قطار های شناور مغناطیسی: Maglev چگونه کار می کنند

اولین قطار ابررسانا Maglev تجاری با بهره برداری تجاری در سال 2004 در شانگهای افتتاح شد، در حالی که سایر قطارها در ژاپن و کره جنوبی در حال بهره برداری هستند. در ایالات متحده، تعدادی مسیر برای اتصال شهرهایی مانند بالتیمور و واشنگتن دی سی در حال بررسی هستند.

در Maglev، آهنرباهای ابررسانا یک واگن قطار را بالای یک مسیر راهنمای بتنی U شکل معلق می کنند. مانند آهنرباهای معمولی، این آهنرباها هنگامی که قطبهای همسان روبروی یکدیگر قرار می گیرند، یکدیگر را دفع می کنند.
جسی پاول پسر، مخترع Maglev که اکنون با پدرش کار می کند، می گوید: واگن قطار Maglev فقط جعبه ای است که در چهار گوشه آن آهنربا وجود دارد. کمی پیچیده تر از آن است، اما مفهوم آن به همین سادگی است. آهنرباهای مورد استفاده ابررسانا هستند، به این معنی که وقتی تا دمای کمتر از 450 درجه فارنهایت زیر صفر سرد شوند، می توانند میدان های مغناطیسی تا 10 برابر قوی تر از آهنرباهای الکتریکی معمولی ایجاد کنند که برای معلق کردن و به حرکت درآوردن قطار کافی است.

این میدان‌های مغناطیسی با حلقه‌های فلزی ساده که در دیواره‌های بتنی راهنما Maglev قرار می‌گیرند، تعامل دارند. حلقه ها از مواد رسانا مانند آلومینیوم ساخته شده اند و هنگامی که میدان مغناطیسی از کنار آن عبور می کند، جریان الکتریکی ایجاد می کند که میدان مغناطیسی دیگری را ایجاد می کند.
سه نوع حلقه در فواصل زمانی مشخص برای انجام سه کار مهم در راهنما تنظیم می شوند: یکی ایجاد میدانی که باعث می شود قطار حدود 5 اینچ بالاتر از راهنما شناور شود که یک ثانیه قطار را به صورت افقی ثابت نگه می دارد. هر دو حلقه از دافعه مغناطیسی برای نگه داشتن واگن قطار در نقطه بهینه استفاده می کنند. هرچه فاصله واگن از مرکز راهنما بیشتر شود یا به پایین نزدیکتر شود، مقاومت مغناطیسی بیشتری آن را در مسیر عقب می راند.

مجموعه سوم از حلقه ها یک سیستم محرکه است که با قدرت جریان متناوب ایجاد می شود. در اینجا هم جاذبه مغناطیسی و هم دافعه برای حرکت واگن قطار در امتداد راهنما استفاده می شود. جعبه ای را با چهار آهنربا تصور کنید – که هر گوشه آن داراری اهنرباست. گوشه های جلو دارای آهن ربا با قطب شمال، رو به بیرون و گوشه های عقب دارای آهن ربا با قطب های جنوب به سمت بیرون هستند. عبور جریان برق از حلقه‌های پیشرانه، میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌کند که هم قطار را از جلو به سمت جلو می‌کشد و هم از پشت به جلو هل می دهد.
این طرح آهنربای شناور سفری آرام را ایجاد می کند. حتی اگر قطار تا 375 مایل در ساعت حرکت کند، یک سفر با تلاطم کمتری را نسبت به قطارهای چرخ فولادی سنتی تجربه می کند، زیرا تنها منبع اصطکاک این تکنیک، هوا است.

یکی دیگر از مزایای بزرگ ایمنی آن است. قطارهای مگلو توسط راهنمای برقی “رانده” می شوند. هر دو قطاری که در یک مسیر حرکت می کنند نمی توانند به یکدیگر برسند و با یکدیگر برخورد کنند زیرا همه آنها با سرعت یکسانی حرکت می کنند. به طور مشابه، خروج قطار سنتی از ریل که به دلیل پیچیدن خیلی سریع رخ می دهد، نمی تواند با تکنولوژی Maglev اتفاق بیفتد. هر چه قطار Maglev از موقعیت معمولی خود بین دیوارهای راهنما دورتر شود، نیروی مغناطیسی که آن را به سر جای خود برمی گرداند قوی تر می شود.

این ویژگی اصلی چیزی است که برای جسی پاول بسیار هیجان انگیز است. با تکنولوژی Maglev، هیچ راننده ای وجود نخواهد داشت.و تسط شبکه و سیستم اتوماسیون کنترل می شود. این فیزیک پایه است. بنابراین اکنون که الگوریتم‌های رایانه‌ای برای مسیریابی بسیار کارآمد داریم، می‌توانیم زمان‌بندی کل شبکه را در لحظه تغییر دهیم. این منجر به سیستم حمل و نقل بسیار انعطاف‌پذیرتر در آینده می‌شود.»