Shinkansen heißt „neue Stammstrecke“ und meint das neue Gleisnetz auf dem die Züge fahren, die wir immer als Shinkansen bezeichnen. Da die Shinkansenzüge nur auf Shinkansengleisen fahren können ist das durchaus berechtigt.

Abmessungen

Die Wagenlänge des Shinkansen beträgt 25m. Die Endwagen sind dabei wegen der Spitze etwa 2-3m länger. Beim Tokaido-Shinkansen mit seinen 16 Wagen ergibt sich ein Zuglänge von über 400m. Andere Züge fahren mit 12, 10 oder nur 8 Wagen.

Die Spitze der Züge ist primär für die Aerodynamik. Sie beinhaltet aber auch wesentlich Steuerungstechnik und das Cockpit. Die Länge variiert stark. Die größte Buglänge mit 15m hat die 500er-Serie.

Die Wagenbreite beträgt 3,38m. Die Züge sind damit 47cm breiter als die deutschen Züge und dies bemerkt man. Bei 5 Sitzen in einer Reihe sind das immerhin knapp 10cm pro Sitz. Reisen in der zweiten Klasse ist da wirklich entspannend.

Die Wagenhöhe variiert und liegt bei etwa 3650mm. Bei Doppelstockwagen sind es etwa 4490 mm. Das ist das Maximum, das die Oberleitungen erlauben.

Mini-Shinkansen: Der Minishinkansen fährt auf ehemaligen Kapspurstrecken. Die Wagenlänge ist wegen der geringeren Kurvenradien nur 20 m. Die Züge fahren nur mit 8 Waggons und sind damit 160 m lang. Bis Morioka fahren Tohoku-Shinkansen und AKita-Shinkansen zusammen, als 8+8 Gespann mit 360 m Länge.

Damit die Bahnsteige nicht umgebaut werden mussten, wurde die Wagenbreite auf  2,95 m reduziert. (Dies ist übrigens die Breite deutscher Züge). Dies führt dazu, dass diese Züge einen etwa 20cm Abstand zum Bahnsteig haben, wenn sie an einem Bahnhof halten, der für die breiteren Normalspurzüge konzipiert wurde. Um diese Lücke zu überbrücken, klappen an den Zügen kleine Trittbretter aus.

Immer die gleiche Wagenreihung

Die Wagen sind fest gekoppelt. Man kann weder einzelne Wagen ergänzen noch abkoppeln. Das hat den Vorteil, dass die Wagenreihung fest ist und nicht wie in Deutschland immer wieder wechselt oder vom Plan abweicht.

Ein weiterer Vorteil ist, dass alle Züge den immer gleichen Aufbau haben. Dies macht Sachen sowohl am Bahnsteig als auch im Zug einfacher, da es immer die gleichen Zugpläne verwendet werden können. Am Bahnhof bekommt man so gleich bei Ankunft am Bahnsteig eine schnelle Orientierung wo der Wagen sein wird, in dem sich der reservierte Sitzplatz befindet. Dies ist vor allem beim Tohoku-Shinkansen wichtig, da es hier gekoppelte Züge gibt, die zum Beispiel in Fukushima oder Morioka getrennt werden.

Immer die gleiche Türposition

Da auch die Türpostion über alle Zugtypen identisch sind in die Zugreihung immer exakt die gleiche ist, kann man am Bahnsteig die Position von jeder Tür von jedem Wagen markieren. Ein nerviges herumlaufen auf dem Bahnsteig nach Einfahrt des Zuges entfällt. Man steht immer (!) richtig.

Ein kleines Detail zu diesem Erfolg fehlt: Der Zug muss exakt stoppen. Hierfür hat der Triebwagenführer Markierungen auf dem Bahnsteig mit deren Hilfe er den Zug Zentimetergenau zum Halt bringt.

Keine Lokomotive / Antriebstechnik

Die Shinkansenzüge haben keine Lokomotive. Sie sind wie der deutsche ICE Triebwagenzüge. Anders als der ICE haben sie zudem keinen Technik-Waggon. Alle Waggons haben Sitzplätze.

Der Antrieb ist auf viele Achsen des Zuges verteilt. Der Shinkansen hat aber auch keinen Allradantrieb. Der Anzahl der angetriebenen Achsen schwankt zwischen den Zügtypen, aber im Schnitt sind 50% der Achsen angetrieben. Bei den Baureihen 0, 200, 500 und 800 sind alle Wagen, aber nicht jede Achse angetrieben. Bei den anderen Serien gibt es antriebslose Wagen im Verbund. (Nähere Infos hierzu schreibe ich zu den einzelnen Zugtypen.)

• Triebwagentechnik (keine Lokomotive); dadurch bessere Beschleunigung, höherer Wirkungsgrad, weniger Last für den Bahnkörper
• Steigung von 2,5% bei 160 km/h möglich (bei Ausfall max. einer Wartungseinheit)
• spezielle Stromabnehmer für hohe Geschwindigkeiten (sonst Trennung von Fahrdraht unter Lichtbogen, Knall und Schäden)
• Verbindung der Stromabnehmer untereinander auf dem Zugdach gegen Lichtbogen bei Kontaktverlust

Radreifen: Die Achsformel ist Bo’Bo‘ bzw. 2’2′ mit einem Drehgestellachsabstand von 2.5 m. Der Abstand der Drehgestelle ist 17,5 m. Die Radreifen haben einen Durchmesser von 910mm (Baureihe 0, 100, 200, E4) oder 860mm.

Bei allen Zügen sind die Reifen leicht konisch, um den Zug besser um die Kurve zu kriegen. Allerdings besteht dann die Gefahr von Huntington-Schwingungen, die den Zug entgleisen lassen können und sogar das Gleis zerstören können. Der Shinkansen ist so schnell, dass der Konuswinkel des Konus sehr klein sein muss. Die Radreifen des Shinkansen sind optimiert für Hochgeschwindigkeit.

Neigetechnik: In Kurven sind die Gleise geneigt, um höhere Geschwindigkeiten zu erlauben. Neuere Zugtypen kippen zusätzlich den Zug. Das Neigen wird beim N700 mit Luftdämpfer in der Sekundärfederung am Fahrwerk realisiert. Die maximalen Neigewinkel betragen: N700 bis 1°, E5 und E6 bis 1,5°, Prototyp FASTECH 360 bis 2°.

Diese Zugneigetechnik wird nicht nur beim Shinkansen benutzt, sondern findet auch bei den Ltd.Express auf der alten (Kapspur)-Strecken Anwendung.

Traktion: Bei Stahl-auf-Stahl ist die Reibung sehr gering, daher laufen die Züge so effizient. Der Nachteil ist aber eine sehr schlechte Beschleunigung und eine maximale Steigung von 4%. Wie beim Auto hilft auch hier  der Antrieb vieler Achsen über den Zug verteilt.

Stromabnehmer (Pentagrapg)

25.000 V ist ein Menge. Der Shinkansen benötigt zudem 12.000.000 W. Da kann man rechnen wie man will: Es fließen Ströme von 480 A. Das bringt aber ein neues Problem: Funken. Bei normaler Zügen mit knapp 3000V sind kleiner Kontaktverluste unschön, aber kein Problem. Bei den Daten des Shinkansen entsteht ein Lichtbogen, der die Oberleitung zerstören kann. Daher ist der Stromabnahmer (Pentagraph) ein Spezialkonstruktion.

Der Abnehmer ist ein langer Hebel mit einem Federmechanismus. So ist gewährleistet, dass immer eine konstante Kraft den Abnehmer gegen den Fahrdraht drückt, egal wie weit er weg ist.

Schnabeltier und Tunnelknall

Der aktuelle Zugtyp auf der Tokaido-Strecke ist die 700er-Serie. Zu hat eine sehr auffällige Form an der Zugspitze. Die Schnauze, die an ein Schnabeltier erinnert, vermeidet den Tunnelknall.

Der Tunnelknall entsteht in Tunneln bei hohen Geschwindigkeiten. Der Zug treibt Druckwellen vor sich her.  Ist der Tunnel lang, werden diese Schockfronten immer steiler und stärker. Am Tunnelausgang entlädt sich die in der Schockfront gespeicherte Energie in einem lauten Knall. [wikiDE]

Zur Vermeidung, können bauliche Maßnahmen am Tunnelausgang die Schockfront brechen oder schwächen. Ein andere Möglichkeit ist eine aerodynamisch optimierte Form der Zugspitze.

(Die Wagen sind, auch wegen der Druckwelle in Tunneln, druckdicht. Die Fenster lassen sich nicht öffnen.)

Immer in Fahrtrichtung

Die Sitze im Zug sind immer (!) in Fahrtrichtung. Sie werden am Endbahnhof automatisch in Fahrtrichtung gedreht, können aber manuelle zu Gruppen gedreht werden.

https://www.youtube.com/watch?v=OAEe-YcagJI

Zugkopplung

Auf der Tohoku-Strecke werden zwei verschiedene Züge gekoppelt, z. B. der Tohoku-Shinkansen nach Shin-Aomori und der Mini-Shinkansen nach Akita. Die ist eine Kopplung von E5- und E6-Zügen. Weitere Paarungen gibt es mit den Joetsu-, Nagano- und Yamagata-Shinkansen.

Beispiel: Es fährt eine E5-E6-Zugkopplung von Tokyo nach Morioka. Dort wird die Kopplung getrennt und der Akita-Shinkansen (E6) fährt alleine weiter. Hierbei handelt es sich zudem um eine Kopplung von Shinkansen und Mini-Shinkansen.

Shinkansen heißt „neue Stammstrecke“ und meint das neue Gleisnetz auf dem die Züge fahren, die wir immer als Shinkansen bezeichnen. Aber warum ist es ein neues Gleisnetz ?

Zunächst einmal ein paar Eckdaten zum Schienennetz:

• eigenes Schienennetz (Ausnahme: Mini-Shinkansen)
• Spurweite: 1435mm
• Länge 2388 km (Stand 2011)
  422 km auf Kyushu und 350 km auf Honshu in Planung/Bau
• auf der Hauptstrecke fährt alle 4 Minuten ein Zug
• seit 1971: Mindestkurvenradius 4000m (zuvor 2500m und anfänglich nur 400m); Ausnahmen in städtischen Gebiet und Tunnel
• Gleisabstand: 4,3m
• maximale Steigung: 1,5%
• Unterbau: früher Schottbett, heute feste Betonfahrbahn
• auf Tokaido-, Tohoku- und Joetsu-Linie Sprinklersystemen gegen Eis und Schnee
• Gesetz Nr. 46: Maximal 75 dB in 20m Entfernung in bebautem Gebiet (in der Folge gibt es Geschwindigkeitsbegrenzungen)
• Schienenlänge 25m
• Weichen mit beweglichem Herzstück (Gleiswechsel bei 160 km/h)

Signaltechnik

Am gesamten Streckennetz gibt es kein einzige Signal. Man befürchtete, dass diese bei hohen Geschwindigkeiten nicht rechtzeitig erkannt werden, bevor man an ihnen vorbei ist. Die Signalinformation und ebenso Geschindigkeitsvorgaben werden über Induktionsschleifen im Gleisbett an den Zug übermittelt. Das System heißt ATC.

Die früher analoge Technik wurde digitalisiert. Es gab 6 Geschwindigkeitsstufen bis 210 km/h und 6 weitere Stufen bis 300 km/h. Mittlerweile ist die Technik noch weiter und bietet eine dynamische Geschwindigkeitskontrolle. Basis  hierfür ist das CTC (Centralized Traffic Control), das die Informationen aller Züge zusammenführt und auswertet.

Das System berechnet für jeden Zug eine Geschwindkeitsvorgabe auf Basis der Daten (Geschwindigkeit und Abstand) des vorausfahrenden Zuges. Hierdurch ist es außerdem möglich, die Zugabstände zu verringern und so den Zugtakt und die Reisegeschwindigkeit zu erhöhen. Zudem werden unnötige Bremsungen und Beschleunigungen vermieden.

Schienen: Die Spurweite von 1435mm ist ein weitere Notwendigkeit für eine stabile Fahrt bei hoher Geschwindigkeit. Die 1053mm Kapspur ist einfach zu schmal. Die Zugfahrt wäre nicht stabil genug. Zudem sind die Kurvenradien (sie müssen bei Normalspur eh größer sein als bei Kapspur) sind enorm. Die Gleise sind zudem in Kurven geneigt, damit der Drink nicht vom Tisch rutscht. Wie enorm diese Neigung ist spürt man, wenn der Zug langsamer Fährt als sonst.

Aufgeständert

Nahezu das gesamte Shinkansennetz ist aufgeständert. In Städten war die die einzige Möglichkeit, die Strecke komplett kreuzungsfrei in das bestehende Infrastrukturnetz einzugbauen. Außerhalb der Städte bot dies den Vorteil, dass sie keine Tiere in das Gleisbett verirren (vgl. ICE-Unfall 2008 mit einer Schafherde). Etwas mehr auf der makaberen Seite ist der Vorteil, dass Selbstmörder erschwerten Zugang haben.

Stromversorgung 

Das Stromnetz in Japan ist zweigeteilt. Im Westen werden 110 V / 60 Hz verwendet. Im Osten hingegen sind es 115 V / 50 Hz. Die Grenze ist entlang der Shinkansenstrecken auf Höhe Shizuoka bzw. Karuizawa. (Also nicht wundern, wenn der Rasierapparat in Kyoto leicht anders klingt also in Tokyo.)

Nun arbeitet der Shinkansen nicht mit Strom aus der Steckdose, sondern mit 25.000 V, aber auch für ihn gibt es zwei Frequenzen, eben diese 50 Hz oder 60 Hz. (Im Gegensatz dazu arbeitet die Deutsche Bahn mit 1/3 der Haushaltstromfrequenz: 16 2/3 Hz.). Daraus entstehen diverse Kuriositäten:

• Auf der Tokaido-Strecke wird der Strom durchgehend auf 60 Hz hochtransformiert. Die Spannung beträgt 25 kV.
• Auf der Strecke nach Joetsu-/Nagano-Strecke hingegen erfolgt ein Frequenzwechsel von 50 auf 60 Hz auf Höhe von Karuizawa. Die Züge müssen entsprechend darauf vorbereitet sein. Die heißt aber auch, dass Tokaido-Zügtypen auf dieser Strecke nicht fahren können. Die Spannung ist konstant 25 kV.
• Am Minishinkansen  werden die Oberleitungen der alten Kapspurzüge benutzt. Eine Nutzung von 25 kV ist wegen der dann notwendigen höheren Sicherheitsabstände nicht möglich. Daher arbeiten diese Strecken mit nur 20.000 V. Die Zugtypen des Mini-Shinkansen müssen also mit 2 unterschiedlichen Betriebsspannungen zu recht kommen, die 25 kV der Hauptstrecke und die 20 kV der Mini-Shinkansen-Nebenstrecken.

Mini-Shinkansen und seine Besonderheiten

Der Minishinkansen bildet dabei eine Ausnahme. Sowohl für den Akita- als auch der Yamagata- und der Hokkaido-Shinkansen, als Abzweigstrecken des Tohoku-Shinkansen  (zu den Strecken komme ich noch) wurden vorhandene Strecken umgebaut.

Die Spurbreite wurde auf Normalspur vergrößert, aber die Bahnhöfe blieben unverändert. Bahnsteige an der Kapspur sind aber für schmalere Züge ausgelegt und so mussten für diese Strecke schmale Züge gebaut werden (mehr dazu bei den Zugtypen).

Wegen der Kurvenradien sind auf dieser Strecke nur 130 km/h erlaubt.

Die JR-Hokkaido-Line zwischen Nakaoguni und Kikonai wurde 2015 für den Hokkaido-Shinkansen zum Dreischienengleis ausgebaut und für 200 km/h freigegeben. Hier können also Züge mit Normalspur und mit Kapspur fahren. (Ich habe es gesehen, aber kein Foto gemacht.)

Am Haltepunkt Uzen-Chitose stoppen Züge des Sanzen-Linie und der Yamagata-Linie. Die Sanzen-Linie nach Sendai nutzt die Kapspur. Die Yamagata-Linie hingegen nutzt das gleiche Gleis wie der Yamagata-Shinkensen. Damit ist die Yamagata-Linie die einzige, Normalstrecke, die auf Normalspur fährt und der Haltepunkt hat einen Bahnsteig, an dem auf der einen Seite Kapspur (1067 mm) liegt und auf der anderen Seite Normalspur (1435 mm).

Das dritte Gleis

Vor ein paar Jahren (2016) wurde der Shinkansen bis nach Shin-Hakodate verlängert und soll später einmal bis Saporro führen. Der Zug muss dafür durch den Seikan-Tunnel¹. Der wurde aber für die Kapspur gebaut und wird zudem weiter von Kapspurzügen (Frachtzüge) benutzt. Daher liegen im Tunnel jetzt Schienen für beide Spurweiten. Das Gleis besteht also aus drei Schienen. Die Oberleitungen führen 25 kV / 50 Hz, was wiederum bedeutet, dass die Frachtzüge Lokomotiven benötigen, die diese Spannung verarbeiten können. — Der Shinkansen fährt im Tunnel mit 140 km/h.

Doktor Yellow und Wartung

Es gibt einen speziellen Messzug, der regelmäßig die Strecken abfährt und das Gleisbett überprüft. Er prüft mit Lasertechnik nicht nur auf Verformungen, sondern auch auf Abnutzung und Haarrisse.

Doktor Yellow führt dies Messungen im laufenden Betrieb durch. Seine Fahrgeschwindigkeit ist also die der Personenzüge. Sprich: Doktor Yellow vermisst die Strecke mit einer Genauigkeit unterhalb von Millimetern bei 230 bis 300 km/h.

Wartungen erfolgen hingegen grundsätzlich nachts während der Betriebspause (etwa gegen 1 Uhr fährt der letzte Zug im Zielbahnhof ein; der erste Zug fährt gegen 5 Uhr los). Anders als in Deutschland muss der Verkehr nicht unterbrochen oder umgeleitet werden. Letzteres wäre auch nicht möglich.

Der Shinkansen hat nicht nur ein eigenen Schienennetz bekommen, sondern auch zum Teil neue Bahnhöfe. Die Streckenführung musste die Vorgaben, die an sie gestellt wurde (große Kurvenradien, kreuzungsfrei), berücksichtigen. Dies konnte nur selten in die bereits vorhandene städtische Bebauung integriert werden. In der Folge konnte der Shinkansen bereits vorhandene Bahnhöfe nicht immer anfahren. Es mussten neue Bahnhöfe gebaut werden, die teilweise einige Kilometer abseits der alten Bahnhöfe liegen. Die Bahnhöfe tragen dann die Vorsilbe „shin-“ für neu. Beispiele sind:

• Shin-Osaka-Station (3,5 km bis Osaka-Station, 1 Station an der JR-Kyoto-Line; keine U-Bahn-Haltepunkt)
• Shin-Yokohama Station (5,2 km bis Yokohama-Station; 3 Stationen mit der U-Bahn (Blue Line); Achtung die JR-Yokohama-Line endet in Higashi-Kanagawa und fahrt nicht nach Yokohama)
• Shin-Aomori-Station (3,7 km bis Aomori-Station; 1 Station mit der JR-Ou-Line)
• Shin-Fuji-Station (1,8km bis Fuji-Staton; zu Fuß oder Taxi !)

Bahnhof im Bahnhof

An gemeinsamen Bahnhöfen sind die Shinkansen-Banhsteige durch ein Drehkreuz vom restlichen Bahnhof getrennt. Für den Shinkansen werden zusätzliche Zugtickets benötigt. Am Bahnhof Tokyo kommt hinzu, dass hier der Tokaido-Shinkansen (JR Central) und auch der Tohoku-Shinkansen (JR East)  halten. Die Bahnsteige beider Strecken sind auch untereinander untereinander durch Drehkreuze getrennt.

Umsteigen in Toyko

… oder die Frage, warum fährt der Zug von Osaka nicht bis Sendai durch?  Tokyo Eki ist der einzige Bahnhof an dem der Tokadai-Shikansen und der Tohoku-Shinkansen halten; genauer gesagt: enden. Und ja, es war ursprünglich geplant, dass Züge durchfahren können.

Die Luftaufnahme zeigt, dass es ursprünglich geplant war. Von rechts sieht man drei Bahnsteige der Tokaido-Strecke (weiße Dächer), dann zwei Banhsteige der Tohoku-Strecke (grüne Dächer) und ganz links die kürzeren Bahnsteige der „alten“ Strecken wie z.B. Yamanote-Line und Keihin-Tohoku-Line.

4 Gleise des Tokaido terminieren deutlich am Bahnhof Tokyo. Aber zwei Gleise sind leicht gebogen, um folgen dem Verlauf der Tohoku-Gleise.  Ursprünglich war geplant, dass dies die Gleise sind, die den Tokaido nach Norden verlängern.

Das Ganze wurde aber nie realisiert.

Dahinter stehen offiziell mehrere Gründe. Ich persönlich vermute, dass vorrangig der Streit zwischen den Bahngesellschaften JR Central und JR East der Grund ist, und alle andere Gründe nur vorgeschoben.

Grund 1: Es war nie geplant. Ja Ne, is‘ klar. Warum ist dann der eine Bahnsteig krumm?

Grund 2: Nicht sinnvoll. Es ist einfach nicht sinnvoll, Züge von Osaka kommend bis Sendai oder sogar Morioka zu verlängern. Denn dies birgt die Gefahr, dass sich Verzögerungen von der Tokaido-Strecke in die Tohoku-Strecke übertragen. Es ist das einzige Argument, dass ich für sinnvoll halte.

Grund 3: Die Züge sind nicht kompatibel. Tokaido-Züge können nicht auf der Tohoku-Strecke fahren. Beide Seiten arbeiten mit einer Spannung von 25 kV. Allerdings sind die Frequenzen mit 50 Hz auf der Tokaido-Strecke und 60 Hz auf der Tohoku-Strecke unterschiedlich.

Ich lasse dieses Argument nicht gelten, da es Shinkansen-Züge gibt, die nicht nur mit den unterschiedlichen Frequenzen klar kommen, sondern auch mit unterschiedlichen Spannungen. (Mehr dazu in den Technik-Artikeln.)

Ich habe zudem gelesen, dass sich auch die Signaltechnik unterscheidet. Aber auch dieses technische Problem hätte man lösen können.

Aber selbst wen das alles stimmt. Warum fahren dann nicht trotzdem Züge beider Linien den Bahnsteig an?

Man könnte Aussteigen, stehen bleiben und auf den Anschlusszug warten. Es wäre zu schön und der organisatorische Aufwand wäre minimal. Die unterschiedlichen Spannungen hätte man auf die beiden Gleise am Bahnsteig aufteilen können (ähnlich wie es in Uzen-Chitose am Bahnsteig ein Kapspurgleis und ein Normalspurgleis gibt).

Und es gab wirklich einen Plan hierfür, der aber verworfen bzw. nie umgesetzt wurden. Der Plan wurde übrigens Ende der 80er verworfen, als der Tohoku-Shinkansen bis Tokyo Eki verlängert wurde. Und hier komme ich dann wieder zu meinem Argument, dass es der Zwist zwischen den Bahngesellschaften ist. Warum sonst wurde der vorbereitete Bahnsteig nicht angebunden und von beiden Strecken benutzt?