Zweefvlucht op een kussen; Swissmetro zou ook in de randstad goed dienst kunnen DOEN

Met 400 kilometer zwevend door een bijna luchtledige tunnel. De Swissmetro heeft een laag energieverbruik. De luchtweerstand is veel minder dan die in een gewone tunnel of in het vrije veld.

EEN VLIEGTUIG zonder vleugels dat met een snelheid van 400 kilometer per uur op twee centimeter boven de grond door een tunnel vliegt. Zo omschreef prof.dr. Francis-Luc Perret de Swissmetro. Perret, hoogleraar aan de prestigieuze École Polytechnique de Lausanne, presenteerde de Intercity-metro afgelopen donderdag in de Laurenskerk in Rotterdam, ter gelegenheid van het 25-jarig bestaan van het TNO-instituut voor Infrastructuur, Transport en Regionale Ontwikkeling (INRO). Volgens Hans Blom, directeur van het instituut, zou de Swissmetro de verbinding kunnen vormen tussen Schiphol en een eventuele luchthaven in zee of elders. Desgevraagd zegt Perret dat het geen probleem is om de afstand tussen een vliegveld op 40 kilometer uit de kust en Schiphol af te leggen in dezelfde tijd die nodig is om van aankomsthal 1 naar vertrekhal 3 te lopen. Die tijd bedraagt een kleine tien minuten, zo weet hij uit ervaring. “Met deze Intercity-metro ben je in 12 minuten van Lausanne in Genève, een afstand die vergelijkbaar is met die tussen Rotterdam en Amsterdam.”

Het idee voor Swissmetro werd ruim twintig jaar geleden bedacht door een spoorweg-ingenieur die dagelijks 90 kilometer moest reizen tussen zijn woon- en zijn werkplaats. Hoewel nog steeds een concept, komt de realisatie van Swissmetro aardig dichtbij. “Op 22 oktober gaan we officieel vergunning aanvragen voor de aanleg van een Swissmetro-lijn tussen Lausanne en Genève”, vertelt Perret. “De overheid staat er zeer positief tegenover, dus ik neem aan dat we die vergunning wel zullen krijgen.” De investeringskosten bedragen circa 45 miljoen gulden per kilometer, ofwel circa 2,7 miljard gulden voor de afstand tussen Lausanne en Genève.

Het aardige van de Swissmetro is volgens Perret dat het gebruik maakt van beproefde technieken. Tunneltechnologie bijvoorbeeld. In Nederland gaat er nog wel eens wat mis bij het boren van een tunnel, maar de Zwitsers hebben er al vele decennia ervaring mee. Swissmetro bestaat uit twee of drie buizen: een buis voor de heengaande treinen, een voor de retourtreinen en een voor eventuele hulpdiensten. De tunnelbuizen worden gedeeltelijk vacuüm gezogen tot een druk van 8.000 Pascal. Dat is ongeveer de druk die heerst op 15 tot 18 kilometer hoogte, de hoogte waarop een Concorde vliegt.

Een belangrijk aspect is de veiligheid. Wat gebeurt er als er bijvoorbeeld een scheur in het rijtuig ontstaat, terwijl het door de tunnelbuis rijdt. Perret: “Het is de bedoeling om op dezelfde manier als in een vliegtuig te zorgen voor zuurstof als de cabinedruk wegvalt. Verder is ons uitgangspunt, dat binnen 2,5 minuten de druk hersteld moet zijn. Bij een dergelijk ongeval zal de buis worden afgesloten met een 'airbag' en vervolgens zal het deel waarin de trein zich bevindt op druk worden gebracht.”

Van belang voor de veiligheid is ook de snelheid van optrekken en vertragen. Als een beetje buschauffeur al kans ziet om zijn passagiers bij het wegrijden te lanceren, kun je in een trein die op moet trekken naar 400 km/uur heel wat gebroken ledematen verwachten. Perret: “Dat valt heel erg mee. De versnelling is slechts 1,2 meter per seconde kwadraat. Dat is niet veel meer dan die van een wegrijdende auto. Ook bij een noodstop is de vertraging met opzet niet veel hoger.”

Dankzij het bijna-vacuüm in de tunnel is de luchtweerstand van de trein veel minder dan die in een gewone tunnel of in het vrije veld. Met betrekkelijk weinig energie kan de Swiss-metro dan ook snelheden halen van 400 kilometer. Perret: “De TGV heeft 108 Wattuur per passagier per kilometer nodig, de Swissmetro slechts 35 Wattuur.”

Het lage energieverbruik is mede te danken aan het verdwijnen van de rolweerstand. De Swissmetro 'zweeft' als het ware op een magnetisch kussen van twee centimeter dikte. Het magnetisch kussen wordt gecreëerd door een elektromagneet over de lengte van de baan. De magnetische 'afstoting' tussen trein en baan is zodanig dat de trein op twee centimeter boven de baan zweeft. De magneten sturen ook de horizontale beweging en zorgen er zo voor dat de metro in de baan blijft.

Voor de aandrijving maakt de Swissmetro gebruik van een lineaire inductiemotor. Inductiemotoren zijn in stofzuigers, ventilatoren en andere elektrisch aangedreven apparaten te vinden. Hierbij zorgt de ingevoerde stroom ervoor dat een magnetische spoel in de motor gaat draaien (een 'omgekeerde' fietsdynamo). In de lineaire inductiemotor wordt deze roterende beweging omgezet in een lineaire kracht en beweging. De lineaire motor - eigenlijk niet meer dan een serie wikkelingen van koperdraad waar een stroom doorheen gaat - is op regelmatige afstand verwerkt in de baan. Om de tweehonderd meter is zo'n motor aangebracht. In het onderstel van de metro zit een spoel die via de lineaire motor in de baan een voorwaartse impuls krijgt.

De lineaire inductiemotor is een vrij kostbare oplossing, meent prof. Ruud van der Hoorn, directeur van het Ontwikkelingsbedrijf Cats in Eindhoven en hoogleraar aan de Technische Universiteit in diezelfde stad. Enkele jaren geleden lanceerde hij, naar aanleiding van de discussie over de Betuwelijn, het idee om containers te vervoeren in een vacuüm gezogen buisleiding. Hij kent de Swissmetro goed. Toch heeft hij nog steeds de voorkeur voor een systeem met wielen en rails. Hij acht dit systeem goedkoper.

Perret is het niet met hem eens. “Bij de Swissmetro ligt de motor niet over de volle lengte van het traject, maar kunnen we volstaan met een motor om de paar honderd meter. Wat meer in het begin van het traject, als de trein op snelheid moet komen en wat meer aan het einde, als hij moet afremmen. Ik denk dat de kosten van de lineaire inductiemotor opwegen tegen die van de extra energie die je nodig hebt bij een trein die met wielen over een rails rijdt.”

De combinatie van vier beproefde technieken levert een vervoersysteem op, dat, volgens Perret, van grote invloed is op de ruimtelijke en economische ontwikkeling van Zwitserland. De reistijd tussen de verschillende steden wordt drastisch verkort. Zo vermindert de reistijd van Zürich naar Genève van drie uur tot een uur. Zelfs met een half uur voor- en natransport is dat veel korter dan met de auto.

In Nederland zou de Swissmetro gebruikt kunnen worden om de steden van de Randstad met elkaar te verbinden, meent INRO-directeur Hans Blom. Het idee is niet nieuw. In 1993 lanceerden enkele Delftse hoogleraren het ARGUS-concept, een ringspoorlijn die - ondergronds of bovengronds - Amsterdam, Utrecht, Rotterdam, Den Haag en Schiphol met elkaar verbindt. De Nederlandse overheid stopte het plan ARGUS in een la en wierp zich op HSL en Betuwespoorlijn. In kringen van wetenschappers en (ex-)bestuurders leeft ARGUS nog steeds. Met een dergelijke ringspoorlijn zou de Randstad eindelijk kunnen uitgroeien van een verzameling losse steden tot een echte metropool. Een snelle, hoogfrequente verbinding als de Swissmetro zou, volgens Blom, weleens een antwoord kunnen zijn op de nog steeds aangroeiende files in de Randstad.