قطارات Maglev: الطفو على المغناطيسية

القطار الذي لا يلمس المسار

في كل نظام سكة حديدية في العالم، تتدحرج عجلات القطار على السكة. هذا الاتصال هو ما يجعل السكك الحديدية سكك حديدية — مقاومة التدحرج المنخفضة من عجلة الفولاذ على سكة الفولاذ هي بالضبط السبب في كفاءة القطارات من حيث الطاقة مقابل المركبات الطرقية. لكن هذا الاتصال هو أيضاً عامل محدد. في السرعات العالية جداً، القوى الديناميكية على واجهة العجلة والسكة تنتج اهتزاز وضوضاء وتآكل. Maglev — الرفع المغناطيسي — يحذف اتصال العجلة والسكة تماماً، مما يرفع احتمالية النقل بسرعات لا يمكن للسكك الحديدية التقليدية الاقتراب منها.

مبدآن فيزيائيان مختلفان

اثنان من مبادئ فيزيائية مختلفة جذرياً يمكنهما تحقيق الرفع المغناطيسي لمركبات السكك الحديدية، والنظامان التجاريان الرئيسيان الموجودان في العالم يستخدمان أساليب مختلفة تماماً.

النظام الألماني: الرفع الكهرومغناطيسي (EMS)

نظام maglev Transrapid الألماني (شغل في الصين وتم اقتراحه لعدة مشاريع أوروبية) يستخدم الرفع الكهرومغناطيسي. المغناطيسات الكهربائية حول جسم القطار تنجذب إلى صفيحة فولاذية في المسار. القوة المغناطيسية الناتجة ترفع القطار فوق المسار في فراغ حوالي 10 مم.

الميزة: الرفع قوي والنظام مستقر نسبياً. العيب: تستهلك المغناطيسات الكهربائية الطاقة حتى بينما لا يتحرك القطار. تكلفة التشغيل أعلى من النظام الياباني.

النظام الياباني: الرفع الكهرومغناطيسي الموصل (EDS)

نظام maglev SCMaglev الياباني (التجريبي بين طوكيو وناغويا) يستخدم الرفع الكهرومغناطيسي الموصل. المغناطيسات الدائمة على جسم القطار تتحرك بسرعة فوق ملفات موصلة في المسار. هذا يحفز تيارات في الملفات، والتفاعل بين المغناطيسات والتيارات يرفع القطار.

الميزة: كفاءة الطاقة أعلى — لا حاجة لامدادات محمولة باستمرار. النظام يولد رفعه أثناء التحرك. العيب: التوازن أكثر حساسية وأنظمة التحكم يجب أن تكون أكثر تعقيداً.

سرعات Maglev

نظام Transrapid الألماني حقق تجريبياً 581 كم/س. نظام SCMaglev الياباني حقق 603 كم/س. بالمقارنة، أسرع قطار عجلة فولاذ في العالم (TGV الفرنسي) وصل إلى 574 كم/س، لكن فقط في سباق تجريبي — الخدمة العادية بحوالي 320 كم/س.

في الخدمة العملية، خط SCMaglev المقترح بين طوكيو وأوساكا سيعمل بسرعة تجارية حوالي 500 كم/س — بسرعة كافية لقطع ساعة من رحلة ساعتين ونصف يمكن تحقيقها على Tokaido Shinkansen أسرع.

التكاليف والتحديات

maglev هي تكنولوجيا مكلفة جداً. المسار يحتاج إلى دقة هندسية عالية جداً، والبنية التحتية كاملة — محطات، نفق، أنظمة طاقة — يجب أن تصمم من الصفر. معظم مشاريع maglev الجديدة بقيت على الورق لأن التكاليس غير مبررة لسكان معظم المسارات.

استخدام العالم الفعلي اليوم

هناك نظام maglev واحد تجاري يعمل الآن: خط Shanghai Maglev بين مطار بودونج والمدينة (الصين 2002). يعمل على أساس أسبوعي. لا أنظمة maglev أخرى قيد التشغيل التجاري حالياً. عدة مشاريع مقترحة في اليابان والصين والولايات المتحدة وأوروبا في مراحل مختلفة من التخطيط.

لماذا ليس أكثر maglev؟

البساطة: maglev مكلفة وعالية التقنية. السكك الحديدية التقليدية رخيصة وموثوقة. TGV الحديثة بسرعة 300 كم/س توفر 90٪ من فوائد السرعة من maglev بنسبة بنسبة 20٪ من التكلفة. بالنسبة لمعظم الاقتصاديات، هذا اختيار سهل.