogeltrein netwerk, later kan het dan dit netwerk gaan vervangen.
5.2.1 Central Japan Railway Company of JR central
Na het privatiseren van de ‘Japan National Railway’ in 1987, werd het bedrijf in 7 delen opgedeeld. 6 hiervan waren spoorwegmaatschappijen die elk een deel van Japan kregen toegewezen om passagier diensten te exploiteren. JR Central was één van die zes, het kreeg het gebied rond de miljoenenstad Nagoya toegewezen, deze stad is immers ook het belangrijkste knooppunt van het bedrijf. Buiten verscheidene regionale lijnen exploiteert JR Central ook de ‘Tokaido Shinkansen’, de hogesnelheidslijn tussen Tokyo, Kyoto, Nagoya en Osaka. Dit is de drukste hogesnelheidslijn ter wereld, met een capaciteit van 400000 reizigers per dag.
5.2.2 Railway Technical Research Institute of RTRI
RTRI, opgericht in 1968, is een onderzoeksorganisatie die onderzoek doet naar spoorweg gerelateerde zaken. De organisatie wordt gefinancierd door de staat en de geprivatiseerde spoorwegen van Japan. Ze staat voornamelijk in voor de verbetering van veiligheid en rendabiliteit van de huidige spoorwegtechnologieën. Ze voeren o.a. onderzoek naar aardbeving alarm installaties, systemen voor opsporing van obstakels op het spoor, verminderen van energiegebruik van het railtransport, geluidsbarrières en het verminderen van vibratie in de trein.
5.3 Chubu HSST Development Corperation
CHSST is een consortium van de Aichi overheid, de Nagoya spoorwegen en de HSST corperation die zich vooral gevestigd heeft in de regio rond Nagoya. Het werd in 1972 opgericht door Japan Airlines, dat Maglev technologie wilde gebruiken om centra van steden vlotter met hun luchthavens te verbinden. Rond 1990 zou Japan Airways zich teruggetrokken hebben uit het bedrijf dat zich vervolgens meer richtte op het sneltransport in stedelijke omgevingen d.m.v. magnetisme. Buiten enkele exhibitielijnen tijdens tentoonstellingen is de belangrijkste verwezenlijking van het bedrijf tot nu toe de Linimo in Aichi, dat deel uitmaakt van de metro van Nagoya.
Aichi regio:
Aichi wordt met zijn 10 miljoen inwoners beschouwd als het economisch/industrieel kloppend hart van Japan. Het is hier dan ook dat je de grote internationals zoals Toyota, Sony, Suzuki en Mitsubishi terugvindt. De vraag naar transport is hier enorm groot en dat is ook waar CHSST wil inspelen. Het internationale belang van de regio werd duidelijk gemaakt door de wereldtentoonstelling van 2005.
5.4 Rotem Urban Maglev
Rotem is een onderdeel van de Hyundai groep. Deze tak van de groep staat in voor het onderzoeken en bouwen van railtransport, militaire toepassingen en assemblagefaciliteiten. Sinds 1988 onderzoekt het bedrijf Maglevs voor toepassing in stedelijke omgeving. Het gebruikte systeem is gelijkend op dat van CHSST.
Hyundai
Hyundai is een holding van bedrijven in verscheidene sectoren die allemaal opgericht zijn in Zuid-Korea. De bekendste tak van het bedrijf is de autobouw, maar ze zijn ook belangrijke spelers in scheepsbouw, zware industrie, bouw en warenhuizen.
5.5 General Atomics
General Atomics is een Amerikaans bedrijf dat zich gespecialiseerd heeft in kernenergie en hoogtechnologische toepassing voor zowel militaire als civiele doeleinden. Het bedrijf is sinds 2000 bezig met het onderzoek van magnetische levitatie d.m.v. inductrack. Het belangrijkste onderzoekcentrum van het bedrijf is gelegen in San Diego, CA, USA.
5.6 CNR Tangshan Railway Company (TRC)
Tangshan, een stad ten Oosten van Peking, heeft de hoofdzetel van de oudste treinproducent in China. In 1881 produceerde het bedrijf de eerste Chinese stroomtrein en in 1999 was het de laatste producent ter wereld van stoomtreinen voor industrieel gebruik. Het bedrijf werkt tegenwoordig nauw samen met Siemens. Hieruit vloeien vooral hogesnelheidstreinen voort die gelijken op Europese modellen, maar die voor de Aziatische markt bedoeld zijn. Het bedrijf ontwikkelt al enkele jaren een Maglev voor stedelijk gebruik, die zijn eerste toepassing zal kennen in Peking.
5.7 American Maglev
Nadat in de jaren ’90 de Olympische Spelen waren toegewezen aan Atlanta ontstond de vraag naar nieuwe transportmethoden om grote massa’s te vervoeren. De American Maglev of Florida Inc. werd in 1994 opgericht en moest op een testbaan in Edgewater, Florida een rendabel Maglev systeem uitbouwen. Maar de subsidiekraan werd door de overheid dicht gedraaid in 2001, waardoor het bedrijf zijn naam in American Maglev veranderde en private investeerders zocht. Vervolgens week het bedrijf uit naar Powder Springs, Georgia, waar zich nu de testbaan bevindt. Hierop wordt een stedelijke Maglev ontwikkeld die vooral voor de Amerikaanse markt is bedoeld
5.8 Mogelijke toekomstige investeerders
Door de als maar groter wordende bekendheid van Maglev als transportmiddel is het te voorspellen dat het aantal potentieel investeerders alleen maar zal toenemen. Toch is hier een kanttekening bij te maken. Ik verwacht twee tendensen: één op korte en één op langere termijn.
Op korte termijn voorspel ik dat omwille van de kostprijs Maglevtechnologie alleen als paradepaardje zal worden gebruikt. Het is daarom vooral weggelegd voor kapitaalkrachtige en politiek eensgezinde staten die zich d.m.v. deze technologie in de kijker willen zetten. China is hier het duidelijkste voorbeeld van.
Op langere termijn (10 jaar en meer) zal door de technologische vooruitgang de kostprijs drastisch verlagen, hierdoor zal Maglev toepasbaar zijn over heel de wereld. Staten zullen het kunnen gebruiken om hun belangrijkste centra met elkaar te verbinden. Waarschijnlijk zullen geprivatiseerde bedrijven magneetbanen gaan uitbaten, denk hier aan luchtvaartmaatschappijen die hun vluchten over korte afstand zien verdwijnen door Maglev. Ook valt te verwachten dat de industrie zich niet onbetuigd zal laten. Buiten het snelle vervoer van personen, komt het vrachtvervoer ook in de kijker dat door het snelle transport met Maglev een metamorfose kan ondergaan.
6 Impact op de toekomst
6.1 Sociaaleconomisch
De transportgeschiedenis leert ons dat er bij het introduceren van een nieuwe technologie op grote schaal een sociaaleconomische impact te verwachten valt. Mocht dit het geval worden voor Maglev dan kunnen we op verscheidene vlakken grote veranderingen verwachten.
Op sociaal vlak kan Maglev verscheidene culturen beter met elkaar verbinden, wat de internationalisering van de maatschappij in de hand werkt. De culturele mix die hierdoor ontstaat, zal een positieve uitstraling hebben op de maatschappij, waardoor er hopelijk een grotere verdraagzaamheid zal optreden tussen verschillende bevolkingsgroepen.
Om een project met deze omvang op te zetten, zal er een zekere politieke wil aanwezig moeten zijn. Dit niet alleen om budgettaire redenen maar ook om samenwerking te bekomen op internationaal niveau. Een Maglevsysteem dat zich uitstrekt over verscheidene landen is immers effectiever dan een plaatselijke Maglev. Het zal landen naar elkaar toe laten groeien wat voordelig is voor hele regio’s.
6.2 Ecologisch
6.2.1 Luchtvervuiling
Omdat Maglev enkel gebruik maakt van magnetisme en elektriciteit om zich voort te bewegen, worden er in principe geen uitlaatgassen geproduceerd. Men moet echter wel rekening houden met de manier waarop elektriciteit wordt opgewekt. Om hierbij een zo laag mogelijke impact te hebben, is het aan te raden om groene energie te gebruiken. Een idee om dit te bewerkstelligen is zonnepanelen op de baan te plaatsen, waardoor er nog minder ruimte wordt verspeeld. In het slechtste geval zou men gebruik moeten maken van fossiele brandstoffen of zelfs kernenergie.
6.2.2 Verbruik
Een Maglev verbruikt in verhouding minder dan motorvoertuigen, (hoge snelheids-)treinen of vliegtuigen. Dit komt omdat hij geen rolweerstand ondervindt van wielen die voor een remmend effect zorgen. Onder de 250km/h is de Maglev zelfs zeer verbruiksvriendelijk, maar dit verandert wanneer hij sneller gaat. Omdat de luchtweerstand bij hoge snelheden enorm toeneemt, ligt het verbruik ook een stuk hoger. Dit is hoogstwaarschijnlijk oplosbaar door het introduceren van vacuümtunnels, die Maglevs in staat zullen stellen om zonder luchtweerstand te bewegen.
6.2.3 Geluidspollutie
Daar Maglev voertuigen over hun baan zweven is er weinig geluid merkbaar bij lage snelheden. Bij toename van snelheid zal er meer geluid ontstaan doordat de lucht door de spleet tussen baan en voertuig word gedrukt. Bijvoorbeeld bij een snelheid van 400km/h stoot de Maglev 89dB uit, wat vergelijkbaar is met een autosnelweg die zich op twintig meter bevindt.
6.2.4 Magnetische pollutie
De impact van magnetische velden op de leefomgeving valt te verwaarlozen. Toch is er paniek ontstaan bij de bevolking van bepaalde gebieden dat deze velden enorm schadelijk zouden zijn. Verscheidene onafhankelijke onderzoeken toonden aan dat we niets hoeven te vrezen. De sterkte van het magnetisch veld is immers kleiner dan dat van Tv-toestellen of elektrische ovens.
6.2.5 Oppervlakte inname
Magneetbanen nemen minder ruimte in dan conventionele hogesnelheidstreinen. Neem daarbij het feit dat ze enorm aanpasbaar zijn aan hun omgeving (max. 10% hellingpercentage, korte bochten). Als men ze verhoogd is het zelfs mogelijk om onder de baan andere activiteiten zoals landouw verder te blijven uitvoeren. Om de impact op het landschap voor toekomstige lijnen te verkleinen, kunnen magneetbanen verhoogd ingeplant worden op middenbermen van snelwegen, dit om ruimte te besparen en om bij noodgevallen snel bij de baan te geraken.
6.2.6 Onderhoud
Omdat magneetzweeftreinen gebruik maken van contactloze technologie is er maar weinig onderhoud nodig aan het voertuig en de baan. Waar er bij andere voertuigen altijd een mechanische arbeid wordt geleverd(wielen, remmen, overbrenging,… ) die voor veel slijtage zorgt, is dit niet het geval bij Maglev.
6.3 Tegenover huidig transport
6.3.1 Maglev tegenover gemotoriseerd wegtransport
Het gemotoriseerd wegtransport, in het bijzonder de auto, is de voorbije 50 jaar als maar meer de koning geworden van het transport over land. Nochtans heeft de komst van gemotoriseerde voertuigen veel hinder met zich meegebracht. De verbrandingsmotor bijvoorbeeld is niet alleen milieuvervuilend, maar de technologie waarop het steunt is intussen ook al zodanig verouderd dat nieuwe concepten zoals biobrandstof en zelfs waterstof daar geen verandering meer in kunnen brengen. Terwijl we ondertussen wachten op de eerste op grote schaal geproduceerde elektrische auto’s, heeft Maglev veelt troeven tegenover het hedendaagse (vervuilende) wegtransport. Het is milieuvriendelijker, sneller, meer sociaal verantwoord en zelfs bij toepassing op grote schaal goedkoper. Toch zal het nooit alle files kunnen oplossen en de bouwzucht van nieuwe wegen kunnen stuiten. De auto is daarvoor te diep in onze maatschappij geworteld. Maglev zal echter wel een deel van het openbaar vervoer gaan uitmaken, met verbindingen met het huidige vervoernetwerk waarvan de auto deel uit maakt.
6.3.2 Maglev tegenover trein
De trein is al twee eeuwen lang present als vervoer over land. In die 2 eeuwen heeft het verscheidene gouden jaren gekend, toch is het met de opkomst van het gemotoriseerd wegtransport een deel van zijn grootheid verloren. Sinds 1990 zien de meeste staten terug het nut in van de trein en hebben daardoor moderniseringsplannen opgezet die het een waardige concurrent van het weg- en luchttransport moest maken. Hierbij zijn ondermeer duizenden kilometers hogesnelheidsspoor aangelegd. Dit was niet altijd succesvol en Maglev had hier duidelijk meer troeven kunnen uitspelen. Maglev heeft niet alleen een hogere topsnelheid, een betere versnelling en is daarbij veel stipter omdat er alleen maar gebruik gemaakt word van een computersysteem. Maglev heeft ook betere aanlegvoorwaarde, waar een conventionele treinlijn veel meer eisen vraagt en dus moeilijker in te planten is. Verder kan er een grotere capaciteit geboden worden doordat Maglevs geen zware structuren nodig hebben om hun gewicht over assen te spreiden (wat wel van toepassing is in de conventionele trein). Als we vervolgens de afweging maken met de hogesnelheidstrein valt op dat de energieconsumptie en onderhoudskosten veel lager liggen bij Magneettreinen. Maglev is echter met zijn beperkte laadvermogen niet echt geschikt voor cargo transport. Net zoals bij het wegtransport zal Maglev niet volledig de conventionele trein kunnen vervangen. Dit zou niet alleen veel geld kosten, maar in veel gevallen ook gewoon onpraktisch en onnuttig zijn.
6.3.3 Maglev tegenover vliegtuig
Het vliegtuig heeft net zoals het gemotoriseerd wegtransport de voorbije 50 jaar enorm aan populariteit gewonnen. Het heeft tevens deze wereld op vlak van reistijden een heel pak kleiner gemaakt. Nochtans heeft het vliegtuig verscheidene minpunten, en dat vooral tegenover Maglev. Een vliegtuig is bijvoorbeeld aan veel omstandigheden onderhevig (weer, mechanische problemen, luchthaven problemen, passagiers problemen,…). Het grote verbruik van kerosine tijdens het opstijgen en landen is nadelig, maar wordt enigszins gecompenseerd door mindere luchtweerstand in hogere atmosferische lagen. Toch kan een rendement zoals bij Maglev hier niet behaald worden. Ook de lawaaihinder die een vliegtuig bij het opstijgen en dalen veroorzaakt is een groot probleem voor de luchtvaart. Hoewel het vliegtuig sneller (in max. snelheid) is tegenover Maglev kan het op afstanden onder 1000km over land tussen stadcentra niet concurreren met Maglev, die daarbij een nog snellere, hogere frequentie verbinding kan opzetten. De tijd die nodig is om van de stadcentra naar de luchthavens te geraken en daar al de controles te passeren duurt meestal langer dan de vlucht zelf, en hier kan Maglev net zoals hogesnelheidstreinen op inspelen. Over grotere afstanden (> 1000km) of over zee en oceaan kan Maglev niet concurreren met het Vliegtuig. Tevens hoeft het bij vliegtuigen niet over grote massa’s mensen te gaan die vervoerd moeten worden, waar het bij de aanleg van Maglev wel over gaat. Ook het feit dat een vliegtuig geen aangelegde sporen nodig heeft (alleen maar een luchthaven) draagt ertoe bij dat het vliegtuig onvervangbaar is in onze huidige mobiliteit.
7 Huidige Routes
7.1 Commercieel
7.1.1 Uitgewerkt voorbeeld: Sjanghai Luchthaven Link, China
In 2000 kwam het geld (10 miljard Yuan, 1,2 miljard US Dollar) en de toestemming van de regering in Peking om een Maglevlijn in Sjanghai te bouwen. Het nieuw opgerichte bedrijf SMTD (Sjanghai Maglev Train Departement) werd hiermee belast, zij zouden later ook instaan voor de exploitatie. In januari 2001 werden de eerste contracten getekend met het Transrapid consortium waarna in maart de werkzaamheden begonnen. Na amper twee jaar bouwen was het traject klaar. Op de openingsceremonie (31 december 2002) waren Bondskanselier Gerard Schröder en Chinees eerste minister Zhu Rongji aanwezig om de eerste officiële rit te maken. Hierna volgde nog een aantal maanden uitvoerige tests, waarna in oktober de eerste commerciële rit kon gemaakt worden.
Het 30,5 km lange dubbelsporige traject verbindt het Long Yang Road metrostation met Pudong (Sjanghai) internationale luchthaven. Er werden drie zesdelige Transrapid’s TR08 aangekocht om op de lijn dienst te doen. In 2010 kwam er daar nog één van bij die buiten enkele details gelijkend was aan de TR08 maar volledig in China gebouwd werd. De treinen hebben een capaciteit van 574 reizigers en opereren aan een maximum snelheid van 431 km/h. Omdat alles computergestuurd gebeurt, hoewel er altijd een opzichter in de bestuurscabine zit, heeft de Maglev een juistheid van 99,82% op het tijdschema. De magneetzweeftreinen zijn van 6u45 tot 22u00 in bedrijf, maar rijden alleen maar in de spitsuren aan de maximale snelheid van 431km/h. Ze leggen het traject dan in 7 min 20 sec af. Echter in de daluren rijden ze maar tegen een maximale snelheid van 300km/h, waardoor ze het traject in 8 min 40 sec afleggen. Dit is te wijten aan de hoge energieconsumptie die de Maglevs nodig hebben voor deze hoge snelheden. Statistieken uit 2007 tonen aan dat 64% van de exploitatiekosten naar de elektriciteitfactuur gaat. De overige 36% gaat naar onderhoud en personeel, wat heel weinig is voor een transportmiddel.
Hoewel de magneetzweeftrein van Sjanghai al meer dan 20 miljoen passagiers vervoerd heeft, is de gemiddelde bezetting van de treinen maar 20%. Dit heeft verschillende oorzaken zoals: gebrekkige openingstijden, hoge ticket prijzen voor plaatselijke bevolking, niet direct naar het centrum van de stad, concurrentie van metro, Daardoor is het niet echt winstgevend.
Er zijn verscheidene verlengingen van de lijn voorgesteld. De twee belangrijkste zijn die naar de andere belangrijke luchthaven van Sjanghai: Hongqiao, de andere die de lijn zou doortrekken naar de hoofdstad van de Zhejiang provincie, Hangzhou. Hier zou het gaan over een uitbreiding van 165km met een totaal van drie of vier stations. Door deze verbinding zou de reistijd tussen beide steden teruggebracht worden tot minder dan 20 minuten. Het project zou klaar moeten zijn tegen 2014 met een kostprijs van 3,25 miljard US Dollar. Deze projecten hebben al veel vertraging ondervonden omdat de plaatselijke bevolking protesteerde tegen mogelijke magnetische straling die de lijn zou teweegbrengen. Verscheidene onderzoeken hebben dit vervolgens ontkracht en concludeerden dat er geen risico is voor de volksgezondheid.
7.1.2 Linimo, Nagoya, Japan
De ‘Linimo’ lijn van de metro van Nagoya is een stedelijke Maglev die gebouwd is voor de wereld expo van 2005, die volledig in het teken stond van de ‘wijsheid van de natuur’. Het traject is 8,9km lang en doet 9 stations aan, het traject kent een helling van maximum 6%. Het project van 100 miljard Yen(900 miljoen US Dollar) heeft een capaciteit van 4000 passagiers/ per uur/ per richting. Het gebruikte systeem van CHHST is simpeler en goedkoper dan de conventionele Maglev voor hoge snelheden, maar heeft een beperking van 100km/h als exploitatiesnelheid. De ‘Linimo’ wordt beschouwd als de eerst automatische stedelijke Maglev, al is dit niet volledig juist. De M-Bahn in Berlijn en de Birmingham Maglev waren eerder operationeel, maar zijn terug afgebroken door verscheidene redenen. De ‘Linimo’ treinen hebben nog een aantal beperkingen: ze kunnen niet meer dan 224 reizigers per trein aan, anders leviteren ze niet. Ze kunnen ook niet gebruikt worden bij winden boven de 25m/s, wat vrij veel voorkomt in de desbetreffende streek.
7.1.3 Daejong Rotem Maglev, Zuid-Korea
Een korte demonstratielijn van 1km is te vinden in Daejong, Zuid-Korea. De lijn verbindt een pretpark met een expositieruimte over een drukke weg. Op de lijn zweeft het type UTM-02 Maglev geproduceerd door Hyundai Rotem Maglev. Deze lijn is als demonstratielijn bedoeld, er wordt immers gebouwd aan een gelijkaardige Maglev op het terrein van Incheon International Luchthaven in de buurt van Seoul.
7.2 Test Terreinen
7.2.1 Emsland, Duitsland
De Transrapid testfaciliteit is een testcircuit gelegen tussen Dörpen en Lathen, Emsland, Duitsland. Het 31,8 km lange traject was in 1985 af na 5 jaar bouwen. De baan loopt aan zijn uiteinden over in 2 lussen. Op het rechte stuk tussen de lussen in ligt het bezoekerscentrum, het controlecentrum en de werkplaats. Op dit stuk kunnen de Maglevs een snelheid behalen van 450km/h. De baan is speciaal op steigers gebouwd om de landbouw en veeteelt te behouden in de omgeving. Alle Transrapid’s vanaf type TR05 tot niet zo lang geleden TR09 zijn getest op het circuit. Tot 2006 konden bezoekers meerijden met de Transrapid, dit tot een dodelijk ongeval.
7.2.2 Yamanashi, Japan
Ten zuiden van de stad Yamanashi, Japan, ligt de testfaciliteit van de JR-Maglevs. Het in 1996 opengesteld traject is de opvolger van het Myazaki testtraject, dat te klein was geworden. Het huidige traject is 18,4km lang, dubbelspoorig en ligt voor het overgrote deel in tunnels. Ook vinden we langs de baan een bezoekerscentrum en een onderhoudsdepot. De baan wordt momenteel uitgebreid tot 40,5km (2013) en zal later deel gaan uitmaken van de Chuo Shinkansen tussen Tokio en Osaka. Op de baan is met een duizelingwekende snelheid van 581 km/h (MLX01)het wereldrecord voor een Maglev voertuig gevestigd.
7.2.3 Andere
Verscheidene bedrijven en onderzoekscentra doen momenteel onderzoek naar Maglev technologie. Daarom is het moeilijk in kaart te brengen waar men een testtraject heeft aangelegd. De meesten zijn immers niet langer dan 1km en worden na enkele jaren afgebroken. De belangrijkste kleinere testbanen zijn momenteel die van Powder Springs, GA USA (American Maglev), San Diego, CA USA (General Atomics) en Tangshang, Hebei China (TRC)
7.3 Gesloten en/of afgebroken
7.3.1 M-Bahn, Berlijn, Duitsland
De M-Bahn van Berlijn was een 1,6km lange Maglevlijn in West-Duitsland van 1989 tot 1991 die gebouwd was op de route van een metrolijn. De lijn had drie stations: Gleisdreieck (metrostation), Bernburger Strasse en Kemperplatz (ter hoogte van de Potsdammerplatz). De lijn was opmerkelijk omdat het vlak naast de Berlijnse muur was aangelegd, waardoor er van in de wagens over de muur kon gekeken worden. De lijn moest lange tijd getest worden en is slechts drie weken opengesteld voor het publiek. Na de val van de Berlijnse muur werd beslist om de lijn in 1991 terug af te breken om het metrosysteem in zijn eer te doen herstellen. Vandaag de dag is de route in gebruik als deel van metrolijn U2.
7.3.2 Birmingham Maglev
De Birmingham Maglev (of SkyRail) was een lijn van 600 meter tussen de luchthaven terminal en het treinstation van de luchthaven. De lijn opende in 1984 en was daarmee de officiële eerste commerciële Maglev op de wereld. De Maglev hield het elf jaar vol vooraleer het systeem te duur werd om te onderhouden. De baan zou in 2003 vervangen worden door een “people mover” systeem met kabels, beter bekend als de AirRail Link.
7.3.3 Andere
Er zijn sinds de jaren ’60 veel Maglevlijnen de revue gepasseerd. De meeste waren exhibitielijnen op (wereld)tentoonstellingen, maar ook testlijnen die niet lang bestaan hebben. De opmerkelijkste banen die het vermelden waard zijn: de testbaan in Miyazaki, Japan waar tussen 1977 en 1996 de JR-Maglev’s werden getest en de testbaan in de haven van Nagoya, Japan waar CHSST belangrijk onderzoek deed tussen 1998 en 2006.
8 Toekomstige plannen en projecten
8.1 Europa
8.1.1 UK Ultraspeed (TR)
De UK Ultraspeed groep is een lobby organisatie die bij de overheid probeert aan te dringen op de bouw van een Maglevlijn in Groot-Brittannië. Ze pleiten voor een traject van St.Pancras station naar en langs luchthavens en steden over heel Groot-Brittannië tot helemaal in Glasgow. Er zouden onder meer stations komen in Birmingham, Manchester, Leeds, Newcastle en Edingburgh. De verouderde spoorweginfrastructuur in GB zou hierdoor een waardige opvolger krijgen die door zijn snelheid een economische boost kan geven aan de economie van heel het land. Momenteel is dit project nog altijd in de planningsfase. Er wordt momenteel ook serieus overwogen om een gewone hogesnelheidslijn (HS2) te bouwen tussen Londen en de Midlands. Deze lijn zou veel minder kosten maar wel een veel kleinere impact hebben op de reistijden vergeleken met Maglev. In ieder geval zal de realisatie moeilijk worden, dit doordat GB verscheidene spoorwegmaatschappijen telt die dan een groot deel van hun inkomsten verliezen. Ook is het de vraag of de overheid met het geld over de brug zal komen om een dergelijk gigantisch project te realiseren.
8.1.2 Randstadrapid (TR)
Er zijn plannen om een rondje rond de Randstad te construeren. Het zou hier gaan om een ringlijn die de belangrijkste steden in Nederland zou aandoen zoals Den Haag, Rotterdam, Utrecht, Almere en Amsterdam. Als eerste zou de link tussen Amsterdam en Almere gebouwd worden. Het is echter zwaar in twijfel te trekken dat dit project verwezenlijkt wordt.
8.1.3 Pan-Europa maglev (TR)
De Pan-Europa Maglev is een Maglevlijn van meer dan 100km tussen Berlijn en Budapest. Deze lijn zou stations krijgen in de belangrijke centra langs de lijn zoals Wenen, Praag, Bratislava en Dresden. Het eerste onderzoek naar deze route is afgerond in 2007 en de plannen liggen momenteel voor bij de Europese unie. De kans dat de financiering voor een dergelijk project rond zou geraken is heel klein. Toch kan deze route één van de ruggengraten worden voor een Maglevnetwerk in Europa.
8.1.4 Swissmetro
Swissmetro is een Maglev systeem dat Zurich met Bern zou verbinden door gebruik te maken van een vacuüm tunnel waardoor er geen luchtweerstand is. Hierdoor zouden snelheden van 1000km/h mogelijk worden waardoor de trip tussen deze steden maar 12 minuten zou duren. Deze technologie wordt echter nog onderzocht en de realisatie ervan word niet binnen de 20 jaar verwacht.
8.2 Azië
8.2.1 Mentougou line (Metro van Peking S1) (Tangshan RC)
Deze voorstadslijn zou het Mentougou-district via 12 stations verbinden met het metronetwerk van Peking. Het 10km lange bergachtige traject zou een lage snelheid (max. 60km/h)Maglev krijgen van het type dat bij Tangshan Railway Company wordt geproduceerd. De constructie van de route is op 1 maart 2011 begonnen en zou in gebruik worden genomen tegen 2013.
8.2.2 Incheon luchthaven link (Rotem)
Een Maglev lijn gebouwd door Rotem zou de int. Luchthaven Incheon, op een schiereiland in de buurt van Seoul verbinden met een hotel complex. De 6,1km lange lijn zal zes stations tellen en wordt verwacht te openen in 2012.
8.2.3 Chuo Shinkansen (Tokyo – Osaka Maglev) (JR)
Hoewel de route nog niet helemaal vastligt, is het de bedoeling om een Maglevlijn tussen Tokyo en Osaka te construeren. Het eerste deel tussen Tokyo en Nagoya, waarvan de Yamanashi testlijn deel zou maken, is verwacht tegen 2027. Dit zou tot een reistijd van 20 minuten leiden tussen beide steden. Tegen 2045 zou de lijn dan verder uitgebreid moeten zijn naar Osaka, waarmee de reistijd van het 500km lange traject tot een uur zou teruggebracht worden. De lijn zou als uitbreiding dienen van de Shinkansen Tokaido (Tokyo – Osaka) lijn, die weldra zijn maximale capaciteit zal bereiken. De route gaat door zeer dichtbevolkt gebied waardoor er strikte eisen worden gesteld voor het aanleggen ervan. De kosten van het project worden momenteel geschat op 5 biljoen Yen. Dit komt doordat 60% van de lijn in tunnels zou komen te liggen. Toch wordt verwacht dat de kosten door technologische vooruitgang nog zullen dalen.
8.2.4 Mumbai – Delhi regio Maglev (TR)
In 2007 zijn er plannen ontstaan om een Maglevlijn aan te leggen tussen de regio’s van Delhi en Mumbai. Dit 1000km lange traject zou twee dichtbevolkte en economische zeer belangrijke gebieden verbinden. Door de economische groei is de vraag naar transport immers explosief gestegen waardoor de huidige infrastructuur niet meer volstaat. Het is natuurlijk de vraag of een land waarin nog een groot deel van de bevolking in sloppenwijken leeft, in een zo dure verbinding wilt investeren. Daarom zal het nog wel een paar jaar duren voor dit project wordt verwezenlijkt.
8.2.5 Tehran – Mashdad Maglev (TR)
In 2010 zijn er belangrijke contracten getekend tussen de Iraanse overheid en Transrapid die zouden gaan over een Maglevlijn van 800km in Iran. De lijn zou de hoofdstad Teheran verbinden met de heilige stad Mashdad in twee uur. Als de Iranese overheid met genoeg geld over de brug kan komen, is de kans groot dat deze lijn zal gebouwd worden.
8.3 Amerika
8.3.1 Baltimore-Washinghton Maglev Project (TR)
Dit project is een eerste stap om een Maglevroute langs de hele Oostkust van de VS te construeren. De eerste route zou lopen vanaf Washington Union station naar het centrum van Baltimore. Mocht deze lijn een succes zijn dan zouden er uitbreidingen kunnen volgen naar New York, Boston, Philadelphia en Atlanta. Het traject is volledig uitgewerkt en wacht alleen nog op geld en goedkeuring van de overheid. De kans dat deze er komt is klein.
8.3.2 Pennsylvania Maglev Project (TR)
De planning voor een lijn van Pittsburgh Int. Luchthaven via het centrum naar de buitenwijk Greensburg is al helemaal uitgewerkt. Over het 70km lange traject wordt momenteel hevig gediscussieer, toch is dit (waarschijnlijk) het meest waarschijnlijke project dat kan worden gerealiseerd in de VS.
8.3.3 California-Nevada Superspeed Maglev Project (TR)
Een project om de gokstad Las Vegas te verbinden met Anaheim (in de buurt van Los Angeles) d.m.v. een Maglevlijn. Het zou de grote toeloop van gokkers uit de Westkust moeten helpen verwerken die elk weekend naar Las Vegas trekken. Het eerste deel van de lijn zou uit een 100km lange route bestaan doorheen de staat Nevada( van Las Vegas naar Primm). De realisatie is twijfelachtig.
8.3.4 Atlanta – Chattanooga Maglev Project (TR)
Dit project zou de Luchthaven van Atlanta met het centrum en de stad Chattanooga verbinden. Het zou gaan om een traject van 50km dat de bereikbaarheid van Atlanta zou moeten verbeteren. De kans dat de financiering op korte termijn rond zal komen is zeer klein.
8.3.5 Aerotrem (TR)
Dit is een Maglev lijn tussen Sao Paulo en Rio de Janeiro in Brazilië. Deze lijn van 500km zou twee dichtbevolkte gebieden met elkaar verbinden. Het zou de afstand afleggen in twee uur en daardoor één van de drukst bevlogen vliegtuigverbinding ter wereld kunnen vervangen. Zeker in het teken van de komende grote evenementen in Brazilië (WK Voetbal, Olympische Spelen) zou deze lijn tegemoet komen aan de transport vraag. De kans is echter klein dat het project zelfs voor 2020 zou worden uitgevoerd.
9 Besluit
Men heeft verscheidene concepten van magneetzweeftreinen ontwikkeld die allemaal voordelen vertonen tegenover het hedendaags transport. Sommige van deze concepten zijn al uitgebreid getest en zelfs al toegepast in de realiteit. Toch is er nog een lange weg af te leggen om van Maglev een rendabele toepassing te maken die in een mondiaal opzicht de problemen van onze huidige mobiliteit gedeeltelijk kan oplossen. De interesse voor de technologie is nu al alom aanwezig, waardoor de toekomst van Maglevtransport er rooskleurig uitziet. Maar toch zal er een (politieke)wil aanwezig moeten zijn om al deze projecten en vooral dromen te kunnen verwezenlijken. Hierbij moet men in acht nemen dat het uitbouwen van een efficiënt Maglevsysteem jaren en enorme hoeveelheden geld in beslag zullen nemen. Om ten slotte tot een netwerk te komen waarbij de reistijd tussen steden niet meer uitgedrukt word in uren maar in minuten en seconde. Of dit verwezenlijkbaar is blijft de grote vraag, waar we hopelijk in de toekomst een antwoord op zullen krijgen.
10 Bronnen
Economie en transport Jaap de Wit, Hen van Gent
Uitgeverij Lemma B.V. Utrecht 1996
ISBN: 90 518 9578 x
Pag: 11-20, 35-59, 159-162, 193-209, 389-400, 407-428
Mobiliteit: landschap van macht en onmacht Guy Baeten, André Spithoven, Louis Albrechts
Uitgeverij Acco Leuven 1997
ISBN: 90 334 3800 3
Pag: 41-44, 58-63, 118-140
Natuurkunde voor wetenschap en techniek: Elektrostatica en magnetisme Douglas C. Giancoli
ISBN: 90 395 0395 8
Pag: 47-55, 159-160, 226-242
Modern trains and splendid stations The Art institute Chicago
Merell Publishers limited Italië 2001
ISBN: 18 589 4149 0
Page: 25-55
Transrapid Shanghai Maglev Project Update
Transrapid International-USA, Inc. 2007
High Tech “Zweven over de grond”
Transrapid international 2004
(website JR-Maglev)http://www.rtri.or.jp
(website CHSST)http://hsst.jp
http://www.monorails.org/tMspages/MagNag.html
(website Magnetbahnforum)http://magnetbahnforum.de/
(website SMTDC)http://www.smtdc.com/en/jszl.asp
http://www.canv-maglev.com/
(Website Maglev 2000)http://www.maglev2000.com
http://atg.ga.com/EM/transportation/urban-maglev/index.php
https://www.llnl.gov/str/Post.html
http://ninpope-physics.comuv.com/maglev/history.php
http://www.transrapid-usa.com/content_history_main.asp
www.21stcenturysciencetech.com/.../maglev2.html
http://www.hochgeschwindigkeitszuege.com/deutschland/transrapid.php
(Website UK Ultraspeed)
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden