Maglev-”A Closer Look”

Alla vet att de ”likadana” polerna på två magneter stöter bort varandra.Med lite uppfinningsrikedom är det möjligt att få en magnet att sväva ovanför en annan magnet med hjälp av denna repulsiva kraft och (framför allt) ytterligare externt stöd. Idén att använda elektromagnetisk levitation för att stödja ett fordon i rörelse föreslogs första gången 1912 av den franske ingenjören Émile Bachelet, men övergavs snart på grund av den enorma mängd elkraft som krävdes.

Foto: NASA testar en prototyp av en maglevjärnväg 2001, med tillstånd av NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC).

På 1960-talet ledde Eric Laithwaites forskning om linjära motorer till ett förnyat intresse för idén om ett magnetiskt svävande tåg eller ”maglev”-tåg.Ungefär vid samma tid föreslog Henry Kolm, forskare vid MIT, ett ”magplane” som körde på räls och som skulle kunna transportera 20 000 personer i 320 km/tim. Detta föranledde ett amerikanskt forskningsprogram och ledde till en fungerande prototyp som testades i Colorado 1967. Det amerikanska programmet stötte dock på politiska svårigheter och lades ned 1975. I början av 1990-talet kom ett ambitiöst förslag om att förbinda Las Vegas, Los Angeles, San Diego och San Fransisco med en magnetspårväg, men det projektet har sedan dess stött på fler politiska problem.Däremot har magnetspårväg utvecklats med entusiasm i Tyskland (med ett system som kallas Transrapid) och Japan (med en rivaliserande teknik som kallas SCMaglev).

Transrapid

Tyska ingenjörer tillverkade först en fungerande prototyp 1971 och utvecklade Transrapid-systemet ett år senare. I transrapidsystemet används egentligen magnetisk attraktion snarare än den magnetiska repulsion som normalt förknippas med magnettåg: kopparmagneterna är fastsatta på en ”kjol” som löper under stålskenan och dras uppåt mot den. Med betydande stöd från den tyska regeringen har Transrapid successivt förfinats till ett fungerande tåg som kan nå hastigheter på upp till 433 km/h. Årtionden av investeringar och utveckling betalade sig 2004 när Transrapid öppnade världens första (och hittills enda) höghastighetssystem, Shanghai Maglev Train (SMT), i Kina. Även om det för närvarande bara fungerar på en kort sträcka (endast 31 km lång) har det funnits flera planer på att förlänga det, men de har upprepade gånger lagts på is.

Foto: Ett maglev-tåg som använder sig av linjärmotorteknik. Bild med tillstånd av US Department of Energy/Argonne National Laboratory

SCMaglev

Japanerna har varit ännu djärvare och har länge hoppats på att utveckla ett höghastighetsmaglevtåg som kan färdas de 515 km från Tokyo till Osaka på bara en timme. Till skillnad från det tyska Transrapid är det japanska systemet äkta maglev: tåget flyter på den repulsiva kraften mellan koppar- eller aluminiumspolarna i spåret och en rad heliumkylda supraledande magneter i vagnarna (därav namnet SCMaglev, där SC står för ”supraledande”). Den japanska prototypen av ML-500-tåget uppnådde 1979 ett hastighetsrekord på 513 km/h (321 mph). En senare prototyp, MLU002, förstördes i en brand 1991. En brandman fann tydligen att hans yxa drogs ur handen av en av de supraledande magneterna när han närmade sig det brinnande tåget! Trots detta bakslag fortsatte utvecklingen. År 2015 hade SCMaglev fulländats till den grad att det nådde en rekordhastighet på 603 km/h (375 mph) – vilket gjorde det till världens snabbaste järnvägsfordon. Även om den japanska regeringen har förklarat SCMaglev redo för kommersiell drift har den till skillnad från Transrapid ännu inte använts på någon fungerande järnväg någonstans i världen. Förhoppningsvis kommer detta att förändras när Chuo Shinkansen SCMaglev-järnvägen mellan Tokyo och Nagoya (och så småningom Osaka) öppnas, som för närvarande håller på att byggas och som förväntas tas i drift 2027.

Framtidsutsikter

Och även om maglev-tekniken fortsätter att väcka stort intresse runt om i världen är den fortfarande dyrare mil för mil än att bygga en traditionell höghastighetsjärnväg. Av denna anledning (och även på grund av att den är helt inkompatibel med befintliga järnvägar) är det osannolikt att den kommer att användas i stor skala på några år. Tekniska skribenter och vetenskapliga barnböcker har sedan åtminstone 1970-talet lyft fram maglev som en lovande framtidsteknik, och det är fullt möjligt att maglev alltid kommer att vara ett tåg som ligger precis bakom horisonten, ett tåg som aldrig anländer. Även om japanerna nu äntligen håller på att bygga en större maglevlinje återstår det att se om de kan övertala andra länder att köpa tekniken.

Artiklar: Tåg som drivs av linjemotorer har i årtionden framhållits som en lovande teknik. Här är ett system som Millard Smith och Marion Roberts patenterade på 1960-talet och som de hävdade ”kan färdas i hastigheter över 160 kilometer i timmen, tyst och med minimala vibrationer, på ett sätt som är överlägset alla kommersiella järnvägsfordon som nu är i drift”. Till vänster: I en version av deras konstruktion används två relativt konventionella rälsar (röda) med en tredje, magnetisk strömskena (grön) mellan dem. Till höger: Så här fungerar det: tåget (blått, 10) åker på skor (orange, 13) som hålls några millimeter (en bråkdel av en tum) ovanför spårets yttre räls (rött, 12) med hjälp av en kudde av komprimerad luft (15). Den tredje rälsen är en linjärmotor som använder trådlindade elektromagneter (21) monterade på tågets undersida för att driva det förbi den statiska rälsen (11), som är tillverkad av koppar eller aluminium.Även om det här systemet använder en linjärmotor är det egentligen inte en maglev eftersom tåget inte svävar med hjälp av magnetism.Ur US Patent#3,233,559: Transportation means by Marion L. Roberts and Millard F. Smith, courtesy of US Patent and Trademark Office.