Seit dem Jahr 1964 existiert in Japan das Shinkansen-Hochgeschwindigkeitsstreckennetz. Die erste Strecke mit einer Länge von 515,4 km wurde am 1. Oktober 1964 zwischen der Hauptstadt Tokio und Osaka eröffnet. Mittlerweile ist das Netz auf 2387,7 km angewachsen.
Die Verbindung Tokio – Osaka ist eine der meistgenutzten Shinkansen-Verbindungen Japans. Das bestehende System ist jedoch mittlerweile an seinen technologischen und kapazitiven Grenzen angelangt.
Aus diesem Grund soll im April 2014 mit dem Bau der Magnetschwebebahnlinie Chūō-Shinkansen von Tokio nach Nagoia begonnen werden. Die Weiterführung nach Osaka soll im Anschluss folgen.
Die Fertigstellung wird für das Jahr 2045 anvisiert. Vorerst wird für 53 Milliarden US-Dollar der Abschnitt Tokio (Shinagawa) - Nagoya mit Zwischenhalten in Kodama und Hikari gebaut, dessen Eröffnung für 2025 geplant ist. Die Gesamtkosten des Projektes, welches JR Central ohne staatliche Zuschüsse privat finanzieren muss, werden voraussichtlich neun Billionen Yen (~70 Milliarden Euro) betragen.
Japan wird voraussichtlich das erste Land weltweit sein, welches eine Langstrecken-Magnetschwebebahnstrecke errichtet und kommerziell betreibt.
Die Central Japan Railway Company (JR Tokai) hat in Zusammenarbeit mit der Regierung vor einigen Jahren beschlossen, den nächsten Entwicklungsschritt im Hochgeschwindigkeitsverkehr zu wagen und den Eisenbahnverkehr des Landes auf eine neue technologische Stufe zu heben. Zuvor wurde bereits jahrzehntelang die Einführung der Magnetschwebetechnologie diskutiert und in Versuchsstadien erprobt. Der neue Magnetschwebezug soll ein würdiger Nachfolger für den Shinkansen werden. Durch die Entwicklung hofft Japan nicht nur die landeseigene Infrastruktur zu modernisieren, sondern auch einen neuen Exportschlager zu entwickeln.
Der Chūō-Shinkansen soll die Großstädte mit einer 505 km/h schnellen Hochgeschwindigkeitsverbindung miteinander verbinden. Die Fahrtzeit zwischen Tokio und Nagoya (~ 290 Kilometer) soll auf 40 Minuten sowie zwischen Tokio und Osaka (~ 440 Kilometer) auf 67 Minuten verkürzt werden.
MLX01 Magnetschwebezug auf der Yamanashi Teststrecke - Foto: Yosemite @ Wikimedia Commons – CC BY-SA 3.0
Zu Testzwecken ist bei Yamanashi bereits von 1990 bis 1996 eine 18 Kilometer lange, doppelspurige Erprobungsstrecke mit einem Tunnelanteil von 90 % gebaut und 1997 in Betrieb genommen worden, die später in die kommerzielle Strecke integriert werden soll. Die auf der Teststrecke erreichte Höchstgeschwindigkeit beträgt 581 km/h. Bis Juni 2013 wurde die Teststrecke für 23 Milliarden Yen (~165,5 Millionen Euro) auf ihre geplante Gesamtlänge von 42,8 Kilometern ausgebaut. Am 28. August 2013 begannen erste Testfahrten.
Die Züge: Die Shinkansen-Baureihe L0
Für den Betrieb auf dem Chūō-Shinkansen hat Central Japan Railway Company (JR Central) mit Mitsubishi Heavy Industries und Nippon Sharyo, ein Tochterunternehmen der JR Central, die Lieferung von zunächst 14 Wagen (vier End- und zehn Mittelwagen) vereinbart. Im Realbetrieb sollen die bis zu 16 Wagen langen Züge bis zu 1.000 Fahrgäste bei einer Maximalgeschwindigkeit von 500 km/h befördern können.
Die Technik (aus Wikipedia)
Die Züge schweben elektrodynamisch auf supraleitenden Spulen (eisenloser Langstator). Dabei werden während schneller Fahrt durch magnetische Wechselfelder innerhalb des Fahrzeugs Ströme induziert, die ihrerseits ein Gegenfeld für die Tragefunktion erzeugen.
Schwebesystem des JR-Maglev MLX01 – Grafik: Yosemite @ Wikimedia Commons – CC BY-SA 3.0
Der JR-Maglev benutzt das Elektrodynamische Schwebesystem (EDS). Sich fortbewegende Magnetfelder erzeugen dabei durch Induktion eine rückwirkende Kraft in der Führungsschiene. Diese Kraft hält den Zug in der Schwebe. Die JR-Maglevs haben supraleitende Magnetspulen und die Führungsschienen enthalten normale Magnetspulen. Wenn sich der Zug mit Hochgeschwindigkeit bewegt, erzeugen die Magnetspulen in der Führungsschiene eine rückstoßende Kraft zur Annäherung der supraleitenden Magnetspulen am Zug. EDS hat den Vorteil gegenüber dem Elektromagnetischem Schwebesystem (EMS) der Magnetschwebebahn Transrapid, dass die Abstände größer sind, aber EDS braucht zusätzlich Räder, um den Zug bei niedrigen Geschwindigkeiten zu bewegen, weil das EDS bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht genug Magnetkraft aufbringen kann (150 km/h oder weniger beim JR-Maglev). Bei einer höheren Geschwindigkeit werden die Räder jedoch eingefahren, sodass der Zug schwebt.
Führungssystem des JR-Maglev MLX01 – Grafik: Yosemite @ Wikimedia Commons – CC BY-SA 3.0
Der seitlich im Fahrweg angebrachte Linearmotor hält und stabilisiert das Fahrzeug permanent in der Mitte des Fahrweges. Für den Notfall befinden sich aber auf der Seite des Fahrzeuges noch kleine Räder.
Antriebssystem des JR-Maglev MLX01 – Grafik: Yosemite @ Wikimedia Commons – CC BY-SA 3.0
Der JR-Maglev wird von einem Linearmotor angetrieben. Dieses System wird benötigt, um den Spulen und den Führungsschienen Kraft zuzuführen. Das Antriebssystem wird auch umgekehrt als Generatorbremse benutzt. Das Fahrzeug verfügt auch über verschiedene Luftbremsenklappen, die herausgefahren werden können (ähnlich den Bremsklappen einer Flugzeugtragfläche) und durch deren erhöhten Luftwiderstand die Bremswirkung erhöht werden kann.
Fahrzeugdaten
In den 2,9 m breiten, 3,1 m hohen und 28 m langen Endwagen werden 24 Sitzplätze angeboten, in den 24,3 m langen Mittelwagen 68 Sitzplätze. Jede Reihe umfasst 4 Sitzplätze (2 + 2). Die Wagen haben ein Leergewicht von etwa 25 Tonnen. Die Maximalbeschleunigung wird 2 m /s2 betragen. Das System wird führerlos betrieben.
Das Magnetfeld soll im Stand Grenzwerte von maximal 0,4 mT und während einer 500 km/h-schnellen Fahrt von maximal 1,2 mT einhalten. Bei Tests wurde bei einer 500 km/h schnellen Fahrt im Streckenumfeld eine Belastung von 0,184 mT und im Zug von 0,8 mT gemessen. Die Richtwerte der japanischen Regierung liegen bei einer maximalen Belastung von 1,0 mT.
Die Strecke
Der Chūō-Shinkansen soll die japanischen Städte Tokio, Nagoya und Osaka miteinander verbinden. Der erste Bauabschnitt verläuft zwischen Tokio und Nagoya. Endstationen der Linie sind Bahnhof Shinagawa im Süden Tokios und der Bahnhof Nagoya. Zwischenhalte sind in Sagamihara, Kanagawa, Kofu, Yamanashi, Nakatsugawa, Gifu und eine bislang noch nicht festgelegte Stadt in der Präfektur Nagano (Gegenstand von Diskussionen) geplant.
Von JR Central vorgeschlagene Streckenführung des Chūō-Shinkansen (gelb), genaue Streckenführung noch unklar (hellgelb), Yamanashi Testsrecke (rot) – Grafik: Hisagi (氷鷺) @ Wikimedia Commons - CC BY-SA 3.0
Die Strecke soll weitgehend entlang der Chūō-Hauptlinie zwischen Tokio und Nagoya und der Kansai-Hauptlinie weiterführend nach Ōsaka errichtet werden. Der Hauptgrund dieser alternativen Streckenführung ist die Bereitstellung einer Ausweichstrecke im Falle einer Blockierung der Tōkaidō-Shinkansen durch Erdbeben oder andere Einflüsse.
Etwa 60 Prozent der Strecke sollen in Tunneln verlaufen. Im Großraum Tokio, Nagoya und Osaka wird die Strecke bis zu 40 Meter tief unter bebautem Gebiet geführt. Der minimale Kurvenradius beträgt 8.000 Meter, das maximale Gefälle 40 ‰.Die Strecke wird für zehn Züge je Stunde und Richtung, also eine Kapazität von 10.000 Fahrgästen je Stunde und Richtung, ausgelegt.
Die exakte Streckenführung steht noch nicht fest und ist derzeit Gegenstand von Diskussionen. Die Präfektur Nagano wirkt derzeit auf JR Central ein, die Region ebenfalls an die Magnetschwebebahn anzuschließen. Hierzu müsste die Linie zwischen Kōfu und Nakatsugawa einen Bogen nach Norden machen. JR Central befürwortet eine direktere Linienführung.
Vorgeschlagene Linienführung zur Einbindung der Präfektur Nagano. Rot = Vorschlag JR Central unter Auslassung der Präfektur, gelb / blau = Alternativvorschläge. – Grafik: public domain
Routenvorschläge zwischen Tokio (Shinagawa) und Nagoya (Teilstrecke)
Variante | Routenverlauf zwischen Kofu und Nakatsugawa | Distanz (km) | Baukosten (€) | Kürzeste Fahrzeit |
|---|---|---|---|---|
| A | durch das Kiso-Tal | 334 | 40,5 Milliarden € | 46 Minuten |
| B | durch das Ina-Tal (Chino, Ina, Iida) | 346 | 41,3 Milliarden € | 47 Minuten |
| C | unter den japanischen Alpen und der Stadt Iida hindurch (JR Central-Vorschlag) | 286 | 36,7 Milliarden € | 40 Minuten |
Routenvorschläge zwischen Tokio (Shinagawa) und Osaka (Gesamtstrecke)
Variante | Routenverlauf zwischen Kofu und Nakatsugawa | Distanz (km) | Baukosten (€) | Kürzeste Fahrzeit |
|---|---|---|---|---|
| A | durch das Kiso-Tal | 486 | 64,66 Milliarden € | 73 Minuten |
| B | durch das Ina-Tal (Chino, Ina, Iida) | 498 | 65,5 Milliarden € | 74 Minuten |
| C | unter den japanischen Alpen und der Stadt Iida hindurch (JR Central-Vorschlag) | 438 | 60,77 Milliarden € | 67 Minuten |
JR Central-Routenvorschlag Tokio – Nagoya im Detail
Legende:
- Blau = Tunnelstrecken
- Grün: Bergstrecke
- Orange: Strecke in der Ebene
Übersicht:
Abschnitt 1: Bahnhof Tokio (Shinagawa) bis zum westlichen Ende des Tama Gebirges
- Vom Bahnhof Tokio (Shinagawa) führt ein kurzes Teilstück zur Yamanashi-Teststrecke..
- Der gesamte Abschnitt wird in Tunnel geführt. Die Anbindung an den Bahnhof Tokio und die Teststrecke werden in vergleichsweise großer Tiefe verlaufen.
- Es wird vermieden Schächte zum Bau der Tunnelanlagen in Nationalparks zu errichten. Das Tama-Gebiet wird zwischen den bebauten Gebieten Tama New Town und Machida durchquert.
- Die gesamte Strecke verläuft nahezu vollkommen in Tunnelbauten, eine Ausnahme besteht in der Nähe des Sagami Flusses.
- Die Querung der tektonischen Plattengrenze Fujinoki–Aikawa wird kurzmöglichst gehalten.
- Oberirdische und möglichst direkte Querung des Flusses Sagami
- Westlich des Flusses Sagami verläuft die Strecke zwischen den Seen Tsukui und Miyagase und schließt am östlichen Ende der Yamanashi-Teststrecke an, die in die Strecke integriert wird. In der Stadt Sagamihara wird eine Zugabstellanlage mit einem Werk für Instandhaltung und Reparaturen errichtet.
Abschnitt 3: Das westliche Ende der Yamanashi-Teststrecke bis zum Kōfu-Becken
- Westlich der Teststrecke befinden sich Kofun-Grabanlagen (Hügelgräber). Am linken Ufer des Flusses Fuefuki befindet sich zudem eine Verwerfungszone. Die Strecke wird daher beide Gebiete weiträumig umfahren und zwischen den Flüssen Fuefuki und Kamanashi verlaufen.
- Beide Flüsse werden möglichst kurz und direkt gequert.
- Aufgrund des hohen Grundwasserspiegels im Kōfu Basin wird die Strecke dort oberirdisch geführt.
- Bewohnte Gebiete im Norden und der Mitte des Kōfu Basins werden umfahren. Die Strecke verläuft daher am südlichen Rand.
- Westlich des Flusses Kamanashi River verläuft die Strecke aufgrund der geographischen Gegebenheiten vorrangig in Tunneln.
- Das Koma-Gebirge weißt zum Großteil instabile geologische Verhältnisse auf und wird daher umfahren. Hinzu kommt die Gefahr durch Hochdruckquellen im Bereich des Mt. Kushigata und des Mt. Genji.
- Der Fluss Hayakawa River wird oberirdisch und möglichst direkt überquert.
- Die südlichen Alpen werden fast vollständig unterirdisch gequert.
- Die Strecke wird die tektonische Linie zwischen Itoigawa und Shizuoka möglichst direkt überqueren.
- Die Strecke verläuft zwischen dem Berg Arakawa und dem Berg Shiomi, wo die Überlagerung zwischen den 3.000 Meter hohen Bergkämmen zwischen der Präfektur Shizuoka und der Präfektur Nagano am geringsten ist.
Abschnitt 7: Westliches Ende des südlichen Ausläufers der Zentralalpen bis zum östlichen Ende der Nōbi Tiefebene
- Nahe der Grenze zwischen den Präfekturen Nagano und Gifu verläuft die Strecke nördlich des Berges Ena,um Probleme mit instabiler Geologie in der Reibungszone der Seinaiji-Pass-Verwerfungszone und der Adera Verwerfungszone am südlichen Ende der Zentralalpen sowie der parallel in Ost-West-Richtung verlaufenden Verwerfungszone des Mount Byōbu zu vermeiden.
- Die Strecke wird die Adera Verwerfungszone möglichst direkt überqueren.
- Um die Strecke nicht entlang der in Ost-West-Richtung verlaufenden Verwerfungszone des Mount Byōbu zu fahren, verläuft die Strecke entlang des linken Ufers des Flusses Toki.
- Die Strecke wird den Fluss Kiso und den Fluss Agi in kürzester Distanz oberirdisch überqueren.
- Sofern möglich wird die Strecke den Hida–Kisogawa Quasi-Nationalpark und den Prefectural Ena Gorge Naturpark entlang des Flusses Kiso umfahren.
- Zwischen dem Fluss Toki und dem Fluss Kiso liegt das Mino Plateau, welches relativ hügelig ist. Daher wird die Strecke in diesem Abschnitt hauptsächlich in Tunneln geführt.
- Soweit möglich wird der Verlauf der Strecke Uranerzvorkommen und Minen (Feuerfestton und Silicat) umfahren.
- Die Strecke wird die Stadt Tajimi umfahren.
- In Nakatsugawa wird eine Zugabstellanlage mit Werkstatt errichtet.
Abschnitt 8: Östliches Ende der Nōbi Tiefebene
- Die gesamte Strecke wird in Tunneln geführt. Mit Ausnahme des Bahnhofs Nagoya werden alle Tunnel in mindestens 40 Meter Tiefe geführt.
- Die Streckenführung umfährt den See Iruka und bindet das Nagoya City Terminal in Ost-West-Richtung.
- Da für die Tunnelarbeiten vertikale Schächte gegraben werden müssen, soll die Strecke Naturparks, Landschaftsschutzgebiete, Reservate wie auch besiedelte und städtische Gebiete umfahren.
Die Stationen
Präfektur Kanagawa
- Standort: Stadt Sagamihara in der Präfektur Kanagawa
- Technische Machbarkeit: Untergrund-Station mit Kreuzung bereits existierender Bahnlinien möglich
- Anbindung an das Bahnnetz: Nähe zu Halten der JR Yokohama Linie, der JR Sagami Linie und der Keiō Sagamihara Linie.
- Anbindung an das Straßennetz: Anbindung an den Ken’ō Expressway
- Umwelteinfluss: Kein großer Einfluss durch Bauweise unter Tage
- Grundstückverfügbarkeit: Große Einkaufszentren und ein Depot der U.S. Army in unmittelbarer Nähe, Kauf von Grundstücken eher schwierig.
Präfektur Yamanashi
- Standort: Südliches Gebiet der Kōfu-Tiefebene im Umfeld von Kyōchū
- Technische Machbarkeit: Möglich im ebenen Bereich zwischen den Flüssen Fuefuki und Kamanashi, Strecke etwa in 20 Meter Höhe
- Anbindung an das Bahnnetz: Nähe zu Halten der JR Minobu Linie.
- Anbindung an das Straßennetz: Anbindung an die Shin-Yamanashi Ringstraße
- Umwelteinfluss: Möglichst weit zu minimieren, bspw. durch maximale Minimierung der Höhenanforderungen
- Grundstückverfügbarkeit: Hauptsächlich landwirtschaftliche Flächen, teilweise bebaut.
Präfektur Gifu
- Standort: Westliches Stadtgebiet von Nakatsugawa
- Technische Machbarkeit: Oberirdische Station, Streckengleis in etwa 20 Meter Höhe parallel zur JR Chūō Linie
- Anbindung an das Bahnnetz: Nähe zu Halten der JR Chūō Linie.
- Anbindung an das Straßennetz: Anbindung an den Chūō Expressway
- Umwelteinfluss: Möglichst weit zu minimieren, bspw. durch maximale Minimierung der Höhenanforderungen
- Grundstückverfügbarkeit: Hauptsächlich landwirtschaftliche unbebaute Flächen.
