Bahn 22.06.2001, 17:30 Uhr

Transrapid soll über Präzisionsbalken schweben

Für die reibungslose Funktion der Magnetschwebebahn spielt der Fahrweg eine entscheidende Rolle. Neueste Entwicklung: ein Werkstoffverbund aus Spannbeton und Stahl.

Totgesagte leben länger. Das gilt nicht zuletzt auch für den Transrapid. Nachdem durch das Aus für die Strecke Hamburg-Berlin in Deutschland der Magnetschwebebahn kaum noch eine Chance eingeräumt wurde, bringen jetzt die Chinesen den Transrapid wieder in Fahrt. Kein Wunder, dass auch auf dem Mitte Mai in München veranstalteten Deutschen Beton- und Bautechniktag – ausgerichtet vom gleichnamigen Verein in Berlin – die Magnetschwebebahn zur Sprache kam, und zwar aus Sicht des Fahrwegträgers. Dieser besteht nicht – wie anfangs konzipiert – aus einem einzigen Baumaterial wie Stahl oder Spannbeton, sondern aus einem Werkstoffverbund: Stahl und Spannbeton.

„Die Systemtechnik des Transrapid setzt eine Fahrwegpräzision voraus, wie man sie bisher bei keinem anderen fahrweggebundenen Verkehrssystem kannte,“ erläuterte Dr.-Ing. Jürgen Feix, Geschäftsführender Gesellschafter des Münchener Ingenieurbüros Cronauer Beratung Planung, Beratende Ingenieure (CBP) auf dem Betontag. Um diese Präzisionsansprüche zu erfüllen, entstand ein neues Fahrwegkonzept, der hybride Träger. Die Grundidee bestehe in der Konzeption unterschiedlicher Baustoffe, so Feix, wobei für die diversen Funktionen der jeweils optimale Baustoff zum Zuge komme. Während die Tragfunktion am effektivsten durch einen Spannbetonträger erfüllt werde, bedingten die sehr engen Toleranzkriterien im Bereich der für den Antrieb des Fahrzeugs maßgebenden Funktionselemente eine Ausführung in Stahl.

„Alleine schon deshalb, da der Fahrweg des Transrapids erstmals Aufgaben des Antrieb übernimmt (was bisher eine Domäne des Fahrzeugs war), kommt dem Fahrweg des Transrapid – etwa im Vergleich zum konventionellen Rad-Schiene-System – eine viel größere Bedeutung zu,“ urteilte Feix. Tatsächlich wird durch den am Fahrweg befestigten Langstator-Linearmotor ein magnetisches Wanderfeld erzeugt, das das Fahrzeug antreibt oder auch bremst. Darüber hinaus sind – ebenfalls am Fahrweg befestigt – Seitenführschienen (ferromagnetischen Reaktionsschienen) erforderlich, und zwar für die Trag- bzw. Führfunktion.

Da sich der Transrapid bei Geschwindigkeiten bis 500 km/h schwebend im 10-mm-Abstand vom Fahrweg bewegt, lassen sich etliche systemtechnischen Anforderungen an den Fahrweg ableiten:

– minimale Toleranzen im Bereich der Funktionselemente,

– geringe Verformungen unter Verkehrslast,

– geringe Verformungen unter einem weit über den Anforderungen der DIN 1072 liegenden Temperaturgradienten.

Die bisher bekannten Fahrwegträger für den Transrapid bestehen entweder vollständig aus Stahl oder aus Spannbeton mit nachträglich vergossenen Funktionsanbauteilen. Beide Trägertypen beinhalteten aber „baustoffspezifische Nachteile“, urteilte auf dem Münchener Betontag Dipl.-Ing. Dieter Reichel. Der Leiter der F+E-Abteilung der Firma Max Bögl, Neumarkt: „In Sachen Schallemission ist der Träger aus Stahl dem aus Beton eindeutig unterlegen.“ Beim Betonträger sei hingegen dem Vergusskörper nicht die notwendige Dauerhaftigkeit zuzutrauen. Vor diesem Hintergrund habe man den hybriden Fahrwegträger entwickelt.

Während die Tragfunktion im Ganzen am effektivsten durch einen Spannbetonhauptträger erfüllt werde, sei für die systembedingten Genauigkeitsanforderungen im Bereich der Funktionsebenen die Stahlbauweise durch nichts zu ersetzen, urteilte Reichel. Hierzu würden die drei für die Systemtechnik des Transrapid maßgebenden Funktionselemente Gleitleiste, Seitenführschiene und Statorbefestigung zu einem Funktionsebenenträger zusammengefasst. Der Funktionsebenenträger werde mit einer Modullänge von 3,1 m entsprechend dem dreifachen Systemmaß der Statorpakete hergestellt.

„Mit Ausnahme weniger Sonderträger lassen sich die Funktionsebenenträgermodule alle gleich ausführen,“ erläuterte Reichel. Dieses System ermöglichte eine Serienfertigung mit bisher im Bauwesen „nicht erreichten Toleranzen“. Über Konsolen würden die Lasten aus den Funktionsebenenträgermodulen in den Spannbetonquerschnitt des Hauptträgers eingeleitet. Hier käme ein redundantes System aus Passbolzen und vorgespannten Schrauben zum Einsatz.

Der Spannbetonträger wird als Zweifeldträger in einem Fertigteilwerk hergestellt. Es gibt zwei Typen, Typ I mit 2 m x 31 m Länge und Typ II mit 2 m x 12,4 m Länge. Der Träger werde durch zentrische Vorspannung mit sofortigem Verbund sowie durch zusätzliche girlandenförmig geführte Spannglieder mit nachträglichem Verbund formtreu vorgespannt, so der Bögl-Entwicklungsingenieur. Die Ausrüstung des Trägers erfolge nach Produktion und Lagerung bis zum Abklingen der frühen Kriech- und Schwindverformungen computergesteuert durch Vergleich der Soll- und Ist-Geometrie und entsprechende Bearbeitung der Konsolköpfe. Reichel: „Nur auf diese Weise ist es möglich, die geforderte Genauigkeit im Bereich der Funktionsebenen über die Gesamtträgerlänge sicher zu stellen.“

CBP-Chef Feix: „Nach über einem Jahr Versuchsbetrieb ist nachgewiesen, dass sich der hybride Fahrwegträger im Rahmen der Toleranzen so verhält wie theoretisch ermittelt.“ Damit sei die Einsatzreife dieses „innovativen Fahrwegträgers“ belegt.

ELMAR WALLERANG

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