Kolej magnetyczna

Japoński L0 Maglev; pociąg na poduszce magnetycznej Shinkansen jest posiadaczem światowego rekordu prędkości wynoszącego 603 km/h

(c) Chris 73 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Linimo

Kolej magnetyczna w Szanghaju

Transrapid

Wnętrze pociągu Maglev w Szanghaju

Maglev w Birmingham

Berliński M-Bahn

Kolej magnetyczna (kolej na poduszce magnetycznej) – kolej poruszająca się bez styku pojazdu z torem, dzięki unoszeniu elektromagnetycznemu przez odpychanie się lub przyciąganie magnesów stałych lub układ elektromagnesów ułożonych w torze i umieszczonych w pojeździe^[1].

Technologia

Dzięki polu magnetycznemu kolej ta nie ma kontaktu z powierzchnią toru, gdyż praktycznie cały czas unosi się nad nim (przy małych prędkościach niezbędne są koła, gdyż indukuje się wówczas zbyt mała siła, niewystarczająca do utrzymania pociągu w torze). Do realizacji tego zadania wykorzystuje się elektromagnesy wykonane z nadprzewodników (w Japonii) lub konwencjonalne (w Niemczech), a także lewitację elektrodynamiczną (EDS) z wykorzystaniem magnesów trwałych^[2]. Pojazdy mogą przez to rozwijać duże prędkości. Dzięki zastosowaniu magnesów eliminowane jest tarcie kół, które w tradycyjnych pociągach znacznie ogranicza maksymalną prędkość jazdy. Przede wszystkim jednak omija się problem dynamiki koło-szyna, gdzie występują zjawiska o charakterze rezonansowym ograniczające bezpieczny zakres prędkości. Dzięki temu koleje magnetyczne zbliżają się do 600 km/h (rekord świata w prędkości należy do japońskiej wersji pociągu; został osiągnięty 21 kwietnia 2015 i wynosi 603 km/h^[3], jest więc o 28,2 km/h większy od rekordu TGV ustanowionego 3 kwietnia 2007).

Istnieją dwa systemy kolei magnetycznych:

• Maglev (z ang. magnetic levitation = „lewitacja magnetyczna”) – technologia unoszenia elektrodynamicznego (EDS) (unoszenie przez odpychanie, rozwijana w Japonii) lub oparta o magnesy trwałe (rozwijana w Polsce^[4]);
• Transrapid – unoszenie elektromagnetyczne (EMS) (unoszenie przez przyciąganie), rozwijana w Niemczech. Testowe linie kolei magnetycznej istnieją w Japonii i Niemczech, a jedyna komercyjna linia w Chinach.

Historia

W latach 60. Eric Laithwaite zbudował pierwszą na świecie testową linię kolei magnetycznej o długości 1,6 km, niestety jego badania zostały przerwane w 1973 z powodu braku funduszy. Do końca XX wieku odrębnie Niemcy i Japonia wypracowały swoje technologie. Największym problemem, który do dnia dzisiejszego nie został rozwiązany to wysokie koszty związane z nadprzewodnikami.

W 2013 r. Elon Musk zaproponował piąty środek transportu jakim jest hyperloop, który miałby być niejako koleją magnetyczną poruszającą się w arterii rurowej, w której panowałoby znacznie obniżone ciśnienie^[5]. Taki system znacznie zmniejszyłby opory aerodynamiczne, których pokonanie wymaga dużo mocy przy wysokich prędkościach. Obecnie system ten rozwijany jest komercyjnie przez kilka firm na całym świecie w tym przez polską spółkę Nevomo (wcześniej pod nazwą Hyper Poland), prowadzącą badania nad systemem kolei magnetycznej poruszającej się po istniejących torach kolejowych, napędzanej silnikiem liniowym, gdzie pojazdy wyposażone byłyby w system pasywnej lewitacji magnetycznej^[6].

Historia rekordów prędkości

• 1971 – Niemcy Zachodnie – Prinzipfahrzeug – 90 km/h
• 1971 – Niemcy Zachodnie – TR-02 (TSST) – 164 km/h
• 1972 – Japonia – ML100 – 60 km/h (z załogą)
• 1973 – Niemcy Zachodnie – TR04 – 250 km/h (z załogą)
• 1974 – Niemcy Zachodnie – EET-01 – 230 km/h (bez załogi)
• 1975 – Niemcy Zachodnie – Komet – 401,3 km/h
• 1978 – Japonia – HSST-01 – 307,8 km/h (napędzany silnikami rakietowymi, bez załogi)
• 1978 – Japonia – HSST-02 – 110 km/h (z załogą)
• 1979-12-12 – Japonia – ML-500R – 504 km/h (bez załogi)
• 1979-12-21 – Japonia – ML-500R – 517 km/h (bez załogi)
• 1987 – Niemcy Zachodnie – TR06 – 406 km/h (z załogą)
• 1987 – Japonia – MLU001 – 400,8 km/h (z załogą)
• 1988 – Niemcy Zachodnie – TR-06 – 412,6 km/h (z załogą)
• 1989 – Niemcy Zachodnie – TR-07 – 436 km/h (z załogą)
• 1993 – Niemcy – TR-07 – 450 km/h (z załogą)
• 1994 – Japonia – MLU002N – 431 km/h (bez załogi)
• 1997 – Japonia – MLX01 – 531 km/h (z załogą)
• 1997 – Japonia – MLX01 – 550 km/h (bez załogi)
• 1999 – Japonia – MLX01 – 548 km/h (bez załogi)
• 1999 – Japonia – MLX01 – 552 km/h (z załogą)

Wpisane do Księgi rekordów Guinnessa

• 2003 – Niemcy – TR-08 – 501 km/h (z załogą)
• 2015 – Japonia – MLX01 – 603 km/h (z załogą)

Komercyjne zastosowania

Pierwszy publicznie dostępny Maglev został otwarty w 1984 w Birmingham. Na trasie o długości 600 metrów rozwijał prędkość 42 km/h. Ostatecznie został zamknięty w 1995 z powodu zbyt dużej zawodności.

Drugą w świecie linią komercyjną był berliński M-Bahn (Magnetbahn), istniejący w latach 1989–1991.

Od 2003 istnieje w Szanghaju najdłuższa na świecie trasa kolei magnetycznej Transrapid zbudowana przez niemieckie przedsiębiorstwo Transrapid International. Długość trasy wynosi około 30 km, pokonywana jest w 7 minut i 20 sekund. Pociąg rozwija maksymalną prędkość 431 km/h. Na otwarcie linii w Szanghaju przyjechał ówczesny kanclerz Niemiec Gerhard Schröder.

Drugą istniejącą linią kolei magnetycznej jest japońska Linimo w prefekturze Aichi, niedaleko Nagoi. Linia została zbudowana głównie na potrzeby wystawy Expo 2005, obecnie służy lokalnej społeczności. Długość trasy wynosi około 8900 m.

Zobacz też

• silnik liniowy

Przypisy

Linki zewnętrzne

• Transrapid International. transrapid.de. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-01-23)]. (niem.)
• IABG – Transrapid. iabg.de. [zarchiwizowane z tego adresu (2009-04-28)]. (niem.)
• Maglev World Forum. magnetbahnforum.de. [zarchiwizowane z tego adresu (2007-01-27)]. (niem.)
• IMB International Maglev Board (ang.)