Maglev-“Közelebbről”

Mindenki tudja, hogy két mágnes “hasonló” pólusai taszítják egymást.Egy kis leleményességgel az egyik mágnes lebeghet egy másik mágnes felett, ezt a taszító erőt és (döntően) némi külső támogatást felhasználva. Az elektromágneses lebegtetés ötletét egy mozgó jármű megtámasztására először Émile Bachelet francia mérnök vetette fel 1912-ben, de hamarosan elvetette a hatalmas mennyiségű elektromos energiaigény miatt.

Fotó: A kép a NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC) jóvoltából készült.

Az 1960-as években Eric Laithwaite lineáris motorokkal kapcsolatos kutatásai újból felkeltették az érdeklődést a mágnesesen lebegő vagy “maglev” vonat gondolata iránt.Ez idő tájt az MIT tudósa, Henry Kolm egy sínen futó “magplane”-t javasolt, amely 320 km/h (200 km/h) sebességgel 20 000 embert tudna szállítani. Ez egy amerikai kutatási programot indított el, és egy működő prototípushoz vezetett, amelyet 1967-ben Coloradóban teszteltek. Az amerikai program azonban politikai nehézségekbe ütközött, és 1975-ben leállították. Az 1990-es évek elején egy ambiciózus javaslat született, hogy Las Vegas, Los Angeles, San Diego és San Fransisco összekapcsolódjon egy mágnesvasúttal, de ez a projekt azóta újabb politikai problémákba ütközött.Ezzel szemben Németország (a Transrapid nevű rendszerrel) és Japán (az SCMaglev nevű rivális technológiával) lelkesen fejlesztette a mágnesvasutat.

Transrapid

A német mérnökök először 1971-ben készítettek egy működő prototípust, majd egy évvel később kifejlesztették a Transrapid rendszert. Szigorúan véve a Transrapid inkább mágneses vonzást használ, mint a mágneses taszítást, amelyet általában a mágnesvasúttal társítanak: a rézmágnesek egy “szoknyához” vannak rögzítve, amely az acélsín alatt fut, és felfelé vonzza az acélsínt. A német kormány jelentős támogatásával a Transrapidot fokozatosan életképes vonattá fejlesztették, amely akár 433 km/h (271 mph) sebességet is elérhet. 2004-ben az évtizedes beruházás és fejlesztés végül kifizetődött, amikor a Transrapid megnyitotta a világ első (és eddig egyetlen) nagysebességű rendszerét, a Shanghai Maglev Train (SMT) vonatot Kínában. Bár jelenleg csak egy rövid pályaszakaszon üzemel (mindössze 31 km vagy 19 mérföld hosszú), több terv is született a meghosszabbítására, bár ezek többször is elmaradtak.

Fotó: Lineáris motoros technológiát alkalmazó mágnesvasút. A kép az US Department of Energy/Argonne National Laboratory jóvoltából

SCMaglev

A japánok még merészebbek voltak, és régóta reménykednek egy olyan nagysebességű maglev vonat kifejlesztésében, amely mindössze egy óra alatt képes megtenni a Tokiótól Osakig tartó 320 mérföldes (515 km) távolságot. A német Transrapiddal ellentétben a japán rendszer valódi maglev: a vonat a síneken lévő réz- vagy alumíniumtekercsek és a kocsikban lévő héliummal hűtött, niobium-titán szupravezető mágnesek közötti taszítóerő hatására lebeg (innen az SCMaglev elnevezés, ahol az SC a “szupravezető” rövidítése). A japán ML-500 vonat prototípusa 1979-ben 513 km/h (321 mph) sebességrekordot ért el. Egy későbbi, MLU002 néven ismert prototípus 1991-ben tűzvészben megsemmisült; egy tűzoltó nyilvánvalóan azt tapasztalta, hogy az egyik szupravezető mágnes kihúzta a kezéből a fejszéjét, amikor az égő vonathoz közeledett! E kudarc ellenére a fejlesztés folytatódott. 2015-re az SCMaglev olyannyira tökéletesedett, hogy rekordsebessége elérte a 603 km/h-t (375 mph), ami a világ leggyorsabb vasúti járművévé tette. Bár a japán kormány az SCMaglev-t kereskedelmi üzemre késznek nyilvánította, a Transrapiddal ellentétben a világon még sehol sem vetették be működő vasútvonalon. Remélhetőleg ez megváltozik a Chuo Shinkansen SCMaglev vasútvonal megnyitásával Tokió és Nagoya (és végül Oszaka) között, amely jelenleg építés alatt áll, és várhatóan 2027-ben kezdi meg működését.

Jövőbeni kilátások

Bár a maglev technológia továbbra is nagy érdeklődést vált ki világszerte, még mindig drágább, mint egy hagyományos nagysebességű vasútvonal építése. Emiatt (és azért is, mert teljesen inkompatibilis a meglévő vasútvonalakkal), nem valószínű, hogy néhány évig széles körben alkalmazzák. A technológiai írók és a tudományos gyermekkönyvek legalább az 1970-es évek óta a jövő ígéretes technológiájaként emlegetik a mágnesvasutat; legalábbis az eddigi formák alapján tökéletesen lehetséges, hogy a mágnesvasút mindig csak a horizonton túl lesz – a vonat, amely valójában soha nem érkezik meg. Bár a japánok most végre egy nagyobb mágnesvasútvonalat építenek, még nem tudni, hogy más országokat is meg tudnak-e győzni a technológia megvásárlásáról.

Az 1960-as évekbeli 3,233,559 számú amerikai szabadalomból származó, egy tipikus mágnesvasút működését bemutató rajz: A lineáris motorokkal hajtott vonatokat évtizedek óta ígéretes technológiaként emlegetik. Itt egy 1960-as években Millard Smithés Marion Roberts által szabadalmaztatott rendszer, amelyről azt állították, hogy “képes 100 mérföld/órát meghaladó sebességgel, csendben és minimális rezgéssel haladni, olyan módon, hogy az felülmúlja bármely jelenleg működő kereskedelmi vasúti járművet”. Balra: Tervezésük egyik változata két viszonylag hagyományos sínt (piros) használ, amelyek közé egy harmadik, mágneses teljesítménysín (zöld) kerül. Jobbra: Hogyan működik: a vonat (kék, 10) cipőkön (narancssárga, 13) közlekedik, amelyeket néhány milliméterrel (a hüvelyk töredékével) a sínek külső sínjei (piros, 12) felett egy sűrített levegőből (15) álló párna tart. A harmadik sín egy lineáris motor, amely a vonat aljára szerelt, huzalba tekert elektromágnesek (21) segítségével mozgatja a vonatot a statikus sín (11) mellett, amely rézből vagy alumíniumból készült.Bár ez a rendszer lineáris motort használ, valójában nem maglev, mivel a vonatot nem a mágnesesség mozgatja.Az US Patent#3,233,559: Transportation means by Marion L. Roberts and Millard F. Smith, az US Patent and Trademark Office jóvoltából.

.