SupraTrans II - Forschung

 

An einem sehr innovativen Forschungsprojekte auf dem Gebiet der ökologischen Mobilität und Logistik arbeite evico als Systemlieferant und Experte für  Magnetschwebetechnik gemeinsam mit dem IFW Dresden.

 

Neue Formen der urbanen Fortbewegung und Logistik werden durch Supraleitende Magnetlager möglich. Denn auf Supraleitung basiert eine Magnetschwebetechnik, die ohne elektronische Regelung aber mit abstoßenden und anziehenden Kräften eine Fahrzeugkabine hängend oder stehend tragen kann. Elektromagnetische Weichen werden in Zukunft in Sekundenbruchteilen die Fahrtrichtung wechseln, ohne dass Bauteile mechanisch bewegt werden müssen. Ideale Bedingungen für die Idee des schienengebundenen Individualverkehrs - per Ruflogistik angeforderte Kabinen für 4-8 Personen schweben auf Magnetschienen lautlos zum eingegebenen Ziel. Sie können sich auf ihrem Weg zu Fahrzeugverbünden  zusammenkoppeln und einzelne Fahrzeuge durch Magnetweichen aus den Zügen auskoppeln. Das spart Energie und Reisezeit

Grundlagen

Grundlagen

Supraleiter mit Pinningzentren im Magnetfeld einer 3-Poligen Schiene (Querschnitt)

Das Herzstück der supraleitenden Lagerung besteht aus dem magnetischen Fahrweg und aus Hochtemperatur-Supraleiterblöcken (HTSL), die im Fahrzeug in Kältebehähltern (Kryostaten) angeordnet sind. Für den Betrieb müssen die Supraleiter auf eine Temperatur von -196 °C gekühlt werden. Beim Abkühlen speichern die in einem definierten Abstand zur Magnetschiene angeordneten Supraleiter das Schienenmagnetfeld. Sie sind dadurch in der Lage, eine bestimmte Position quer zur Schiene von sich aus zu halten. Ihre supraleitende Arbeitstemperatur wird in Kryostaten, vorerst durch Kühlung in flüssigem Stickstoff, gewährleistet.

Supraleiter haben sowohl die Eigenschaft elektrischen Strom verlustfrei zu leiten als auch magnetische Felder aus ihrem Inneren zu verdrängen. Die neuen Hochtemperatursupraleiter hingegen können Magnetfelder eindringen lassen indem diese zu einzelnen Flussschläuchen zusammengezogen werden. Die Flussschläuche können an Defekten, die gezielt in den Supraleiter eingebracht wurden haften. Dadurch ist es möglich das Magnetfeld einer Magnetschiene im Supraleiter durch Abkühlen des Supraleiters zu speichern. Eine Verschiebung des Supraleiters aus der ursprünglichen Magnetfeldkonfiguration wird durch eine Rückstellkraft beantwortet, wodurch der Supraleiter stabil in der ursprünglichen Position schwebt.

Bisherige Arbeiten

Bisherige Arbeiten

SupraTrans-Präsentation auf der InnoTrans, Berlin 2004

In der jüngsten Zeit gewinnen Magnet-lager an Bedeutung. Elektromagnete übertragen dabei berührungslos Kräfte und ermöglichen damit Rotation oder Fortbewegung. Die Erzeugung der notwendigen Führungskräfte in diesen Magnetlagern erfordert eine aufwendige Mess- und Regeltechnik.

Auf beides kann man mit supraleitenden Magnetlagern verzichten. Mit massiven Supraleitern und einem einfachen Magnetfahrweg aus Permanentmagneten kann man reibungslose Schwebeeffekte erzielen.

Mit dem SupraTrans-Projekt haben sächsische Ingenieure und Wissenschaftler von Baumüller Kamenz, Cideon engineering, den Dresdner Verkehrsbetrieben, der ELBAS Ingenieurgesellschaft mbH, der Hochschule für Technik und Wirtschaft sowie dem Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) und der TU Dresden einen ersten Technologieschritt zu neuen Schwebefahrzeugen unternommen. Auf einer 7 m langen Teststrecke schwebt das von dem Konsortium entwickelte Fahrzeug in 15 mm Höhe über einer Magnetschiene und kann 2-3 Personen tragen. Angetrieben wird es von einem Linearmotor. Der Demonstrator wurde im Jahr 2002 auf der Bahntechnikmesse InnoTrans in Berlin erstmalig der Öffentlichkeit vorgestellt.

Die Fahrversuchsanlage

Die Fahrversuchsanlage

Ziel der Arbeiten an der Fahr-versuchsanlage "SupraTrans II" ist die Erprobung der Fahrzeug- und Fahrweg-komponenten eines supraleitend gelagerten magnetischen Schwebesystems für Personen- oder Gütertransport unter praxisnahen Betriebsbedingungen.

In einer Versuchshalle des IFW Dresden in Dresden-Niedersedlitz wurde eine 80m lange Demonstrations- und Teststrecke in Form eines ovalen Rundkurses (siehe Abbildung) mit einer Weiche und einem Fahrzeug, auf dem Personen oder Güter transportiert werden können, errichtet

Die Anlage weist folgende Merkmale auf:

  • Gekrümmte Fahrwegsabschnitte (Kurven)
  • Leittechnik für gleichzeitigen Betrieb mehrerer Fahrzeuge
  • Kontinuierliche Energieversorgung des Fahrzeugs
  • Fahrwegsverzweigung (Weiche)
  • zweites Bremssystem

Bei SupraTrans II zeichnet evico für alle Teilaufgaben von der Entwicklung der effizienten Fertigungstechnologie für Magnetschienen über Antrieb, Energiemanagement, Leittechnik bis hin zum Fahrzeugdesign verantwortlich und nutzt dafür ein Netzwerk an Experten und Zulieferern.

Fahrzeugdesign

Fahrzeugdesign

Eine faszinierende neuartige Technologie bietet auch die Chance neue Verkehrskonzepte und -lösungen zu entwickeln und neue gestalterische Formen zu finden. evico arbeitete deshalb mit der Fakultät Gestaltung am Entwurf einer Fahrzeughülle für SupraTrans II, der sowohl dem Einsatzzweck als Fahrzeug für Versuchs- und Besucherfahrten genügt, gleichzeitig aber das Anwendungsscenario eines Gate-to-Gate Shuttles für Fluggäste auf großen Flughäfen gestalterisch vordenken soll. Die Entwürfe wurden von Alexander Müller im Rahmen seiner Bachelor-Arbeit angefertigt und in GFK-Technologie realisiert.

Der so entstandene Entwurf besitzt eine dynamische und organisch anmutende Formsprache. Die vergitterten „Funktionszellen“ ermöglichen, aufgrund ihrer trans- parenten Struktur, das Sichtbarwerden innerer Prozesse und gewähren Interessenten somit Einblick in die Funktions- weise des Messefahrzeugs. Die an die Form eines Katamarans angelehnte Front des Fahrzeugs verdeutlicht die schienengeführte Fortbewegung. Ferner lädt der offene Zugang zu den Sitzen zum Platznehmen ein. Dank der keilförmigen Form des Fahrzeugs erhält dieses eine definierte Richtung.

Visionäre Studie

Visionäre Studie

Eine Studie der TU Dresden zeigt ein Maglev-System für den Zielhorizont 2025 auf, bei dem sich einzelne, autarke Zugmodule für 70 bis 80 Passagiere in einem Trassennetz zwischen den Destinatonen bewegen.

Mit einem Non-Stop-Fahrprofil startet ein Modul von einem Startbahnhof und steuert ohne Zwischenhalt den Zielbahnhof an. Auf der Strecke verbindet es sich mit anderen Modulen, die sich im gleichen Zeitfenster auf dem gleichen Trassenabschnitt befinden, zu einem effizienten Zug- verbund. Nach Bedarf und Streckenführung wird dieser Verbund wieder aufgelöst. Der reise- zeiterhöhende übliche Zwischenhalt mit Umsteigen an Bahnhöfen, wird hier während der Fahrt auf die Trasse verlegt. Befindet sich der Passagier, nach dem Zustieg am Startbahnhof, nicht in dem Modul, das seinen persönlichen Zielbahnhof ansteuert, so wechselt er das Modul in den Kopplungsphasen während der Fahrt. Dabei wird er durch einen personalisierten Informations- fluss sicher geleitet.

Die Studie wurde am Zentrum für Technisches Design der Technischen Universität Dresden im Rahmen der Diplomarbeit von Thomas Bühner in Zusammenarbeit mit dem IFW Dresden und der evico GmbH durchgeführt.

Timeport-Studie auf SupraTrans-Basis von Thomas Bühner