Calea magnetica suspendata si trenurile Maglev

Calea magnetica suspendata, pe care circula trenurile Maglev (o abreviere de la sintagma englezeasca “magnetic levitation”), reprezinta o tehnologie avansata, care utilizeaza fortele magnetice pentru a ridica, ghida si propulsa un vehicul. Prin sisteme de control extrem de precise, este eliminat contactul direct dintre tren si calea de deplasare, ceea ce faciliteaza dezvoltarea unor viteze foarte mari, in jur de 500 de kilometri pe ora. Din acest punct de vedere, calatoria intr-un tren cu levitatie magnetica este comparabila cu una facuta cu avionul (situatie in care se pot atinge 500 – 700  kilometri pe ora), sistemul Maglev devenind, astfel, o optiune atractiva pentru secolul al XXI-lea, cand parcurgerea distantelor mari, in timp cat mai scurt, a devenit o necesitate dictata de ritmul vietii moderne.

Desi pare a fi o tehnologie de ultima ora, iar punerea la punct a unei asemenea retele de transport este abia la inceput, ideea construirii unei cai magnetice suspendate este veche de aproape un secol. In 1914, Emile Bachelet, un electrician francez, care a emigrat in Statele Unite ale Americii, a prezentat, la o expozitie din Londra, prototipul unui mijloc de transport similar trenului clasic, dar care putea functiona fara sine, fara roti si fara locomotiva alimentata cu combustibil fosil. Era conceput in asa fel incat atractia si respingerea dintre campurile magnetice sa il tina suspendat si, in acelasi timp, sa il faca sa inainteze, doborand toate recordurile de viteza. Incepand cu 1922, inginerul german Hermann Kemper preia si imbunatateste ideea lui Bachelet, brevetand trenul cu levitatie magnetica, in 1934. Nu reuseste insa sa transpuna in practica exceptionalul proiect, din cauza vremurilor tulburi din preajma celui de-al Doilea Razboi Mondial. Abia in 1973, Germania va relua cercetarile, la Universitatea Tehnica din Braunschweig, iar sase ani mai tarziu, primul tren cu levitatie magnetica din lume – Transrapidul 05 – este pus in functiune, cu ocazia Expozitiei Internationale a Mijloacelor de Transport, din Hamburg (orasul in care, astazi, se afla cea mai mare statie de triaj, de pe continentul european).

Mecanismul de functionare a caii magnetice suspendate se bazeaza pe proprietatile magnetilor, adica atragerea polilor opusi si respingerea polilor cu sarcini identice. Campurile magnetice care permit deplasarea trenurilor sunt generate cu ajutorul unor bobine amplasate pe pista de rulare. Electromagnetii sunt asemanatori cu  magnetii obisnuiti, in sensul ca atrag obiectele din metal, singura deosebire fiind data de faptul ca forta de atragere este temporara. Pentru functionarea sistemului Maglev, elementele esentiale sunt:

• o sursa de curent foarte puternica;
• bobine magnetizate, care sa fie dispuse la nivelul caii de deplasare;
• magneti de dimensiuni mari, pozitionati sub trenul de mare viteza;

Maglev-urile plutesc, la cativa centimetri de sol, pe o perna de aer, eliminandu-se, astfel, forta de frecare. O asemenea caracteristica, asociata formei aerodinamice, confera trenurilor o fiabilitate extraordinara si performante de neegalat pana la acest moment. Specialistii sustin ca, in viitorul apropiat, este foarte posibil ca rutele aviatice intre orase situate la 1500-2000 kilometri distanta sa fie abandonate, in favoarea acestor mijloace de transport de mare viteza, care ar putea parcurge, de exemplu, distanta Roma-Paris (1100 kilometri), in maximum doua ore.

Tarile care acorda o atentie deosebita, in prezent, transportului pe calea magnetica suspendata sunt Germania si Japonia. Chiar daca pornesc de la acelasi concept, exista diferente tehnologice semnificative intre cele doua sisteme. In Germania, inginerii au pus la punct transrapidul de tip EMS (electromagnetic suspension). In acest caz, partea inferioara a trenurilor este incadrata intr-o rama de otel. Electromagnetii care sunt atasati de rama metalica sunt pozitionati catre calea de deplasare, permitand levitatia la aproximativ un centimetru de sol, chiar si in perioada de stationare a trenului. Pe langa acesti electromagneti, trenul incorporeaza o serie de alti magneti mai mici, care au rolul de a pastra stabilitatea in timpul mersului. Cu ajutorul sistemului EMS, bobinele conduc electricitatea doar in momentul in care exista si o sursa de curent. Singurele dezavantaje al sistemului EMS constau in faptul ca trenurile au nevoie de roti de cauciuc  pana in momentul in care ating o viteza de 100 de kilometri pe ora si ca persoanele cu pacemaker (stimulator cardiac) implantat trebuie sa il opreasca in timpul calatoriei. Japonezii, pe de alta parte, utilizeaza sistemul EDS (Electrodynamic suspension). Pentru ca trenurile sa se deplaseze, se induce un curent electric foarte puternic, ceea ce presupune un consum energetic subtantial, capabil sa sustina levitatia la aproximativ zece centimetri de sol.

Cele mai rapide maglev-uri din lume

Japonia este tara care detine un numar impresionant de trenuri de mare viteza, care folosesc calea magnetica suspendata. Maglevul MLU002 este cel de-al noualea tren lansat pe piata japoneza, situandu-se, in ceea ce priveste viteza de deplasare, inaintea celebrului “Aerotrain” (cu locomotiva Diesel, produs, in SUA, de catre General Motors). Prima testare a fost efectuata inca din anul 1994, cand s-a reusit incredibila viteza de 431 de kilometri la ora, pe o distanta de 42 de kilometri. Modelul JR-Maglev MLX01, din 2003, a atins 581 kilometri/ora.

Un alt tren de mare viteza, de data aceasta din Germania, este “Transrapid TR-09”, cel mai rapid din Europa, folosit pentru transportul pasagerilor intre marile orase. Viteza de deplasare este de 450 de kilometri la ora.

China se apropie de performantele Japoniei, prin “Transrapidul 08 – Shanghai Maglev”, care transporta calatori intre provincia Shanghai si aeroportul international Pudong,  la o viteza de 501 kilometri la ora.

In Statele Unite ale Americii, in 2010, presedintele Barak Obama a aprobat o investitie de 8 miliarde dolari, pentru proiecte inovatoare in sistemul cailor magnetice suspendate.

Avantajele si dezavantajele caii magnetice suspendate

Maglev-urile nu produc poluare, pentru ca nu folosesc combustibili fosili si sunt mult mai silentioase, in comparatie cu trenurile clasice. Socul produs de interactiunea trenului cu sina nu mai exista, zgomotul provocat de turbulentele aeriene este si el redus, iar la viteze de 200 de kilometri la ora trenul nu se aude, ceea ce reprezinta un avantaj urias pentru mediile foarte poluate fonic. Nu exista risc de deraiere, iar viteza de deplasare este, cu adevarat, remarcabila.

Principalele dezavantaje ale caii magnetice suspendate sunt cele legate de costul foarte ridicat al infrastructurii, fiind necesara realizarea unei retele complet separate de cea feroviara clasica. Racirea bobinelor magnetizate pana la -190 de grade Celsius (proces obligatoriu pentru functionalitatea sistemului) este, de asemenea, costisitoare. Maglev-urile sunt sensibile la vant si traseul lor trebuie sa evite pantele prea mari sau curbele prea stranse.

Probabil ca, nu peste mult timp, specialistii vor gasi solutii pentru rezolvarea acestor inconveniente, iar calea magnetica suspendata va intra, firesc, in decorul cotidian, si va atrage un numar din ce in ce mai mare de calatori.