Maglev - tren cu levitatie magnetica

Transrapid Pudong

Un tren cu levitatie magnetica, sau Maglev, este un tren care utilizeaza campuri magnetice puternice pentru a-si asigura sustentatia si a avansa. Spre deosebire de trenurile clasice, nu exista contact cu sina, ceea ce reduce fortele de frecare si permite atingerea unor viteze foarte mari (anumite sisteme ajung la 550 km/h). Deoarece nu pot fi folosite cu infrastructura existenta, trenurile Maglev trebuie concepute de la 0. Termenul de maglev nu se refera numai la vehicule, ci si la interactiunea dintre acestea si calea de rulare. Aceasta interactiune este foarte importanta, fiecare componenta fiind proiectata in functie de cealalta pentru a crea si controla levitatia magnetica.

Diferitele tehnologii maglev sunt mai mult sau mai putin asemanatoare, in functie de producator. Liderii mondiali in domeniu sunt companiile germane Siemens si ThyssenKrupp cu sistemul Transrapid.

Istoria

Cercetarile asupra trenurilor cu sustentatie magnetica au inceput in 1922 prin lucrarile germanului Hermann Kemper. Acesta a depus un brevet in domeniu la 14 august 1934. Lucrarile sale au fost intrerupte din cauza celui de-al doilea razboi mondial.

• In Japonia incep cercetarile in domeniul Maglev;
• In Germania incep cercetari in domeniu la Technische Universität Braunschweig;
• Transrapid 05 a fost primul tren Maglev din lume care a transportat calatori cu ocazia unei expozitii la Hamburg;
• A fost construita o linie de 1,6 km la Berlin pentru un serviciu de tip metrou. In ciuda succesului pe care l-a avut, linia a fost inchisa in 1992;
• A fost data in serviciu linia de test Transrapid, in Emsland, Germania;
• La 12 decembrie, trenul Maglev MLX01 a batut recordul mondial de viteza cu calatori: 531 km/h;
• A fost data in serviciu linia Transrapid din Shanghai.

Principii si tehnologie

Tipuri de tehnologie

Exista 4 tehnologii principale maglev:

• o tehnologie care se bazeaza pe electromagneti adaptabili (suspensie electromagnetica sau EMS).

Exemplu: Transrapid

• o tehnologie care se bazeaza pe magneti supraconductori (suspensie electrodinamica sau EDS).

Exemplu: JR-Maglev.

• o tehnologie potential mai ieftina, care foloseste magneti permanenti (Inductrack).

Pe langa acestea, mai exista si suspensia magnetodinamica (MDS), recent inventata si deocamdata putin testata.

Propulsie

Propulsia Maglev

Japonia si Germania sunt deosebit de active in domeniu, producand mai multe idei. Una din aceste idei consta in ridicarea trenului prin fortele de respingere si de atractie generate de magneti cu aceeasi polaritate, respectiv cu polaritati opuse. Trenul poate fi pus in miscare de un motor liniar instalat pe sine sau pe vagon.

Stabilitate

Din teorema lui Earnshaw se stie faptul ca folosind doar electromagneti si magneti permanenti nu se poate asigura stabilitatea sistemului. Pe de alta parte, magnetii diamagnetici si supraconductori pot stabiliza trenul. Anumite sisteme conventionale folosesc electromagneti cu stabilizare electronica: se masoara continuu distanta pana la tren si se ajusteaza curentul din electromagnet in consecinta.

Greutatea magnetilor

Greutatea electromagnetilor de mari dimensiuni este o problema majora. Este nevoie de un camp magnetic foarte puternic pentru a levita un tren de mari dimensiuni, de aceea se folosesc de obicei materiale supraconductoare pentru electromagneti eficienti.

Avantaje si dezavantaje

Trebuie precizat de la bun inceput ca in lipsa unui sistem in exploatare pe scara larga, nu se pot face aprecieri corecte cu privire la avantajele sistemului, mai ales in ceea ce priveste partea economica.

Analiza: Metoda valorii - ingineria valorii Document online: Forme de comunicare in negocierile internaționale

Avantaje

Fata de trenurile clasice, Maglev ofera numeroase avantaje:

• Viteze mai mari;
• Acceleratii mai bune;
• Pot urca pante mai abrupte;
• Nu exista riscuri de deraiere;
• Randament energetic superior;
• Mai putina poluare sonora la viteze egale (totusi, conform unui studiu olandez, trenurile cu sustentatie magnetica nu sunt chiar asa de tacute cum se spera).

Inconveniente

• Pretul infrastructurii este foarte ridicat;
• Incompatibilitatea cu retelele traditionale: trebuie construite cai de rulare noi;
• Nu este adaptat la transportul de marfa.

Sisteme maglev

Cele mai cunoscute marci din domeniu

Transrapid pe pista de testare de la Lathen (Germania)

• Transrapid este un proiect german (Siemens) care nu si-a gasit (inca) nici o utilizare in Germania. Un proiect pe linia Berlin-Hamburg fusese aprobat in 1994 dar a fost ulterior abandonat, datorita lipsei fondurilor. Primul serviciu comercial a fost inaugurat in ianuarie 2003 in China, la Shanghai. Lungimea liniei este de 30 km si uneste orasul cu aeroportul sau.

• Maglev este un proiect japonez (chiar daca termenul a fost extins la toate trenurile magnetice). A fost contruita o linie experimentala, pe care s-a atins viteza record de 581 km/h in 2003. Obiectivul final este constructia unei linii Tokyo-Osaka, parcursa intr-o ora.

• Proiectul Swissmetro utilizeaza aceleasi tehnologii ca si cele anterioare, dar si tunele vidate pentru a reduce frecarea cu aerul, care este foarte mare la viteze mai mari de 500 km/h.

• Inductrack este un sistem de levitatie magnetica complet pasiv folosind bobine nealimentate pe sine si magneti permanenti pe tren. Inductrack a fost inventat de fizicianul Richard E. Post, de la Laboratorul National Lawrence Livermore. Este nevoie de putere numai pentru a contracara frecarea cu aerul. Forta de levitatie creste odata cu viteza.

Linii abandonate

Birmingham 1984-1995

Primul sistem comercial automat din lume a fost o naveta maglev de mica viteza intre terminalul aeroportului international Birmingham si gara din Birmingham, aflata in imediata sa vecinatate. Naveta a functionat intre 1984 si 1995. Lungimea liniei era de 600m, iar trenurile 'zburau' la 15mm de sine. La sfarsitul perioadei de functionare sistemul devenise nesigur datorita invechirii sistemelor electronice si a fost inlocuit cu un funicular.

Berlin 1989-1991

In Berlinul de Vest a fost contruit la sfarsitul anilor 80 sistemul M-Bahn. Era un tren maglev automatizat, cu o lungime a parcursului de 1.6 km si 3 statii. Testarile au inceput in august 1989, iar sistemul a fost dat in folosinta in iulie 1991. Linia se termina la statia de U-Bahn Gleisdreieck, unde folosea o platforma utilizata inainte pentru trenurile catre Berlinul de Est. Dupa caderea Zidului, au fost incepute lucrarile de reconstructie a liniei (actuala U2). Demolarea liniei M-Bahn a inceput la doar 2 luni dupa punerea sa in servciu si s-a terminat in februarie 1992.

Linii de testare

Emsland, Germania

Transrapid, o companie germana, are o pista de testari de 31,5 km in districtul Emsland din landul federal Saxonia Inferioara (Niedersachsen).

La 22 septembrie 2006 in jurul orei 10 dim. aici a avut loc un mare accident: un tren Transrapid s-a ciocnit de un vagon-atelier care se afla pe acelasi traseu dintr-o greseala umana. Accidentul s-a soldat cu 23 de morti si 10 raniti.

Universitatea Jiaotong, China

Pe 31 decembrie 2000, primul maglev de temeperatura mare cu echipaj a fost testat la Universitatea Jiaotong, Chengdu, China. Acest sistem se bazeaza pe principiul ca supraconductori cu temperatura ridicata pot fi levitati deasupra unui magnet permanent. Sarcina a fost de 530 kg si distanta de levitatie a fost de 20 mm. Sistemul utilizeaza azot lichid pentru racirea supraconductorului.

Linii in exploatare

Naveta catre aeroportul din Shanghai

Transrapid la aeroportul Pudong din Shanghai

Transrapid a lansat primul serviciu comercial cu un maglev de mare viteza din lume, intre centrul orasului Shanghai si aeroportul orasului. Linia a fost inaugurata in 2002. Viteza maxima atinsa a fost de 501 km/h, linia avand o lungime de 30 km. Transrapid foloseste tahnologia EMS. Linia va fi prelungita la 160 km pana la inceperea Expo 2010 in Shanghai.

JR-Maglev

Japonia are o linie de incercare in prefectura Yamanashi, unde sunt testate trenurile JR-Maglev MLX01. Aceste trenuri folosesc tehnologia EMS. Aceste 'Shinkansen magnetice', dezvoltate de Central Japan Railway Co. ('JR Central') si Kawasaki Heavy Industries, sunt in acest moment cele mai rapide trenuri din lume, atingand viteza-record de 581 km/h pe 2 decembrie 2003.

Linimo (Linia Tobu Kyuryo)

Un tren Linimo apropiindu-se de Banpaku Kinen Koen, din directia Fujigaoka

Primul serviciu comercial automat de tip maglev a intrat in uz in martie 2005 in Aichi, Japonia. Este vorba de linia Tobu-kyuryo, cunoscuta si ca Linimo. Linia are 8.9 km, 9 statii si o viteza maxima de 100km/h. Raza maxima a virajelor este de 75 m si panta maxima 6%. Linia deserveste comunitatile din zona si siturile in care s-a desfasurat Expo 2005. Trenurile au fost proiectate de Chubu HSST Development Corporation, care opereaza si linia de incercare de la Nagoya.