Magnetbahnsystem auf der Insel Teneriffa · 516 109 (2011) Heft 10 Magnetbahnen Gesamtstrecke ausgewählt und aus heutiger Sicht als mach bar und durchsetzbar erklärt. Nur diese

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Magnetbahnen

1 Einführung

Die zu Spanien gehörende kanarische Insel Teneriffa mit einer Fläche von etwa 2 000 km2 und dem zen-tralen Massiv des 3 718 m hohen Vulkans Teide hat knapp eine Million Einwohner und wird jährlich von rund fünf Millionen Touristen besucht. Der Verkehr auf Teneriffa wird überwiegend mit Autos und Bussen bewältigt. Die Autodichte liegt bei etwa 700 bis 800 Autos pro 1 000 Einwohner. Die Hauptstadt Santa Cruz besitzt seit 2007/08 eine Straßenbahn mit einer Streckenlänge von etwa 16 km. Für den Hauptreise-verkehr auf der Insel steht nur eine Autobahn, die den Norden und den Süden verbindet, zur Verfügung.

Etwa 45 % der Gesamtbevölkerung sind im Nor-den der Insel ansässig. In den touristisch geprägten und bezüglich Arbeitsplätze wichtigen Gemeinden im Süden wohnen dagegen nur etwa 13,5 % der In-selbevölkerung. Den Personenverkehr zur und von der Insel wickeln zwei Flughäfen im Norden und im Süden ab, sie sind etwa 65 km voneinander entfernt.

Für Teneriffa werden seit langem Planungsstudien für Eisenbahnstrecken im Norden und Süden der In-sel durchgeführt. Die erste dokumentierte Eisenbahn-studie stammt aus dem Jahr 1889 [1]. Die aktuellen Eisenbahnstudien sind aus den Jahren 2009/10 [2]. Die vorliegenden Bahnplanungen weisen für eine etwa 120 km lange Bahnstrecke aufgrund der topolo-gischen Gegebenheiten mit sehr großen Höhendiffe-renzen insgesamt einen Tunnelanteil von etwa 41 km auf. Das entspricht 34 % der Trassenlänge.

Der Präsident der Insel veranlasste im Herbst 2010 die Planungsgemeinschaft Maglev Tenerife (PMT), be-stehend aus den Ingenieurbüros Dipl.-Ing. H. Vössing GmbH (IBV) und dem Institut für Bahntechnik GmbH (IFB), alternativ die Magnetschnellbahn Transrapid für eine Nord-Süd-Verbindung auf Teneriffa in einer Machbarkeitsstudie [3] zu untersuchen.

Die Phase I der Machbarkeitsstudie Maglev Teneri-fe wurde in der kurzen Bearbeitungszeit von drei Mo-naten erstellt und im Februar 2011 mit der Vorlage der Projektdokumentation abgeschlossen. Ergänzen-de Fragestellungen sind bis Anfang Juli 2011 bear-beitet und als zusätzliche Dokumentation vorgelegt worden. Wesentliches Ziel war die Ermittlung der Investitionskosten für das Gesamtprojekt der Nord- und Süd-Strecke mit etwa 120 km Länge. Dabei sind sechs Streckenvarianten und drei Betriebskonzepte für die technische Auslegung und den Einsatz der Ma-gnetschnellbahn Transrapid untersucht worden. Für die weitere Bearbeitung wurde eine Vorzugsvariante ausgewählt. In der Phase I sind Vorabuntersuchun-gen zu den Betriebskosten durchgeführt worden. Dabei wurden die Betriebsführung, die Energiebe-zugskosten und die Instandhaltung berücksichtigt, die wesentlichen Ergebnisse werden im vorliegenden Beitrag dargestellt.

Magnetbahnsystem auf der Insel Teneriffa Eckert Fritz, Dresden; Peter Mnich, Berlin

Die Regierung der kanarischen Insel Teneriffa hat eine Machbarkeitsstudie zum Bau einer Magnet-bahnstrecke auf der Insel veranlasst. Der Aufsatz stellt die Ergebnisse der Studie vor, deren Ziel es war, die technische, betriebliche und wirtschaftliche Machbarkeit einer Magnetbahnstrecke auf der Insel zu untersuchen.

MAGLEV SYSTEM ON THE ISLAND OF TENERIFEThe Government of the Canary Island of Tenerife has initiated a feasibility study to build a maglev high speed system on the island. This paper discusses the results of the study aimed to investigate technical, operational and economic feasibility of a maglev route on the island.

SYSTÈME MAGLEV SUR L’ILE DE TENERIFE Le gouvernement de l’ile Canarie de Tenerife a commandé une étude de faisabilité pour acheter et construire un système maglev à grande vitesse sur l’ile. La contribution présente les résultats de l’étude, dont le but était de montrer la faisabilité technique, opérationnelle, et commerciale d’une ligne maglev sur l’ile.

Bild 1:

Insel Teneriffa mit

Streckenkorridoren.

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Die Phase II der Machbarkeitsstudie Maglev Tene-rife wird noch 2011 bearbeitet und dient zur Vertie-fung der planerischen und betrieblichen Bearbeitung der ausgewählten Vorzugsvariante, zur Optimierung der Trassenführung und der Stationen sowie dem Nachweis der Umweltverträglichkeit.

2 Vorgaben und Randbedingungen

Die Untersuchung sollte den Nachweis der techni-schen, betrieblichen und wirtschaftlichen Machbar-keit unter Berücksichtigung projektspezifi scher Vor-gaben für die Nord- und die Südstrecke erbringen. Wesentliche Vorgabe war, dass sich die zu ermitteln-den Investitionskosten für die Gesamtstrecke einer auszuwählenden Vorzugsvariante in der Größenord-nung von etwa 3 Mrd. EUR nachweisen lassen. Dieses Ziel sollte gegenüber den Rad-Schiene-Untersuchun-gen im Wesentlichen durch• deutliche Reduzierung der Tunnelanteile,• stärkere Bündelung der Trasse mit der Autobahn,• wo zweckmäßig, Nutzung des Autobahn-Mittel-

streifens und• Minimierung des gesamten Trassenfl ächenbedar-

fes durch Ausnutzung der systemspezifi schen Tras-sierungsparameter des Transrapid

erreicht werden.Da mit der Magnetschnellbahn Transrapid die glei-che Transportaufgabe wie mit der bisher geplanten Eisenbahn erreicht werden muss, wurden zunächst die aktuellen Verkehrsaufkommensdaten der Eisen-bahnplanungen zugrundegelegt. Aufgrund der ver-gleichsweise kurzen Bearbeitungszeit wurden die sogenannten sonstigen Kos ten zum Beispiel für Sta-tionen, Parkplätze und Zugänge, Werkstätten und Abstellplätze zunächst ebenfalls aus den Eisenbahn-planungen übernommen. Diese Daten wurden auf Plausibilität geprüft und abweichende Kostenvorstel-lungen oder Optimierungen angegeben. Eine vertie-fende Bearbeitung aller Themenschwerpunkte soll in der Phase II der Machbarkeitsstudie erfolgen.

3 Ergebnisse

3.1 Trassierung und Infrastruktur

Die untersuchte Gesamtstrecke für die Magnetschnell-bahn Transrapid hat eine Länge von ca. 120 km mit insgesamt 13 Stationen; je fünf Zwischenstationen auf der Nord- und der Südstrecke sowie die drei End-bahnhöfe Los Realejos am Ende der Nordstrecke, Las Americas/Costa Adeje am Ende der Südstrecke sowie der Hauptstadt Santa Cruz. Die Strecke (Bild 2) ver-bindet alle wichtigen Zentren auf der Insel, insbeson-dere den Norden mit dem Süden und beide Inselteile mit der Hauptstadt sowie die beiden für die Insel le-benswichtigen Flughäfen. Die Strecke soll als integra-ler Bestandteil des Öffentlichen Verkehrs auf der Insel in den Gesamtverkehrsplan der Insel eingebunden werden.

Im Rahmen der Bearbeitung der Gesamtstrecke sind insgesamt sechs Varianten untersucht worden, die sich im Wesentlichen in der Realisierung der Tras-sierung sowie in den Stationen und deren Anbindung an die Strecke unterscheiden. Bei der Präsentation erster Projektergebnisse wurde gemeinsam mit dem Auftraggeber eine Variante als Vorzugsvariante für die

Bild 2:

Nord- und Südstrecke

mit Stationen, Vorzugs-

variante.

Bild 3:

Spurplan, Vorzugsvariante.


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Gesamtstrecke ausgewählt und aus heutiger Sicht als mach bar und durchsetzbar erklärt. Nur diese Stre-ckenvariante wird nach stehend beschrieben. Diese Vorzugs variante berücksichtigt zudem alle Randbe-dingungen wie zum Beispiel die Lage der Stationen aus den bisherigen Eisenbahnplanungen. In Tabel-le 1 sind wesentliche Kenndaten der Vorzugsvarian-te angegeben. Die Strecke ist jeweils etwa zur Hälfte doppelspurig und einspurig ausgeführt. 69 km (57 %) der Trasse verlaufen gebündelt mit der bestehenden Autobahn. Für nur 20 Trassen-km (16 %) sind Tunnel-bauwerke erforderlich. Das fi nanzielle Baurisiko kann damit erheblich gesenkt werden.

Für die gesamte Strecke sind elf Unterwerke und Antriebsbereiche sowie fünf Rangierantriebsbereiche an den Endstationen Las Americas und Los Realejos, zwei an der Endstation Santa Cruz und eines in der Instandhaltungszentrale erforderlich.

3.2 Betriebskonzept

Das Betriebskonzept geht von einer konstanten Zuglänge der Magnetschnellbahn-Fahrzeuge über die gesamte Betriebszeit von 17 h aus. Die Betriebs-pause beträgt je nach Fahrplangestaltung etwa sie-ben Stunden. Der Fahrplantakt für die Haupt- und Nebenverkehrszeit wird unterschiedlich festgelegt. In der Hauptverkehrszeit, die zwei Stunden beträgt, wird mit einer Taktfrequenz von 15 min gefahren. In den 15 h Nebenverkehrszeit wird ein 30- beziehungsweise 60-min-Takt angeboten. In der angegebenen Betriebs-zeit und mit den festgelegten Taktfrequenzen fi nden insgesamt 30 Fahrten je Tag und Richtung statt.

Da es sich bei dieser Strecke einerseits um eine ty-pische Regionalverbindung und andererseits um eine Verbindung zwischen zwei Flughäfen handelt, kann der Stehplatzkapazität wie in europäischen Regionen mit zwei bis vier Personen je m2 Fahrzeugfl äche ange-

setzt werden. Bei einer Nutzung von drei Personen je m2 sind je Sektion 125 Plätze und je Zug mit zwei Sektionen 250 Plätze beziehungsweise je Zug mit drei Sektionen 375 Plätze möglich. In Abhängigkeit der Anzahl der Sek-tionen pro Zug können somit in der Hauptverkehrszeit je Stunde und Richtung 1 000 Plätze bezie-hungsweise 1 500 Plätze angebo-ten werden. Für die betrachtete Vorzugsvariante sind insgesamt 16 Transrapid-Züge erforderlich. Davon sind drei Züge als Be-triebs- beziehungsweise Instand-haltungsreserve eingeplant.

Im Regelbetrieb wird auf der Südstrecke eine betriebli-che Höchstgeschwindigkeit von 270 km/h (Bild 4) und auf der

Nordstrecke von 230 km/h gefahren. Da auf der Süd-strecke die Stationen einen Abstand von etwa 40 km haben (Bilder 4 und 5), ist hier gegenüber der regu-lären Betriebsgeschwindigkeit eine deutlich höhere technisch mögliche Demonstrationsgeschwindigkeit fahrbar. Höhere Geschwindigkeiten auf den anderen Streckenabschnitten bringen keinen betrieblichen Vorteil. Sie führen aber zu deutlich höheren Traktions-energiekosten. Weitere Optimierungen werden in der Phase II durchgeführt.

Unter Nutzung leistungsfähiger, verifi zierter Zug-fahrts- und Betriebssimulationsprogramme wurden auf Basis der Strecken-, Antriebs- und Fahrzeugda-ten Fahrprofi le, Fahrzeugumläufe sowie wesentliche fahrdynamische und energetische Kenngrößen des Systems berechnet. Die berechnete Fahrzeit beträgt ohne Fahrplanreserven auf der Südstrecke 34 min und auf der Nordstrecke 26 min. Die Fahrzeit auf der Gesamtstrecke Nord-Süd bei Durchbindung der zehn Zwischenstationen ohne Bedienung der Station in Santa Cruz beträgt 56 min (Bild 6). Die Fahrzeit der Direktverbindung ohne Zwischenhalt als Ex-pressfahrt über 65 km zwischen den beiden Flughä-fen Nord und Süd beträgt 21 min. Die Berechnung der Fahrzeugumläufe erfolgte durch Betriebssimula-tionen unter Berücksichtigung der betrieblichen Vor-gaben wie Fahrplantakt, Halte-/Wendezeiten an den Stationen und der systemtechnischen Auslegung wie der Lage von Antriebsbereichen und Spurwechsel-einrichtungen sowie von Weichenumlaufzeiten. Im Ergebnis der Simulationen wurden die Umlaufzeiten der Fahrzeuge und die erforderlichen doppelspuri-gen Fahrwegbereiche zur Fahrzeugbegegnung bei-der Fahrtrichtungen ermittelt (Bild 7). Zudem wurde aus dem Fahrplantakt und den berechneten Umlauf-zeiten der erforderliche Fahrzeugbedarf varianten-abhängig bestimmt. Bild 7 zeigt beispielhaft einen Bildfahrplan für zwei Stunden der Hauptverkehrszeit im 15-min-Takt.

Kenngrößen Vorzugsvariante.

Kenngrößen Vorzugsvariante A5/B3

Streckenlängedarunter zweispurig (48 %) einspurig (52 %) Bündelung mit der Autobahn (57 %) davon Nutzung des Mittelstreifens der Autobahn (14 %)

122 km

58 km64 km69 km17 km

Anzahl der geplanten Spurwechseleinrichtungen 22

aufgeständerte Trasse (61 %) ebenerdige Trasse (20 %) Trasse auf Brücken (3 %) Trasse im Tunnel (16 %)

74 km24 km 4 km20 km

Anzahl Stationen 13

Anzahl Streckenunterwerke und AntriebsbereicheAnzahl Rangierumrichter/Rangierantriebsbereiche

115

TABELLE 1


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4 Kosten4.1 Investitionen

Die Investitionskosten für die Infrastruktur und Fahr-zeuge wurden von der Planungsgemeinschaft auf der Basis von langjährigen Projekterfahrungen in der Planung und Projektkalkulation von Eisenbahn- und Magnetbahnprojekten ermittelt. So genannte Sons-tige Kosten, zum Beispiel für Stationen, Parkplätze und Zugänge, Werkstätten, Arbeitssicherheit, Erhal-tung der Wegerechte, Unwägbarkeiten usw. wur-den in dieser ersten Untersuchungsphase zunächst aus den INECO-Studien der Eisenbahnplanungen übernommen. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie Phase I wurden sechs Streckenvarianten mit drei Be-triebskonzepten untersucht. Die Gesamtinvestitionen liegen zwischen 3 und 3,6 Mrd. EUR. In Phase II des Projektes werden Optimierungspotenziale in der Streckenführung, beim Betriebskonzept und bei der Wirtschaftlichkeit untersucht.

4.2 Betriebskosten

Grundlage für die Bestimmung der operativen Be-triebskosten bildeten im Wesentlichen das prognos-tizierte Fahrgastaufkommen, das zugrunde gelegte Betriebskonzept sowie die daraus abgeleitete tech-nische Auslegung der Subsysteme wie Fahrweg und Weichen, Antrieb und Energieversorgung, Leit-, Si-cherungs- und Kommunikationstechnik sowie Fahr-zeuge. Die operativen Betriebskosten setzen sich aus den Hauptkostenpositionen für die Instandhaltung, vorwiegend Material- und Personalkosten, für die elektrische Energie der Traktion und der Nebenein-richtungen sowie für das Personal der Betriebsfüh-rung und für den Service zusammen. Die Ansätze für Instandhaltungs- und die Betriebsführungskosten stammen aus Erfahrungswerten. Der Energiebedarf für Traktion wurde über Simulation auf Basis des vor-liegenden Betriebsprogramms und Fahrplans für die Gesamtstrecke getrennt nach Nord- und Südstrecke sowie Streckendurchbindung bestimmt.

Die operativen Betriebskosten liegen auf Basis des deutschen Preisniveaus in Abhängigkeit der Fahr-zeugkonfi guration zwischen 50 und 55 Mio. EUR pro Jahr. Unter Berücksichtigung des landes- und insel-spezifi schen Kostenniveaus sind ca. 20 % geringere Betriebskosten zu erwarten.

5 Ausblick

Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie Maglev Tene-rife (Phase I) zeigen, dass unter Beachtung der pro-jektspezifi schen Vorgaben hinsichtlich Streckenfüh-rung, Betriebskonzept, Transportkapazität und der umweltspezifi schen Belange die Magnetschnellbahn Transrapid auf Teneriffa die Verkehrsaufgabe schnell und komfortabel erfüllen kann. Es wurden insgesamt

Bild 4:

Südstrecke mit Stationen, Fahr- und Haltezeiten. Die Gesamtfahrzeit Guagas –

Las Americas beträgt 34 min (Spitzfahrt ohne Fahrplanreserven, in der Regel ca. 3 %).

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Magnetbahnen

Bild 6:

Fahrprofi l der

Durchbindung

Nord-Süd-Strecke.

Die Gesamtfahrzeit

beträgt 56 min.

Vmax = 270 km/h

Vmittel = 117 km/h

Bild 7:

Bildfahrplan der Gesamtstrecke Los Realejos – Las Americas, einspurige Bereiche grau hinterlegt.

Bild 5:

Fahrprofi l der Südstrecke mit Doppelspur- und

Tunnelbereichen, Längenangaben in km.

Die Gesamtfahrzeit beträgt 34 min.

Vmax = 270 km/h

Vmittel = 139 km/h

rot Doppelspurbereiche ca. 29 km (37 %),

grün Tunnelbereiche ca. 15,6 km (20 %)


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sechs Streckenvarianten mit drei Betriebskonzepten untersucht. Grundlage für die durchgeführten Kos-tenkalkulationen bildete das deutsche Kostenniveau; landes- und inselspezifi sche Kostenreduzierungspo-tenziale wurden noch nicht berücksichtigt. Es konn-ten noch keine vertiefende Optimierungen in der Trassenführung, zum Beispiel beim kostenrisikobe-hafteten Tunnelanteil, beim Betriebsprogramm, beim Verkehrsaufkommen und bei der technisch-betriebli-chen Systemauslegung durchgeführt werden – dafür ist die Phase II der Studie vorgesehen. Erfahrungsge-mäß kann durch Optimierungsrechnungen mit einer Kostenreduzierung bei den Investitionskosten von etwa 5 bis 10 % gerechnet werden.

Besonderen Stellenwert in der Phase II werden die Bearbeitung und der Nachweis der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprojektes über einen Betrachtungszeit-raum von 30 Jahren haben. Neben der Optimierung der technisch-betrieblichen Systemauslegung sind bei der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung die Eingangs-größen, insbesondere das zu erwartende jährliche Ver-kehrsaufkommen und die Entwicklung des Verkehrsauf-kommens im Betrachtungszeitraum sowie die damit eng verknüpfte Fahrpreisgestaltung und die mittlere Reiseweite der Fahrgäste auf der etwa 120 km langen Magnetbahnstrecke von Bedeutung. Mit diesen Grö-ßen sind die Einnahmen aus dem Betrieb ermittelbar – Grundlage für die Bearbeitung eines Finanzierungs-konzeptes. Über diese Ergebnisse wird in einem nach-folgenden Aufsatz berichtet.

Literatur

[1] Cedrés Jorge, R.: Los transportes guiados en Tenerife, Verlag Cabildo de Tenerife, 2009

[2] INECO (Ingenieria y Economia del Transporte, S. A.)-Studien: Nord- und Südstrecke Rad/Schiene Teneriffa Nov. 2009 und März 2009 und weitere Ergänzungen aus 2010; im Einzelnen: 2009 Tren del Sur (Südstrecke); 2009 Tren del Norte (Nordstrecke); 2010 Tren del Norte (Nordstrecke mit aktualisierter Trassierung); 2010 Erwei-terung der Südstrecke bis Fonsalía.

[3] Kühr, H.-T.; Mnich, P.; Fritz, E., u. a.: Machbarkeitsstudie Maglev Tenerife, Phase I, Projektdokumentation IBV/IFB. Düsseldorf / Berlin, 28. Februar 2011 und weitere Doku-mentationsergänzungen bis Juli 2011.

Dipl.-Ing. Eckert Fritz (43), Studium an der

Hochschule für Verkehrswesen „Friedrich List“

(HfV) und TU Dresden; seit 1995 wissenschaftli-

cher Mitarbeiter und seit 2002 Projektleiter in der

Institut für Bahntechnik GmbH.

Adresse: Institut für Bahntechnik GmbH,

Wiener Str. 114-116, 01219 Dresden, Deutsch-

land;

Fon: +49 351-87759-71, Fax: -90;

E-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Peter Mnich (64), Studium

der Elektrotechnik und 1977 Promotion an

der TU Berlin; 1978-1984 Begutachtung neuer

Bahnsysteme, TÜV Rheinland; 1984-1987 stellv.

Betriebsleiter auf der Transrapid-Versuchsanlage

Emsland; seit 1987 Professor im Fachgebiet

Betriebssysteme elektrischer Bahnen (neue

Bahntechnologien) und gleichzeitig Geschäfts-

führer und Sprecher der Geschäftsführung der IFB

Institut für Bahntechnik GmbH, Berlin, Dresden;

zusätzlich von 1990-1994 Gastprofessor an

der HfV/TU Dresden; seit 1995 Gutachter des

Eisenbahn-Bundesamtes (EBA) für Magnetschwe-

betechnik und lineare Antriebssysteme; seit 2008

zusätzlich Lehraufträge/Seminare am Chinesisch-

Deutschem Hochschulkolleg (CDHK) der Tongji

Univesität Shanghai und seit 2008 Gastprofessur

an der Nanjing University of Science & Techno-

logy (TU Nanjing); seit 2010 Technischer Berater

des Eisenbahnbüros der Provinz Jiangsu, Nanjing

(China); Chefredakteur der RTR Railway Techno-

logy Review, China Edition; Mitherausgeber der

eb – Elektrischen Bahnen.

Adresse: Institut für Bahntechnik GmbH,

Carnotstr. 6, 10587 Berlin, Deutschland;

Fon: +49 30-399924-11, Fax: -90;

E-Mail: [email protected]

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