Maglev

Maglev lebitazio magnetiko bidezko garraio mota da, indar elektromagnetikoa erabiliz gidatu, bultzatu eta altxatu daitekeena. Trenbide konbentzionalekin alderatuta, maglev trenek abiadura maximo handiagoak, azelerazio eta dezelerazio hobeak, mantentze-kostu txikiagoak eta zarata-maila baxuagoak dituzte. Bestalde, zenbait desabantaila ere badituzte; hala nola eraikitzen garestiagoak direla, ezin dutela lehendik dagoen azpiegitura erabili, eta energia kontsumo handiagoa daukatela abiadura altuetan.^[1]

L0 Series Maglev trenaren irudia, Chūō Shinkansen, Yamanashi Prefecture, Japonia

JR-Maglev

Transrapid Shanghaiko Maglev Trena Longyang geltokian geldi

Maglev trenek hainbat abiadura-errekor ezarri dituzte, zehazki, orain arte lortu den abiadurarik handiena 2015ean Japoniako L0 Series ^[2] tren esperimentalak ezarri zuen, 603 km/h lortu zituenean.

Trenek behar duten propultsioa normalean motor lineal baten bidez lortzen da. Horrez gain, maglev sistemek hainbat modutan lortu dezakete lebitazioa, eta, oro har, bi kategoria-mota nagusitan sailkatzen dira: esekidura elektromagnetikoa (EMS) erabiltzen dutenak eta esekidura elektrodinamikoa (EDS) dutenak^[3]. Hala ere, lebitaziorako behar den potentzia ez da abiadura handiko maglev sistema baten energia-kontsumo osoaren ehuneko handia.^[4] Izan ere, airearen ondoriozko marruskadura indarrak gainditzeko kontsumitzen du energia kopuru altuena.

Mende bat baino gehiagoko ikerketa eta garapena egin den arren, gaur egun zazpi maglev tren baino ez daude martxan: lau Txinan, bi Hego Korean eta bakarra Japonian.^[5] Halaber, momentu honetan bi maglev bide ari dira eraikitzen: Chūō Shinkansen bidea, Tokio eta Nagoya lotuko dituena (eta, ondoren, Osakara luzatuko dena), eta Changsha eta Liuyang arteko bide bat, Txinako Hunan probintzian. ^[6]

Teknologia

ESEKIDURA ELEKTRODINAMIKOA (EDS)

Japoniako SCMaglev's EDS suspentsioaren eredu

EDS Maglev propultsioaren azalpena eremu elektromagnetikoan

Esekidura elektrodinamikoan (EDS), bidearen eta trenaren artean eremu magnetiko bat sortzen da. Aldarapen eta erakarpen indarrek eremu magnetiko horretan aldaketak eragiten dituzte eta aldaketa horien bitartez trenak lebitazioa lortzen du. Maglev garapenaren lehen etapetan, aldarapen hutseko sistema erabili zen, geroago EDS sistema aldaratzailea eta erakartzailea gehitzeko. Eremu magnetikoa iman supereroaleen bidez (JR–Maglev-en) edo iman iraunkorren multzo batzuk (Inductrack-en) erabiliz lortzen da.

Maglev mota hauen abantaila nagusiena egonkortasun dinamikoa da, izan ere, bidearen eta imanen arteko distantzia aldaketak gertatzen direnean, indar handiak sortzen dira sistema jatorrizko posiziora itzultzeko. Hala ere, abiadura txikietan sortzen den fluxu magnetikoa ez da nahikoa trenari lebitarazteko. Hori dela eta, trenak gurpilak izan behar ditu bere pisuari eutsi ahal izateko. Tren bat edozein tokitan gelditu daitekeenez, bide osoa izan behar da gai abiadura txikiko zein handiko operazioei eusteko. Halaber abiadura baxuetan ere marruskadura magnetikoak eragiten du.^[7]

ESEKIDURA ELEKTROMAGNETIKOA (EMS)

Esekidura elektromagnetikoa (EMS) sistemaren eredua

Esekidura elektromagnetikoko (EMS) sistemetan, trena errail ferromagnetiko (normalean altzairuzkoa) baterako erakarpenaren bidez lebitatzen da, trenari atxikitako elektroimanak errailerantz behetik bideratzen diren bitartean. Sistema, normalean, C-formako beso batzuetan antolatzen da; besoaren goiko aldea ibilgailuari lotuta dago, eta beheko aldean aldiz imanak daude.

Erakarpen magnetikoa distantziaren karratuarekiko alderantziz aldatzen da; beraz, imanen eta errailaren arteko distantzian gertatzen diren aldaketa txikiek indar oso aldakorrak sortzen dituzte. Indar-aldaketa horiek trena ezegonkor bihurtu dezakete; hori dela eta, sistema sofistikatu eta berritzaileak behar dira bidetik trenerako distantzia konstante mantentzeko.

Esekidura bidezko maglev sistemen abantaila nagusia abiadura guztietan funtzionatzen dutela da, sistema elektrodinamikoek ez bezala. Horrek abiadura txikiko esekidura-sistema berezi baten beharra ezabatzen du, eta aldi berean bidearen diseinua sinplifikatu dezake.^[8]

Historia

1912an, Émile Bachelet asmatzaile frantziar-estatubatuarrak elektromagnetikoki lebitatzen zuen lehen eredu bat erakutsi zuen New Yorken. Aurrerago, 1940ko hamarkadaren amaieran eta hurrengo hamarkadetan, Eric Laithwaite ingeniari britainiarrak indukzio linealeko motorrak garatu zituen, hain zuzen ere maglev sistema modernoetan erabiltzen direnak. ^[9]

Birminghameko lehen tren komertziala

Lehen praktika komertzialak eta probak, 1979an Alemanian 908 metroko bide zatia ireki zenean egin ziren, zehazki, Transrapid 05 sistemarako^[10]. 1984an, abiadura txikiko lehen maglev sistema publikoa inauguratu zen Birminghameko aireportuaren eta tren-geltokiaren artean.^[11] Ondoren, eta gaur egun arte, Japoniak 1969an SCMaglev abiadura handiko sistemaren garapenari ekin zionetik, sistema berrituz eta garatuz joan da.

Energiaren Erabilera

Maglev trenen energia azeleratzeko erabiltzen da, orobat, lebitazioa eta egonkortasuna lortzeko, aire giroturako, argiztapenerako, etab. Hala ere, energia kontsumo handiena airearen marruskadurari aurre egiteko behar da; izan ere, lege fisikoei jarraituz aire marruskadurari aurre egiteko erabiltzen den indarra abiaduraren karratuarekin handitzen da, beraz, beharreko indarrak ere proportzionala izan behar du. Prozesuan erabilitako energiaren zati bat berreskuratu daiteke trena moteltzen denean balaztatze birsortzailearen bidez.

Abiadura txikietan, lebitaziorako erabilitako potentziaren ehunekoa handia izan daiteke, metro edo tren arin batek baino % 15 potentzia gehiago kontsumituz. ^[12]

Abiadura handiko maglev-aren eta abiadura handiko tren konbentzionalaren arteko konparaketa

Maglev garraioa kontaktu gabekoa da eta energia elektrikoz baliatzen da funtzionatzeko. Ohiko trenekin alderatuta menpekotasun gutxiago dauka gurpiletan eta ardatzetan. ^[13]

• Abiadura: Maglev-ak trenbide konbentzionalak baino abiadura maximo handiagoak lortu ditzake. Gurpildun abiadura handiko tren esperimentalek antzeko abiadurak erakutsi dituzten arren, gurpilen eta bidearen arteko marruskadurak, mantentze-kostua asko igotzen du.
• Mantentze-lanak: Gaur egun martxan dauden maglev trenek gutxieneko mantentze-lanak behar dituztela erakutsi dute. Ibilgailuaren mantentze-lanak ere minimoak dira. Bestalde, trenbide tradizionalak higadura mekanikoa jasaten du, abiadurarekin azkar handitzen dena, eta horrek mantentze-lanak ere areagotzen ditu.^[14]
• Eguraldia: Teorikoki maglev trenei ez liekete elurrak, izotzak, hotzak, euriak edo haizeak eragin beharko. Hala ere, orain arte ez da maglev sistemarik instalatu hain klima gogorreko leku batean.
• Azelerazioa: Maglev ibilgailuak sistema mekanikoak baino azkarrago azeleratzen eta dezeleratzen du, izan ere, kontaktu gabeko sistema denez, ez dio bidearen irriskortasunak edo maldak eragiten.
• Bidea: Maglev trenak ez dira bateragarriak bide konbentzionalekin, eta, beraz, ibilbide osorako azpiegitura pertsonalizatua behar dute. Aldiz, abiadura handiko tren konbentzionalak, TGVa kasu, lehendik dagoen trenbide-azpiegituran ibil daitezke, abiadura txikiagoan bada ere. Gauzak horrela, gastua murrizten da azpiegitura berria bereziki garestia litzatekeen tokietan, edo trafikoak azpiegitura berria justifikatzen ez duen luzapenetan
• Eraginkortasuna: Trenbide konbentzionala, eraginkorragoa da abiadura txikiagoetan. Bestalde, potentzia-eraginkortasunari dagokionez, maglev trenetan bidearen eta ibilgailuaren arteko kontaktu fisikorik ez dagoenez, ez dute errodadurarekiko erresistentziarik, airearen erresistentzia eta marruskadura elektromagnetikoa baizik; horrela, abiadura altuetan potentzia emaitza hobeagoak lortzen dituzte.^[15]
• Pisu-karga: Abiadura handiko trenbideek euskarri eta eraikuntza gehiago eskatzen dute gurpilen karga kontzentratuagatik. Maglev bagoiak arinagoak dira eta pisua modu uniformeagoan banatzen dute.
• Zarata: Maglev tren baten zarata-iturri nagusia airea da; orduan, esan daiteke tren konbentzional batek baino zarata gutxiago sortzen duela abiadura baliokideetan. Hala ere, ikerketa batek ondorioztatu zuen maglev-aren zarata errepideko trafikoaren antzerakoa dela, tren konbentzionalek 5-10 dB-ko "bonus" bat duten bitartean. ^[16]
• Kontrol-sistemak: Abiadura handiko maglev-ak ez du seinaleztapenik behar, sistema horiek ordenagailuz kontrolatuta daudelako. Izan ere, giza operadoreek ezin dute nahikoa azkar erreakzionatu abiadura handiko trenak kudeatzeko.
• Lur-eremua: Maglev-ak malda handiagoak igotzeko gai dira, ibilbide-malgutasun handiagoa eskainiz eta tunel-beharra murriztu.^[17]