? ? ? openbaar vervoerir.J.A.M. van Dijk en ir.H.Marinus, DHV Milieu & Infrastructuur BV, Logistiek en VerkeerDe magneettrein lijkt een logische voorzetting van de treingeschiedenis. Bij de stoom-trein voerde de trein zijn eigen energie en motormet zich mee. De huidigeelektrische trei-nen hebben wel een eigen motor; de energie dragen zij niet meer zelf mee. De magneet-trein gaat een halve stap verder. Een deel van de motor bevindt zich in de baan, waardoorhet voertuig lichter is danbij conventionele wiel-railtechniek het geval is. Mede hierdoorbeschikt het systeem over een zeer vlotte accelera~ie.De aandrijftechniekmaakt daar-naast ook een zeer hoge topsnelheid mogelijk.DEMAGNEETTREIN,EENALTERNATIEFCD Magneettrein op proefbaan50De snelheidskarakteristieken hebben ertoebijgedragen dat de magneettrein ook wel desprinter onder de hogesnelheidstreinenwordt genoemd. In dit artikel wordt niet al"leen op de snelheidskarakteristieken, maarook op de andere karakteristieken van demagneetbaan ingegaan. Daarbij komt ondermeer de ruimtelijke en systeemtechnischeinpassingsproblematiek aan de orde. Ver-volgens wordt ingegaan op de vervoermarktwaarop de magneetbaan zich zou kunnenmanifesteren, zowel nationaal als interna-tionaal. Tot slot wordt aangegeven welkespecifieke toepassingsmogelijkheden ervoor de magneetbaan zijn. Waar mogelijk zaleen vergelijking met de conventionele wiel-railtechniek worden gemaakt.De bevindingen in dit artikel zijn gebaseerdop de verkennende studie die DHV Milieu enInfrastructuur BV samen met Holland Rail-consult heeft uitgevoerd in opdracht van hetMinisterie van Verkeer en Waterstaat.De beschreven magneetbaan betreft detechniek zoals die in Duitsland is ontwikkeldonder de naam Transrapid. Bij het Duitseplaatsje Lathen bevindt zich al ruim 10 jaareen proefbaan waar de Transrapid zweeft(foto 1).KarakteristiekenSysteemkenmerkenDe meest in het oog springende kenmerkenvan het magneettreinsysteem zijn het ge-volgvan de gebruiktetechniek. Met name deaandrijving van het systeem, door middelvan een lineaire motor, wijkt sterk af van deconventionele wiel-railtechniek.Bij de conventionele techniek is de adhesietussen rail en wiel een beperkende factor bijacceleratie en remmen. De magneettreinmaakt gebruik van een andere aandrijftech-niek, waardoor het acceleratievermogengroter is. De grotere sprintcapaciteit maakthet mogelijk meer stops te maken, zonderdaarbij veel tijdverlies op te lopen.Een magneettrein accelereert in 2 minutenover een afstand van 4900 mnaar een snel-heid van 300 km/h; voor 400 km/h zijn eenhalve minuut en 4400 m meer nodig.Tervergelijking: de TGV heeft bijna 6 minutenen 18500m nodig om een snelheid te halenvan 300 km/hoDe magneetkrachten worden tevens ge-bruikt bij de verticale en horizontale gelei-ding van de voertuigen. Hierdoor zweeft detrein volledig contactvrij. Het voertuig en debaan vormen een twee-eenheid, doordateen deel van de aandrijvingstechniek in debaan is opgenomen.De vervoerscapaciteit is vergelijkbaar metdie van de HSL. Het energieverbruik van demagneettrein is lager dan dat van anderesystemen. Door het ontbreken van het wiel-railcontact is de geluidproductie lager, het-geen wordt versterkt doorhet ontbreken vanstroomafnemers op het voertuig (fig. 2).InfrastructuurHet systeem kan op een viaductspoor wor-den gebouwd tegen kosten die vergelijkbaarzijn met die van een conventionele spoor-baan. De kolomhoogte kan vari?ren van 3tot 20 m (fig. 3). De afstand tussen de ko-CEMENT1997/7-8EC>0.N-'k"-- ~82?.:..:10_-_=8:...:.8_=_0.:..:m'__~~____,1-1 ,f.? Verhoogde baan@ Transrapidsysteem uit verkennende studiezijdelingsgeleidenaandrijvendragenr+~--l-glijdenluchtspleet lineaire motordraagmagneetstatorpakket met kabelwikkelingzijdelingse magnetische reaktierailglijdijzer---l~-+-.."Bij het remmen wordt de lineaire motor in degeneratorstand geschakeld. Tijdens eennormale dienstremming is er geen contactmet de baan.Het nu gebruikte Transrapidvoertuig is 0,70m breder dan de huidige wiel-railtreinen.Vanwege de geringere hoogte is het frontaaloppervlak vrijwel gelijk. Gevolg hiervan is datde luchtweerstand per zitplaats kleiner is.Een voertuig is opgedeeld in secties (fig. 4).Maximaal zijn 10 secties te koppelen. Delengtevan detrein bedraagt in datgeval ruim250 m. De ledige massa bedraagt slechts460 ton als gevolg van het ontbreken vaneen motorin hetvoertuig. Hetlaadvermogenis 118 ton. In de 10 secties is plaats voorruim 450 passagiers in de eerste en bijna1000 in de tweede klasse.r--:;; 26990 ? ?? I~II~Iv 3890 ~ J 14950 " , .'1 . . ? 1 .elektromagnetisch zweven (EMS). Het mag-neetveld roteert niet in de motor, maartransleertlangs debaan. Hetvoertuig en hetmagneetveld bewegen zich synchroon langsde baan.De statorwikkelingen zijn links en rechts on-deraan de baan gemonteerd. Daarnaast zijner draagmagneten aan weerszijden van hetvoertuig, die een poolveld genereren. Tus-sen de draagmagneten en de statorwikke-Iing bevindt zich eenluchtspleet van slechts10 mm (fig. 2).De energie die zorgdraagt voor de voorstu-wing, het zweven, de verwarming, verlichtingen dergelijke wordt contactloos overgedra-gen. De overdracht van energie is zodanig,dat boven een snelheid van 100 km/h vol-doende energie wordt opgenomen voor hetenergiegebruik aan boord. Voor lagere snel-heden zijn boordaccu's aanwezig.Door de aandrijftechniek ontstaat een baanwaarop medegebruik door wiel,railvoertui-gen niet mogelijk is. Wel is er de mogelijkheidom op beperkte schaal zogenoemd bivalentspoortoe te passen. De tot op heden ontwik-kelde wisseltechniek, door middel van buig-liggers, is nogal gecompliceerd.Bij de aanleg van de infrastructuur wordtvanwege de energievoorziening de maxima-le capaciteit van het vervoerssysteem vast-gelegd. Hierdoor ontstaat een betrekkelijkinflexibel systeem.VoertuigDe aandrijving van het voertuig geschiedtdoor middel van een lineaire inductiemotormet lange stator. Hettype aandrijving betreftlommen bedraagt bij de proefbaan 31 m.Het viaduct kan relatief slank worden vorm,gegeven door het ontbreken van puntbelas~tingen vanuit de voertuigen. Ook anderebaanconcepten zijn mogelijk: aanleg op eenaarden baan of in een tunnel.De aandrijftechniek maakt een flexibelerbaangeometrie mogelijk dan bij anderesys,temen. Er zijn krappe boogstralen (1050 mbij 200 km/h en 4250 m bij 400 km/h) ensteile hellingen (tot 10%) toe te passen.Hierdooris bundelingmetandere infrastruc'tuur eenvoudiger te realiseren. Bij de Trans,rapid bedraagt de minimale boogstraal vanwissels 500 m, bij wiel'railtechniek 200 m.De inpassing van wissels is in vergelijkingmet wiel,railtechniek minder eenvoudig.CEMENT1997/7-8 51? ? ? openbaar vervoer1000I11>i800I)1600Door de andere snelheidskarakteristiek vande magneettrein wordt de markt anders ver-InternationaalOp de internationale vervoersmarkt concur-reert de magneettrein met name met hetvliegtuig en de conventionele hogesnelheid-treinen aan de ene kanten de personenautoaan de andere kant. Zonder de aanwezig-heid van een magneettrein is de markt opbasis van reistijden grofweg als volgt ver-deeld:- onder de 300 km: auto;- tussen 300 en 600 km: hogesnelheids-trein;-boven 600 km: vliegtuig.VervoersmarktIn de verkennende studie is nagegaan watde specifieke personenvervoersmarkt vande magneettrein kan zijn. Hierbij is onder-SCheid gemaakt naar de internationaleen de nationale (Nederlandse) vervoers-markt.het systeem minder eenvoudig in een totaalopenbaar-vervoerssysteemis te integrerendan een conventionele hogesnelheidstrein.Specifieke infrastructuur is noodzakelijk,waarbij medegebruik, anders dan met hetnog niet beproefde bivalente spoor, nieteenvoudig is te realiseren.In Europa wordt op dit moment gewerkt aande realisatie van een hogesnelheidsnet opbasis van conventionele wiel-railtechniek.De nieuwe modaliteit die de magneetbaanis, is daarin minder eenvoudig te integreren.Voor een (nieuwe) punt-puntverbinding is demagneettrein, gegeven de bestaande ont-wikkelingen, een geschikter middel.I markt HSLi(IIIIIII markt magneettreingemiddelde reissnelheid HSLo 200 ~O~ reisafstand (km)50250300 -r---r-----------~--~-------,----,--~____,benodigde reissnelheid voor benodigde reissnelheid voorconcurentiepositie met concurentiepositie metpersonen a~ut~o~~~--:-~~ __~.:..:vl~ie:.;!g~tu~ig~_----:-:---:---::::7rgemiddelde reissnelheid magneettreinf: 200E~-0 150(IJ..c(IJc~ 100"wL1? Internationale marktpositie magneettrein uit verkennende studieIn een stedelijke omgeving is de inpassingvan een magneetbaan gecompliceerderdan bij een conventionele hogesnelheidslijnhetgeval is. Deze kan immers gebruikmakenvan het bestaande spoor om doorte dringentot in het hart van een bestaand stedelijkcentrum. Voor de magneettrein zal nieuwe(extra) infrastructuur aangelegd moetenworden. Metname in stationsomgevingen isde beschikbare ruimte over het algemeenzeer beperkt. In die gevallen zal al gauw aannadering van een station op een ander ni-veau dan voor de conventionele treinenmoeten worden gedacht.Systeemtechnische inpassingDe mogelijkheden om een magneetbaanaan te leggen worden bemoeilijkt doordatInpassingRuimtelijk inpassingIn vergelijking met een conventionele hoge-snelheidslijn is de inpassingsproblematiekvan een magneetbaan in het 'vrije veld' vangelijke orde. De volgende verschillen zijn teonderkennen ten opzichte van een conven-tionele lijn:- het directe ruimtegebruik is bij een viaduct-spoor geringer;- door de geringere geluidproductie z?n ge-luidwerende voorzieningen eenvoudigerte treffen;- een verhoogde baan geeft horizonvervui-ling op grotere afstand;- de geometrische inpassing is eenvoudiger(steilere hellingen en krappere boogstra-len zijn mogelijk).De voertuigen die over de proefbaan zwe-ven, zijn niet drukdicht. Voor toepassing vaneen magneetbaan in tunnels zal dus de no-dige ontwikkeling aan het voertuig moetenplaatshebben.? Blik in de reizigerscabine. Het zitcomfort 1s vergelijkbaar met dat van de TGVHet comfort in hetvoertuig (foto 5) is verge-lijkbaar met dat in een TGV. Het beperktedraagvermogen maakt de magneetbaanminder geschikt voor goederenvervoer. Welzijn er mogelijkheden om luchtvrachtcontai-ners te vervoeren. Per sectie kunnen twee10-voetscontainers worden vervoerd.Door de starre dimensionering van de ener-gievoorziening is het op dit moment niet mo-gelijk om voertuigen te koppelen. Bij de aan-leg van de baan wordt de maximale capaci-teit van het systeem vastgelegd.52 CEIVIENT1997/7-8deeld. De operationele gemiddelde snel-heid waarmee de hogesnelheidstreinen rij-den, zal in de toekomst op afstanden bovende 300 ? 400 km tegen de 200 km/h zijn, in-clusief stops. De magneettrein haalt gemid"delde snelheden van meer dan 250 km/hop afstanden boven 400 km. De markt ver-andert daardoor op de volgende wijze:? onder 200 km: auto;? tussen 200 en 900 km: magneettrein;? boven 900 km: vliegtuig.Zowel aan de 'onderkant' als aan de 'boven-kant' van de markt kan de magneettrein deconcurrentie beter aan met de andere mo-daliteiten dan de conventionelehogesnel-heidstrein (fig. 6).Nationaal.In hetvoorgaande isvoor een deel al het ant-woord gegeven op de vraag wat een mag-neettrein kan betekenen in de concurrentiemet de auto op de nationale vervoersmarkt.Onder afstanden van 200 km ligt immers demarktwaarde auto, op basis van vergelijkingvan reistijden, in het voordeel is.Als vingeroefening zijn berekeningen meteen verkeersprognosemodel uitgevoerd omna te gaan hoe de concurrentie met anderemodaliteiten uitpakt, als er in de toekomstinNederland een magneettreinsysteem zoufunctioneren metde dichtheid en frequentievan het intercity-netwerk.Uit de analysesblijkt dat de vervoerwijzekeu-ze niet verandert. De vervoersprestatie (hetaantal afgelegde auto- respectievelijk reizi-gerskilometers) verandert wel. Dat wil zeg-gen de voertuigprestatie van de auto wijzigtnauwelijks. Het aantal afgelegde kilometersin het openbaar vervoer neemt wel toe. Dealgemene conclusie luidt dan ook dat hetautogebruik niet wezenlijk wordt be"invloeddoor de introductie van een systeem met desnelheidskarakteristieken van een mag-neettrein. De openbaar-vervoerreiziger laatzich echter wel bernvloeden. Gemiddeld ge"nomen gaat deze zich over een 10% grotereafstand verplaatsen.In de corridors tussen de grote steden in deRandstad is een zelfde beeld waar te ne-men. Het aantal openbaar-vervoerreizigersneemt toe, terwijl het aantal verplaatsingenper auto nauwelijks afneemt.Op de lange afstandcorridors tussen deRandstad en verder weg gelegen regio's iseen soortgelijk beeld te zien.ln die corridorsis het aandeel van het openbaar vervoer alzeer hoog. De concurrentiepositie van de in-tercitytreinen is zodanig, dat een magneet-CEMENT1997/7-8trein weinig kan toevoegen aan de concur-rentie met de auto.Op nationaal niveau kan voor de magneet-trein alleen een rol zijn weggelegd wanneergebruik wordt gemaakt van de speCifieke ei-genschappen van hetsysteem die in de con-currentie met de andere vervoerswijzen eenwezenlijke rol spelen. Bij de magneettrein isdat de combinatie van een hoge snelheid eneen snelle acceleratie. Hierdoor is het sys-teem in staat de eigenschappen van agglo-regio-, interregio- en intercitytreinen in zichte verenigen. De magneettrein is door zijnacceleratie in staat om met de reistijden vanhet snelste systeem (de intercity) te stop-pen bij al de stations van het langzaamstesysteem (agglo"regio). Hierdoor ontstaatvoor alle drie treinsystemen een frequentie-verhoging. De afname van de gemiddeldewacht-/overstaptijd zou een significantekwaliteitsstap tot gevolg hebben.Specifieke toepassingenUit het voorgaande blijkt dat de aanleg vanmagneetbanen wel eens beperkt zou kun-nen blijven tot specifieke toepassingen. In-passing in deels bestaande netwerken zalminder eenvoudig te realiseren zijn. Een vandie toepassingen waarbij de specifieke ken-merken van de magneettrein ten volle benutkunnen worden, houdt verband met de pre-sentatie van de Perspectievennota TNLI(Toekomstige Nederlandse Luchtvaart Infra-structuur). In die nota worden drie mogelijkemainportsystemen geschetst: een overflowairport, een remote airport en een tandem-airport. Deze mogelijkheden hebben ??ndinggemeen: bij alle drie bestaat de behoef-te aan een zeer snelle verbinding met deLuchthaven Schiphol. Misschien dat demagneettrein daarin een wezenlijke rol kanvervullen.?53