Japans Magnetschwebebahn: Der schnellste Zug der Welt auf einem Testgleis festgefahren

Rekordzug auf kurzer Strecke

Auf einem ruhigen Abschnitt der ländlichen Präfektur Yamanashi schießt eine silberne Nadel verschwommen vorbei, mit einer Geschwindigkeit, die nur wenige Menschen jemals auf Schienen erlebt haben. Japans supraleitende Magnetschwebebahn, die mit 603 km/h (375 mph) den Geschwindigkeitsweltrekord für einen Zug mit Besatzung hält, pendelt täglich auf einer 42,8 Kilometer langen Teststrecke hin und her. Das Spektakel lockt Schaulustige auf Aussichtsplattformen und Bergrücken. Eine begrenzte Zahl eingeladener Gäste und bei einer Verlosung ausgewählter Gewinner darf zu Demonstrationsfahrten einsteigen. Vorerst ist das der Einsatzbereich des fortschrittlichsten Personenzugs der Welt.

Die Ambitionen hinter diesen Fahrten sind groß. Der Zug ist das Herzstück des Chuo Shinkansen, einer neuen Hochgeschwindigkeitsstrecke, die die Central Japan Railway Company (JR Central) zwischen dem Bahnhof Shinagawa in Tokio und Nagoya bauen und anschließend bis Osaka verlängern will. Im ersten Bauabschnitt soll sich die Reisezeit von Tokio nach Nagoya bei einer Reisegeschwindigkeit von knapp 500 km/h auf 40 Minuten verkürzen. Danach soll die Strecke bis Osaka weitergeführt werden; für die Fahrt von Tokio nach Osaka ist dann etwas mehr als eine Stunde vorgesehen. Die Technologie und der Zug haben sich über Jahrzehnte erprobt und weiterentwickelt. Der Bau der Strecke selbst wird jedoch durch ein Zusammenspiel aus Umweltgenehmigungen, Tunnelbauproblemen, politischen Auseinandersetzungen und Kosten gebremst.

Wie der Zug schwebt und beschleunigt

Japans SCMaglev ist ein System zur magnetischen Levitation mit Supraleitung. Supraleitende Magnete am Zug erzeugen beim Fahren Ströme in Spulen, die in die Fahrbahn eingebettet sind. Diese Ströme bilden Magnetfelder, die den Zug sowohl anheben als auch führen. Das Verfahren heißt elektrodynamische Aufhängung. Sobald der Zug etwa 150 km/h erreicht hat, besteht kein physischer Kontakt mehr zur Fahrbahn. Er schwebt rund zehn Zentimeter über der Trasse. Für den Vortrieb sorgt ein Linearsynchronmotor, der den Zug nach vorn zieht, indem er seine Magnete an wechselnden Magnetfeldern entlang der Strecke ausrichtet.

Bei niedriger Geschwindigkeit rollt der Zug auf einziehbaren Gummireifen. Mit zunehmendem Tempo heben sich die Reifen von der Fahrbahn ab, und das Fahrzeug gleitet auf einem magnetischen Polster. Das Fahrgefühl unterscheidet sich deutlich von dem in einem herkömmlichen Hochgeschwindigkeitszug. Es gibt weniger Rattern durch den Kontakt zwischen Rad und Schiene, dafür mehr aerodynamisches Rauschen und ein gleichmäßigeres Summen. Ingenieure arbeiten seit Jahren daran, das Fahrerlebnis zu verbessern: Sie verringern Vibrationen und die Geräusche im Innenraum und optimieren die Aerodynamik für extreme Geschwindigkeiten.

Warum sich der Betrieb bis Nagoya immer weiter verzögert

Der ursprüngliche Plan, den Abschnitt von Tokio nach Nagoya 2027 zu eröffnen, wurde verschoben. JR Central rechnet nun frühestens um 2035 mit der Inbetriebnahme des ersten Bauabschnitts, also mit einer Verzögerung von acht Jahren. Die Kosten sind auf rund 11 Billionen Yen gestiegen, nachdem das Ausmaß und die Komplexität der Tunnelbauarbeiten durch Zentraljapan deutlich geworden sind. Das unmittelbare Hindernis liegt in der Präfektur Shizuoka. Dort muss das Bahnunternehmen einen etwa 8,9 Kilometer langen Tunnel unter dem Minami-Alpen-Gebirge bauen. Die Verantwortlichen vor Ort haben Einwände erhoben, weil die Bauarbeiten Wasser ableiten würden, das den Fluss Ōi speist. Der Fluss ist eine wichtige Ressource für die Gemeinden und die Landwirtschaft flussabwärts. Deshalb hält der Widerstand an, und mit dem Tunnelabschnitt wurde noch nicht begonnen.

Die Strecke verläuft größtenteils unterirdisch. Rund vier Fünftel der Verbindung zwischen Tokio und Nagoya liegen in Tunneln, darunter tiefe Abschnitte unter dicht besiedelten Stadtgebieten und lange Tunnelröhren unter Gebirgen. Tunnelbau in diesem Umfang erfordert eine leistungsstarke Belüftung, den Abtransport riesiger Aushubmengen und eine Kontrolle des Grundwassers. Das ist überall teuer und hat sich bei diesem Projekt als besonders kostspielig erwiesen. Die Regierung versucht zu vermitteln, während JR Central an den Abschnitten weiterarbeitet, deren Bau möglich ist, und das Testprogramm in Yamanashi zur Vorbereitung des späteren Betriebs fortsetzt.

Nach Angaben der Ingenieure des Unternehmens ist der Zug selbst für den kommerziellen Einsatz bereit. Im Mittelpunkt stehen inzwischen die Zuverlässigkeit des Systems auf langen Strecken, die Aerodynamik in Tunneln bei sehr hoher Geschwindigkeit und Wartungsstrategien für die supraleitende Ausrüstung. Bis der Genehmigungsstreit beigelegt ist, bleibt die Strecke in Yamanashi das Testgelände für diese Arbeiten.

Was die Teststrecke in Yamanashi zeigt

Die Maglev-Teststrecke Yamanashi wurde 1997 eröffnet. Seitdem hat der Zug Millionen Testkilometer zurückgelegt und mehrere Geschwindigkeitsmarken erreicht, bis hin zum Rekord von 603 km/h. An einem typischen Tag kommen im Testbetrieb rund 2.000 Kilometer zusammen. Am Testgelände können Ingenieure alles untersuchen: vom Vorbeifahren zweier Züge aneinander bei einer Relativgeschwindigkeit von mehr als 1.000 km/h bis zum Verhalten des Fahrzeugs in langen Tunneln und bei Seitenwind.

An Tagen mit öffentlichen Mitfahrten läuft der Betrieb ähnlich ab wie an einem kleinen Flughafen. Die Gäste melden sich an, passieren eine Sicherheitskontrolle und steigen in einem geregelten Ablauf ein. Sobald der Zug den Bahnhof verlässt, beschleunigt er zügig. Nach etwa einer Minute erreicht das Fahrzeug 320 km/h, nach drei Minuten fährt es bereits 500 km/h. Es hält dieses Tempo kurz, bevor es die gesamten 42,8 Kilometer in etwa acht Minuten zurücklegt. Mitfahrende berichten oft von einem ungewöhnlichen Geschwindigkeitseindruck. Einige finden die Fahrt außerdem holpriger als in einem herkömmlichen Shinkansen. Genau darum geht es bei den Tests. Das Unternehmen hat Fahrwerksabstimmung, Sitzgestaltung und Aerodynamik schrittweise angepasst, um die Kabine bei Geschwindigkeiten, die die Grenzen der Schienenphysik ausloten, leiser und ruhiger zu machen.

Wer kein Ticket bekommt, kann im Präfekturmuseum für Magnetschwebebahnen in Yamanashi neben der Teststrecke mehr über Wissenschaft und Geschichte erfahren. Das Museum veranschaulicht die Supraleitung mit Mitmachausstellungen, zeigt ausgemusterte Magnetschwebebahnfahrzeuge und bietet erhöhte Aussichtspunkte, von denen aus man den Zug mit Höchstgeschwindigkeit vorbeischießen sieht. Informationen zu Anfahrt und Öffnungszeiten gibt es auf der offiziellen Website des Museums für Magnetschwebebahnen.

Verbesserungen am L0 und mehr Komfort

Auf frühe Prototypen wie den MLX01 folgte die L0-Serie und anschließend eine verbesserte L0-Version, in der jahrelange Erfahrungen von der Teststrecke berücksichtigt sind. Zu den neuesten Testfahrzeugen gehört ein unlackiertes Modell, dessen Außenhaut mit einer Folie nach Haifischhaut-Vorbild überzogen ist. Sie verringert den Luftwiderstand, indem sie die Strömung auf mikroskopischer Ebene beeinflusst. Den Entwicklern zufolge senken die aerodynamischen Anpassungen den Luftwiderstand gegenüber früheren Versionen. Das spart Energie und verringert die Geräusche im Innenraum. Die Sitze haben nun feststehende Rückenlehnen, um die Mechanik zu vereinfachen und Gewicht zu sparen. Zudem wurden Materialien in der Kabine ausgetauscht, damit bei Höchstgeschwindigkeit weniger Vibrationen übertragen werden.

Der Testplan ist anspruchsvoller geworden, während die Ingenieure auch Grenzfälle untersuchen. Die Teams haben Züge bei einer Relativgeschwindigkeit von 1.026 km/h aneinander vorbeifahren lassen, um Druckstöße und Schockwellen zu untersuchen. Zusätzliche Sensoren erfassen kleinste Veränderungen bei Vibrationen, die auf Materialermüdung hinweisen können, bevor es zu einem Zwischenfall kommt. Außerdem wird daran gearbeitet, die Lebensdauer der supraleitenden Magnete zu verlängern und die Wartung zu vereinfachen, damit das System jahrzehntelang zuverlässig betrieben werden kann. Diese Änderungen sind weniger sichtbar als eine neue Zugnase, aber entscheidend, wenn aus einer Teststrecke ein Netz für den täglichen Betrieb werden soll.

Kosten, Energieverbrauch und Umwelt

Geschwindigkeit kostet Geld und Energie. Der Chuo Shinkansen ist eines der größten Infrastrukturprojekte, die Japan je in Angriff genommen hat. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass die Strecke größtenteils durch Tunnel führt. Auch der Energieverbrauch wird immer wieder diskutiert. Forschende, die das System untersucht haben, argumentieren, dass die Magnetschwebebahn bei typischen Betriebsgeschwindigkeiten deutlich mehr Strom verbraucht als der heutige Tokaido Shinkansen. In manchen Schätzungen ist es vier- bis fünfmal so viel. Das liegt zum Teil an der Physik: Der Luftwiderstand steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit und wird ab 300 km/h zur maßgeblichen Kraft. Hinzu kommt die Energie, die nötig ist, um lange Abschnitte der Spulen in der Fahrbahn mit Strom zu versorgen und Gebirgstunnel zu belüften.

Befürworter halten dagegen, dass ein Umstieg von Kurzstreckenflügen auf die Bahn die Emissionen senken kann, insbesondere wenn Japan seinen Strommix sauberer macht. Eine Magnetschwebebahn-Verbindung schafft außerdem zusätzliche Kapazitäten quer durch Zentral-Honshu. Das ist nicht nur eine Frage des Komforts. Die Planer wollen eine zweite Hochgeschwindigkeitsstrecke im Landesinneren, die auch nach einem schweren Erdbeben oder einem Sturm an der Küste weiter genutzt werden kann. Umweltfragen bleiben offen, vor allem in Shizuoka, wo der Wasserstand des Flusses auf dem Spiel steht. Am Testgelände in Yamanashi untersuchen Ingenieure weiterhin Aeroakustik, elektromagnetische Felder und Vibrationen, um die Auswirkungen des Systems zu erfassen und nach Möglichkeit zu verringern.

Die Konkurrenz macht bei Schienen und Magneten Tempo

Japans Zug der nächsten Generation ist im Wettlauf nicht allein. China treibt schnellere Hochgeschwindigkeitszüge auf Stahlschienen voran und entwickelt eine eigene Magnetschwebebahntechnologie. Bei jüngsten Tests des CR450-Programms erreichte ein Personenradzug auf Schienen nahezu 280 mph (etwa 450 km/h). Ziel sind kürzere Reisezeiten auf bestehenden Strecken und eine stärkere heimische Industrie für Schienenfahrzeuge und Steuerungssysteme.

Während der Tests beschrieb Zhao Hongwei von der Chinesischen Akademie der Eisenbahnwissenschaften, wie lange die Entwicklung bereits läuft. Sie sagte, die Planung habe vor Jahren begonnen und sei fortgesetzt worden, nachdem die wichtigsten technischen Vorgaben festgelegt worden waren.

Mit der Planung des CR450 haben wir 2018 begonnen. Es dauerte drei Jahre, bis die wichtigsten technischen Eckdaten feststanden. 2021 starteten wir dann offiziell mit dem Projekt.

Wissenschaftler, die sich mit Verkehrswirtschaft und Verkehrspolitik befassen, sehen sowohl Chancen als auch Risiken bei der Magnetschwebebahn. Zhenhua Chen, Professor an der Ohio State University und Experte für Hochgeschwindigkeitszüge weltweit, hebt den grundlegenden Unterschied zwischen Japans Magnetschwebebahn und herkömmlichen Hochgeschwindigkeitszügen hervor.

Japans System basiert auf einer supraleitenden Magnetschwebetechnik.

Seiner Einschätzung nach hängen die Vorteile von der Kostenkontrolle und davon ab, wie sehr eine extrem schnelle und zuverlässige Bahnoption die Reisemuster verändern kann.

Das wird eine grundlegende Veränderung sein, einfach weil die Bahn viel schneller, deutlich zuverlässiger und wesentlich umweltfreundlicher sein wird.

Skeptiker warnen, dass die Kosten mögliche Vorteile zunichtemachen können, wenn Fahrgastzahlen oder Finanzierung hinter den Erwartungen zurückbleiben. Rick Harnish, Mitgründer der High Speed Rail Alliance, hält herkömmliche Rad-Schiene-Systeme für viele Strecken für die praktischere Lösung.

Über Magnetschwebebahnen wird viel gesprochen. Aber letztlich sind herkömmliche Züge mit Stahlrädern auf Stahlschienen die beste Lösung.

Der Wettbewerb beschränkt sich nicht auf Ostasien. In den USA wurde eine Magnetschwebebahn-Verbindung zwischen Washington und Baltimore untersucht; für die Planung wurden Bundesmittel bereitgestellt. Japanische Institutionen, darunter die Japan Bank for International Cooperation, haben Interesse an einer Finanzierung signalisiert. JR Central wirbt seit Jahren im Ausland für die Technologie und präsentiert die Teststrecke in Yamanashi als Beispiel für die Leistungsfähigkeit des Systems.

Was Fahrgäste gewinnen könnten

Wird der erste Bauabschnitt eröffnet, profitieren Reisende von einer erheblich kürzeren Fahrt und einem neuen Maß an Zuverlässigkeit. Eine 40-minütige Fahrt von Tokio nach Nagoya würde den Intercity-Verkehr in Zentraljapan grundlegend verändern. Eine Reisezeit von etwa einer Stunde von Tokio nach Osaka könnte Tagesausflüge und Geschäftsreisen neu prägen. Die Magnetschwebebahn würde zudem den Tokaido Shinkansen entlasten, auf dessen Strecke bereits mehr als eine Million Fahrgäste pro Tag unterwegs sind. Eine zweite Hochgeschwindigkeitsstrecke im Landesinneren macht Japan widerstandsfähiger gegen Küstenstürme, Tsunamis und Erdbeben.

Auch kulturell hat das Projekt Bedeutung. Der Shinkansen gehört seit 1964 zur japanischen Identität. Der Wechsel von Stahlrädern zur Magnetschwebetechnik ist ein Sprung ins Ungewisse: in eine neue Technologie, die aus jahrzehntelanger Laborarbeit und praktischen Erprobungen hervorgegangen ist. An den Hängen von Yamanashi lässt sich dieser Sprung jedes Mal beobachten, wenn der L0 mit einer Beschleunigung von einem halben Kilometer pro Stunde und Sekunde vorbeischießt und dann in Tunneln verschwindet, die sich durch die Berge ziehen. Die Teststrecke zeigt, dass das System funktioniert und sich wiederholt einsetzen lässt. Die Herausforderung besteht nun darin, über einen Zug ohne Ziel hinauszukommen und eine Strecke zu eröffnen, die Fahrgäste täglich nutzen können.

Die wichtigsten Punkte

• Japans supraleitende Magnetschwebebahn hält mit 603 km/h den Geschwindigkeitsrekord für einen Zug mit Besatzung und fährt derzeit nur auf einer 42,8 Kilometer langen Teststrecke in Yamanashi.
• Der geplante Chuo Shinkansen soll Tokio und Nagoya bei einer Reisegeschwindigkeit von knapp 500 km/h in 40 Minuten verbinden. Später soll die Strecke bis Osaka verlängert werden.
• JR Central hat die Eröffnung frühestens auf etwa 2035 verschoben. Als Gründe nennt das Unternehmen den Widerstand gegen Tunnelarbeiten in Shizuoka und die Komplexität des Bauvorhabens.
• Die Projektkosten sind auf rund 11 Billionen Yen gestiegen. Hauptgründe sind lange Gebirgstunnel und tiefe Bauarbeiten in Städten.
• Der Zug schwebt mithilfe einer elektrodynamischen Aufhängung. Ab etwa 150 km/h hebt er rund zehn Zentimeter von der Fahrbahn ab.
• Neuere Testfahrzeuge bieten aerodynamische Verbesserungen, leisere Kabinen und eine bessere Überwachung, um Materialermüdung frühzeitig zu erkennen.
• Kritiker verweisen auf den hohen Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Shinkansen. Befürworter sehen dagegen die Möglichkeit, Emissionen zu senken, wenn Flugreisende auf die Bahn umsteigen.
• China treibt sowohl schnellere Rad-Schiene-Züge als auch die Forschung an Magnetschwebebahnen voran. Das unterstreicht den intensiven Wettbewerb in der Region.
• Öffentliche Mitfahrten und das Präfekturmuseum für Magnetschwebebahnen in Yamanashi halten das Interesse wach, während das Projekt auf die vollständige Baufreigabe wartet.
• Nach Angaben von Verantwortlichen und Ingenieuren ist der Zug bereit. Die verbleibende Herausforderung besteht darin, die Genehmigungen zu klären und die schwierigsten Tunnelabschnitte fertigzustellen.