Shinkansen-Schnellfahrstrecken in Japan

Das Shinkansen-Netz im Überblick

Japans Züge rollten bis 1964 ausschließlich auf Gleisen mit einer geringen Spurbreite von lediglich 1067 mm. Die sogenannte Kapspur erlaubt jedoch nur Geschwindigkeiten bis 175 km/h. In den Fünfzigerjahren wurde daher beschlossen, neue Hauptstrecken (Shin Kan Sen) in Normalspur (1435 mm) zu bauen, um den Zugverkehr beschleunigen zu können. Die erste Schnellfahrstrecke in Japan wurde zu den Olympischen Spielen am 1. Oktober 1964 in Betrieb genommen. Die „Geschoss-Züge“ (bullet trains) der Serie 0 pendelten auf der Tokaido-Hauptstrecke zwischen Tokio und Osaka mit 210 km/h. Der großartige Erfolg motivierte zum Bau weiterer Schnellfahrstrecken und neuer Züge.

In diesem Artikel wird die Entwicklung des Shinkansen-Schnellbahnsystems vorgestellt. Eine detaillierte, aktuelle Streckenkarte zeigt, welche Städte in Japan ans Hochgeschwindigkeitsnetz angeschlossen sind. Darüber hinaus werden einige besondere Ingenieursleistungen herausgestellt, die notwendig waren, um trotz topografischer und klimatischer Herausforderungen einen Schienenschnellverkehr zu ermöglichen.

Shinkansen-Streckennetzkarte

Herausforderungen für den Betrieb schneller Züge in Japan

Es ist schon fast ein Wunder, dass gerade in Japan der Schienenschnellverkehr seinen Anfang nahm. Die Voraussetzungen konnten kaum schlechter sein, als sonst wo auf der Welt:

• Sehr hohe Siedlungsdichte und damit wenig Platz für neue Schnellstrecken
• Tektonische Aktivitäten wie Erdbeben und Seebeben mit Flutwellen
• Extreme klimatische Unterschiede und viel Schnee im Gebirge
• Keine Erfahrungen mit Hochgeschwindigkeitszügen und niemand konnte auf das Wissen anderer zurückgreifen
• Sehr lang gezogene Inselkette, die einen Flugbetrieb favorisiert
• Das kapspurige Schienennetz eignet sich nicht für Schnellfahrten

Trotzdem war und ist Japan für alle anderen Bahngesellschaften der Welt ein leuchtendes Vorbild:

• Mehr als 2000 Kilometer Hochgeschwindigkeitsstrecken
• Sehr hohe Zuverlässigkeit und Pünktlichkeit
• Unübertroffene Sicherheitsstandards
• Seit 1964 ist kein Mensch bei einem Shinkansen-Zugunglück ums Leben gekommen
• Extrem dichte Zugfolgen und hohes Fahrgastaufkommen
• Sehr hohe Durchschnittsgeschwindigkeiten

Schon sehr früh machte sich die Regierung Gedanken um eine schnelle Schienenverbindung zwischen den wichtigsten Städten Japans: Tokio und Osaka. Bereits in der Zeit der Dampfrösser kam die bestehende Strecke an ihre Kapazitätsgrenzen. Bis 1956 war sie zwar elektrifiziert worden, doch der baldige Aus- oder Neubau der Strecke war unausweichlich. 1872 wurde die Trasse von Tokio nach Yokohama mit Gleisen ausgestattet, deren Schienenstränge nur 1067 mm auseinander liegen. Als man den Erfolg der Strecke sah, kam die sogenannte Kapspur im ganzen Land groß in Mode. Problematisch ist hier allerdings der Geschwindigkeitsbereich jenseits von 175 km/h, in dem die Kippsicherheit nicht mehr gewährleistet ist. Ein Schienenschnellverkehr ist also bei einer Spurbreite von 1067 mm schlichtweg nicht möglich. Bei der Normalspur (1435 mm) wird es erst ab Geschwindigkeiten von 1000 bis 1400 Stundenkilometern kritisch! Die Erweiterung der Gleise um einen dritten Schienenstrang pro Richtung kam ebenfalls nicht in Frage, da die Weichen zu komplex gewesen wären. Außerdem hätten sich schnelle und langsame Züge auf dem gleichen Gleis gegenseitig behindert. Deswegen entschloss man sich für den Bau einer „Neuen Hauptstrecke“ (Shin Kan Sen).^[1][2]

Tōkaidō Shinkansen

Länge: 515,4 km | Inbetriebnahme: 1964 | Höchstgeschwindigkeit heute: bis 285 km/h

Bereits 1957 gab das Institut für eisenbahntechnische Forschungen die Entwicklungsreife eines 250 km/h schnellen Zuges bekannt, nur die Strecke musste noch gebaut werden. Natürlich beschloss man als erstes die Städte Tokio und Osaka mit den Shinkansen zu verbinden. Bei einem Großteil der Bevölkerung stieß man aber auf Unverständnis, eine völlig neue Bahn in Betrieb zu nehmen, sodass es schwer war, Kapitalgeber zu finden. Das Geld stellte schließlich die Weltbank zur Verfügung.^[1]

Technische Daten

Der Name „Tokaido“ (Tōkaidō) geht auf den Namen des historischen Königsweges von Kyoto nach der neuen östlichen Hauptstadt Edo (heute Tokio) zurück. Wie schon erwähnt, war kaum Platz für eine neue Strecke vorhanden. Niveaugleiche Kreuzungen sollten vermieden werden. Es blieb demnach kaum etwas anderes übrig, außer eine Hochbahn zu realisieren, die 6 bis 7 Meter über dem umgebenden Niveau liegt. Nach einer Bauzeit von lediglich fünfeinhalb Jahren war die 515,4 Kilometer lange Schnellfahrstrecke betriebsbereit. Mehr als 50 Prozent der Trasse wurde auf Dämmen angelegt. Insgesamt 3100 Einzelbauwerke stecken hinter dem Brückenanteil von 57 Kilometern, 69 Kilometern Tunnelabschnitten und 115 Kilometern Viadukten. Die komplette Strecke ist eingezäunt. Der Gleismittenabstand beträgt 4,2 Meter, um einen 80 Zentimeter breiten Sicherheitsabstand zwischen sich begegnenden Zügen zu gewährleisten. Der minimale Kurvenradius liegt bei 2500 Metern, die maximale Steigung bei 20 Promille. Zwischen Yokohama und Tokio hatte man sich aber aus Platzgründen an die bisherige Strecke anpassen müssen. Diese verläuft oft genau neben den Gleisen des Shinkansen. Die Höchstgeschwindigkeit liegt dort bei nur 130 km/h. Wie damals üblich wurden die Gleise auf Holzschwellen montiert, im Schotterbett verankert und lückenlos verschweißt. Nur im Bereich von Tokio ist der herkömmliche Schienenstoß hörbar gewesen. Die Züge der Tokaido-Strecke werden mit 25 kV / 60 Hz Wechselstrom versorgt. Um im geraden Zweig mit Höchstgeschwindigkeit fahren zu können, besitzen alle Weichen ein bewegliches Herzstück.^[1]

Die Kupferdrähte der Oberleitung und Trageseile sind dicker als die in Europa. Unter dem Anpressdruck von 54 kN wird der Fahrdraht nur um ein bis zwei Zentimeter angehoben. In Europa sind es dagegen gut 6 Zentimeter. Die Fahrleitung hängt immer in einer konstanten Höhe von 5 Metern über Schienenoberkante. Wegen des geringen Höhenspiels fallen die Stromabnehmer der Shinkansenzüge sehr klein aus. Sogenannte Anströmkeile (die teilweise kastenförmig aussehenden Windabweiser auf dem Dach der Züge) gehen bis zu 50 Zentimeter an die Oberleitung heran.^[4]

Erdbeben-Frühwarnsystem

In Japan sind Erdbeben keine Seltenheit. Sensoren, die über Japan verteilt seismische Aktivitäten aufzeichnen, schalten bei herannahenden Erdbebenwellen sofort die Stromversorgung in den Unterwerken aus. Wenn die Shinkansenzüge plötzlich keinen Strom mehr aus der Leitung bekommen, setzt sofort die Notbremsung ein. Liegt das Epizentrum eines Bebens jedoch genau unter der Trasse, kommt der Zug zu spät zum Stehen.^[4] Genau das war im Oktober 2004 der Fall, weswegen das erste Mal in der Geschichte der Hochgeschwindigkeitszüge in Japan ein Zug der Serie 200 entgleiste. Glücklicherweise wurde dabei niemand verletzt. Ansonsten kann man nur hoffen, dass gerade nächtliche Ruhepause ist, wie beim großen Beben im Raum Kobe im Jahr 1995.^[6]

Die Bahnhöfe

Der Stationsabstand entlang der Tokaido-Neubaustrecke liegt bei zirka 43 Kilometern. Befindet sich ein Halt getrennt vom kapspurigen Netz, bekommt der Bahnhof die Vorsilbe „Shin“ (neu), wie zum Beispiel „Shin-Osaka“. Die Unterwegsbahnhöfe haben alle den gleichen Charakter: Es gibt zwei bahnsteigfreie Durchgangsgleise und auf beiden Seiten je ein Ausweichgleis mit Außenbahnsteig. Auf den mittigen Durchgangsgleisen kann ein Zug den Bahnhof mit voller Geschwindigkeit durchfahren.^[4] An den Bahnsteigkanten sind Absperrgitter aufgestellt, um die Gefährdung durch vorbeifahrende Züge zu minimieren. Der Schotter wurde mit einer chemischen Flüssigkeit besprüht, die zwar wasserdurchlässig ist, aber Schotterflug verhindert.^[1]

Im Betrieb

Pünktlich zur Eröffnung der Olympischen Spiele 1964 ging die weltweit erste Hochgeschwindigkeitsstrecke in Betrieb. Von nun an pendelten die sogenannten Geschosszüge (bullet trains) der Baureihe 0 zwischen Tokio und Osaka. Sie legten mit einer Höchstgeschwindigkeit von 210 km/h die 515,4 Kilometer in lediglich vier Stunden zurück. Damit begann die Erfolgsstory des japanischen Hochgeschwindigkeitssystems. Mit der Inbetriebnahme der Züge der Baureihe 100 im Jahre 1985 hob man die Höchstgeschwindigkeit auf 220 km/h an. Seit März 1992 liegt die Maximalgeschwindigkeit bei 270 km/h. Mehr ist wegen der geringen Kurvenradien nicht möglich.^[1][2] Mittlerweile sind die Züge im Dreiminutentakt unterwegs. Die Streckenkapazität ist damit mehr als ausgelastet. Logischerweise müssen die Züge sehr pünktlich sein, damit der Verkehrsfluss nicht ins Stocken gerät. Fährt ein Triebfahrzeugführer auf einer 3000 Meter langen Teilstrecke eine Verspätung von mehr als 15 Sekunden ein, so hat er sich schriftlich zu verantworten.^[1] Bei solch hohen Geschwindigkeiten sind natürlich Zugüberwachungssysteme Pflicht. Deren Funktionieren testete ein japanischer Triebfahrzeugführer unfreiwillig im Februar 2003, als er während der Fahrt einschlief. Nach 26 Kilometern kam der mit 800 Fahrgästen besetzte Shinkansenzug schließlich unfallfrei zum Stehen.^[7]

Drei Zuggattungen

Es gibt drei verschiedene Leistungen, die die Züge „erfahren“. Der „Nozomi“ (Hoffnung) ist die schnellste Zuggattung. Gefahren wird diese stets mit Zügen der neuesten Generationen. Es sind nur ganz wenige Zwischenhalte vorgesehen. Ältere Baureihen werden in den mittelschnellen „Hikari“-Dienst verdrängt. Diese „Blitze“ fahren auch kleinere Bahnhöfe an. Die ältesten Züge fahren nur auf Teilstrecken, halten dafür aber an jedem Bahnhof. Ihre Dienstbezeichnung lautet „Kodama“, was „Echo“ bedeutet.^[1]

Reparaturen

Betriebspause ist von Mitternacht bis 6 Uhr in der Früh. In dieser Zeit fahren Diagnosezüge mit dem Namen „Doctor Yellow“ die Strecke mit 200 km/h und mehr ab, um Fehler im Gleis, Oberbau oder an der Oberleitung zu entdecken. Alle Reparaturarbeiten, wie beispielsweise Gleistausch oder Oberleitungserneuerung, müssen innerhalb dieser extrem kurzen Zeit erledigt werden. Bevor der erste Planeinsatz erfolgt, fährt ein leerer Zug die Strecke zur Kontrolle ab.^[1][4]

Sanyō Shinkansen

Länge: 553,8 km | Inbetriebnahme: 1972, 1975 | Höchstgeschwindigkeit heute: bis 300 km/h

Nachdem der Erfolg auf der Tokaido-Strecke die Kritiker der „Neuen Bahn“ verstummen ließ, sah die Bahngesellschaft JNR (Japan National Railways) weitere Entwürfe vor, die Strecke in Richtung Kyushu zu verlängern. Zunächst begannen im März 1967 die Bauarbeiten für eine 160,9 Kilometer lange Neubaustrecke von Shin-Osaka nach Okayama. Betriebserfahrungen mit der Tokaido-Strecke flossen direkt in die neue Sanyo-Strecke ein. Da man merkte, dass noch höhere Geschwindigkeiten möglich waren, erhöhte man den Gleismittenabstand auf 4,30 Meter, den Kurvenhalbmesser auf 4000 Meter und reduzierte die Maximalsteigung auf 15 Promille. Statt Holzschwellen verbaute man Betonschwellen, die immer noch in einem Schotterbett lagen. Auf acht Kilometern Länge kam ein neuartiger Plattenoberbau zum Einsatz.^[1] Trotz hoher Anschaffungskosten ist dieser im Unterhalt sehr günstig, ähnlich der „Festen Fahrbahn“ auf der Neubaustrecke Frankfurt am Main – Köln. Für die Oberleitung wählte die JNR eine sogenannte „Schwere Verbundleitung“. Der Oberleitungsquerschnitt liegt bei 170 mm².

Am 15. März 1972 ging dieser erste Abschnitt in Betrieb. Inzwischen konnte man Fortschritte beim Bau des 392,9 Kilometer langen Hauptabschnittes der Sanyo-Linie wahrnehmen, der im Februar 1970 begann. Die Verlängerung verbindet die Städte Okayama mit Hakata. Der Anteil eines neuartigen Plattenoberbaus beträgt hier fast 70 Prozent. Wegen der bergigen Gegend, durch die die Sanyo-Linie führt, waren sehr viele Tunnel notwendig. Im ersten 160 Kilometer langen Abschnitt führen 36 Prozent der Gleise durch Tunnel. Im zweiten Abschnitt liegt der Tunnelanteil bei sage und schreibe 56,6 Prozent. Auf der Neubaustrecke Würzburg – Hannover sind es dagegen nur 37 Prozent. Es ist daher verständlich, dass die Sanyo-Strecke teurer als die erste gewesen ist.

Anfangs lag die betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei 210 km/h, jedoch ist die Trasse für 260 km/h konzipiert worden. Mit Erscheinen der Baureihe 300 galt 270 km/h als Limit. Die Krone setzte schließlich 1997 die Baureihe 500 mit 300 km/h auf. Nur 10 Jahre nach der Inbetriebnahme der Sanyo-Strecke waren ernsthafte Schäden an den Brücken sichtbar. Die salzhaltige Seeluft zersetzte langsam den Beton. Daher wurden die Risse verfugt und der Beton mit einer chemischen Schicht überzogen, die effektiv gegen weitere Korrosionen schützt.

Tōhoku Shinkansen

Länge: 674,9 km | Inbetriebnahme: 1982, 1985, 1991, 2002, 2010 | Höchstgeschwindigkeit heute: bis 320 km/h

Die Shinkansen-Hochgeschwindigkeitszüge sollten so bald wie möglich auch den Norden Japans erobern, damit sich auch in dünner besiedelten Gegenden Industrie ansiedeln konnte. Doch Anwohner und Geschäftsleute wehrten sich gegen den Bau einer neuen Trasse direkt vor ihrer Haustüre. Als anfänglicher Ausgangspunkt war daher nicht Tokio, sondern Omiya auserkoren worden. Endpunkt der neuen Tohoku-Shinkansen war das 470 Kilometer entfernte Morioka.

Im November 1971 rollten die Bagger an. Die topographischen Gegebenheiten schienen recht günstig zu sein, denn der Tunnelanteil liegt bei noch nicht einmal 25 Prozent. Fast überall hielt der neue, wartungsärmere Plattenoberbau Einzug. Dafür sind die kühleren klimatischen Bedingungen zu berücksichtigen. Nahe Omiya fanden so bald wie möglich ausgiebige Versuchsfahrten mit Prototypen statt, die neue Komponenten an Bord hatten.

Falls es ausgiebig schneien sollte, stellte die JNR 6 Schneeschleudern und 6 Schneepflüge zur Räumung der Gleise bereit. Entlang der Strecke wurden etliche Sprinkleranlagen, Heißluft-Schmelzvorrichtungen und Warmwasser-Hochdruckanlagen installiert. Zahlreiche Temperaturfühler, Wind-, Niederschlags- und Schneehöhenmesser komplettierten das Arsenal gegen die weiße Pracht. Natürlich sind entlang der ganzen Schnellfahrstrecke Seismographen installiert, die via Kabel und Satellit mit der Leitzentrale verbunden sind. Im Notfall können die Züge schnell abgebremst werden.

Langwierige Tests, eine schwierige wirtschaftliche Situation, lärmempfindliche Anwohner und schärfere Umweltschutzauflagen verzögerten die Fertigstellung und Inbetriebnahme um zwei Jahre. Erst im Juni 1982 rollten die ersten Züge der Baureihe 200 über die 470 Kilometer lange Neubaustrecke von Omiya nach Morioka. Im März 1985 eröffnete man den Abschnitt von Omiya nach Ueno. Die letzten 3,6 Kilometer bis Tokio konnten aber erst im Juni 1991 befahren werden.

Jōetsu Shinkansen

Länge: 269,5 km | Inbetriebnahme: 1982 | Höchstgeschwindigkeit heute: 240 km/h

Nagano Shinkansen

Länge: 117,4 km | Inbetriebnahme: 1997 | Höchstgeschwindigkeit heute: 260 km/h

Kyūshū Shinkansen

Länge: 322,6 km | Inbetriebnahme: 2004, 2011, 2022 | Höchstgeschwindigkeit heute: 260 km/h

Hokuriku Shinkansen

Länge: 348,7 km | Inbetriebnahme: 2014, 2024 | Höchstgeschwindigkeit heute: 260 km/h

Hokkaidō Shinkansen

Länge: 148,9 km | Inbetriebnahme: 2016 | Höchstgeschwindigkeit heute: 260 km/h

Quellenangaben

1. Horst J. Obermayer: „Internationaler Schnellverkehr – Superzüge in Europa und Japan“, Franck-Kosmos Verlags-GmbH + Co., Stuttgart, 1994, S. 60–71.
2. Murray Hughes: „Die Hochgeschwindigkeitsstory – Eisenbahnen auf Rekordfahrten“, Alba Publikation AIF Teloeken GmbH + Co. KG, Düsseldorf, 1994, S. 17–23
3. Murray Hughes: „Die Hochgeschwindigkeitsstory – Eisenbahnen auf Rekordfahrten“, Alba Publikation AIF Teloeken GmbH + Co. KG, Düsseldorf, 1994, S. 104–118
4. Dr. Helmut Petrovitsch: „Das Shinkansen-Hochgeschwindigkeits-Netz in Japan“, Eisenbahn-Revue International, 7/2002, S. 320–330.
5. Dr. Helmut Petrovitsch: „Das Shinkansen-Hochgeschwindigkeits-Netz in Japan“, Eisenbahn-Revue International, 8/2002, S. 372–377.
6. „Shinkansen: nur einmal entgleist“, Zug & Eisenbahn Blog, 11.05.2009.
7. „Japanischer Lokführer fährt Zug im Schlaf“, Yahoo Schlagzeilen, 27.02.2003.