Tren Maglev
Tren Maglev, o tren magnetolevitant, és el nom que es dona als trens que funcionen amb levitació magnètica.[1] La principal diferència amb els trens tradicionals és l'absència de contacte entre el vehicle i la via, reduint les friccions i permetent velocitats superiors.
Aquesta absència de fricció amb la via es deu a les forces de repulsió entre camps magnètics (del tren i de la pista) que sostenen el tren sense que toqui el monorail, i a una alternança en el camp magnètic que l'impulsa a alta velocitat. Hi ha un gran estalvi d'energia perquè la fricció queda reduïda a la resistència de l'aire, eliminant la que hi ha als eixos d'unes rodes carregades amb el pes del tren.
El camp magnètic es fa mitjançant bobines (al Transrapid), imants superconductors (al JR-Maglev), o per una sèrie de Matrius Halbach (a l'Inductrack). La força de repulsió a la pista és creada per un camp magnètic induït a la pista, amb cables o uns altres conductors.
L'únic tren Maglev que fa actualment servei és a Xangai (Transrapid). Aquest tren, en funcionament des del 2003,[2] fa en menys de vuit minuts els 30 km entre Pudong (Longyang Road) i l'Aeroport Internacional de Xangai-Hongqiao. La velocitat màxima que assoleix és de 430 km/h a les hores punta, i de 300 km/h la resta de la jornada. Hi ha plans per allargar la línia fins a un lloc més cèntric.
Al nord d'Alemanya hi ha una línia de proves de la companyia Transrapid. Va ser on el 22 de setembre de 2006 hi va haver un greu accident que va fer 23 morts.[1]
Al Japó també s'està experimentant amb una tecnologia semblant, que permetria la construcció de la Chuo Shinkansen, alternativa a la línia d'alta velocitat Tokaido. En aquesta línia de prova es va assolir el rècord mundial de velocitat en un tren tripulat, quan el 21 d'abril de 2015 un tren de proves va assolir els 603 km/h.[3]
Tipologia dels trens[modifica]
Avui dia hi ha tres classes de levitació magnètica:
Suspensió electromagnètica. EMS (ElectroMagnetic System)[modifica]
La levitació es produeix per atracció entre les bobines col·locades en el vehicle i la via. Quan es posen en marxa els potents electroimants situats en el vehicle s'indueixen uns corrents pel rail ferromagnètic i es genera una gran força d'atracció, i ja que el rail no posseeix mobilitat, són els electroimants del tren els que es mouen en direcció al rail aixecant el tren completament. Uns sensors incorporats al tren s'encarreguen de regular el corrent que circula per les bobines. Com a resultat de l'atracció, el tren circularà aproximadament a un centímetre de distància del carril guia.
El principal avantatge de les suspensions EMS és que fan servir bobines convencionals en comptes dels superconductors que exigeix la suspensió EDS. Per tant, no són necessaris sistemes de refrigeració cars.
Però els trens de suspensió EMS tenen certes limitacions, la principal de les quals és la seva inestabilitat. Quan la distància entre la guia i els electroimants disminueix, la força d'atracció creix, i encara que el corrent elèctric circulant en els electroimants pot ser regulat immediatament per un ordinador, hi ha el perill que apareguin vibracions i que conseqüentment el tren toqui la via.
Una altra limitació d'aquest disseny maglev és l'enorme precisió de construcció que necessita, fet que n'encareix la producció notablement. Una petita desviació de pocs mil·límetres al llarg de l'estructura del tren pot resultar un desastre. A més, la guia ha d'estar ben fixada pels mateixos motius.
L'avantatge principal de la suspensió EMS, però, és que és relativament econòmica exceptuant el cost de la construcció de l'estructura.
Suspensió electrodinàmica. EDS (ElectroDynamical System)[modifica]
El seu funcionament és aconseguit mitjançant les forces de repulsió. La levitació EDS es basa en el diamagnetisme perfecte (propietat per part de cert materials de rebutjar qualsevol camp magnètic que intenti penetrar-los). Aquesta propietat es dona en materials superconductors i és anomenada "Efecte Meissner".
La suspensió EDS, per tant, consisteix en el fet que el superconductor rebutja les línies de camp magnètic de manera que no entren al seu interior, fet que provoca l'elevació del tren. S'utilitzen bobines de material superconductor als laterals de la part inferior del vehicle, les quals passen a uns centímetres de distància d'un conjunt de bobines situades al carril guia. A partir d'aquí, s'induirà un corrent elèctric en aquestes bobines (actuaran com electroimants) quan el tren hi passi a prop gràcies a complexos sistemes d'alimentació, i com que el tren porta incorporats a la seva part inferior els superconductors, es donarà lloc a una força de repulsió entre les bobines de la via i els superconductors, ja que aquests rebutjaran el camp magnètic creat per les bobines. La força de repulsió que es crea és tan elevada que permet aixecar tot el pes del vehicle.
Com que aquest sistema es basa en el corrent induït en la bobina de la via, la força de levitació és zero quan el vehicle està parat, per això el tren porta incorporades unes rodes pneumàtiques per al moment de l'arrencada i frenada. La força de levitació augmenta amb la velocitat del vehicle, encara que per sobre d'una determinada velocitat l'augment és mínim. Quan la força de levitació iguala el pes del vehicle, aquest comença a aixecar-se i automàticament les rodes pneumàtiques s'amaguen i queden inutilitzades.
Un dels majors avantatges del sistema EDS resideix en l'estabilitat, ja que l'efecte Meissner, a més d'encarregar-se d'aixecar el tren, també l'estabilitza gràcies a la seva propietat anomenada "flux pinning", que fa que les línies de camp magnètic quedin ben fixades. Aquesta estabilitat és lateral i també vertical.
A més, si el tren per algun motiu s'enfonsés lleugerament al carril guia, aquest respondria amb un augment de la força repulsiva, la qual equilibraria l'apropament. A més aquest sistema permet levitacions de fins a 15 cm, distància que supera notablement la del sistema de suspensió EMS. Això permet fer guies menys precises per aquest tipus de Maglev i protegeix dels danys que podrien causar petits terratrèmols.
Tanmateix, la utilització directa de superconductors provoca grans forces magnètiques dins dels vehicles, a la zona dels passatgers, de manera que s'utilitzen complexos sistemes d'aïllament dels camps magnètics, per tal de no perjudicar la salut dels passatgers. Una continuada exposició a camps magnètic molt elevats pot contribuir al desenvolupament d'algunes malalties com el càncer.
A més, el sistema de suspensió EDS és un sistema molt car degut a l'alt cost dels materials superconductors emprats i sobretot degut als potents sistemes de refrigeració necessaris per a mantenir els superconductors a baixa temperatura.
Suspensió amb imants permanents. PMS (Permanent Magnetic System)[modifica]
S'utilitzen imants permanents tant al vehicle com a la via. S'alineen els pols iguals per fer que el tren leviti per forces repulsives. Té guiatge electromagnètic, i la propulsió es fa amb un motor lineal. Aquesta tecnologia es va rebutjar per culpa de l'alt cost de les vies o guies, després de fer proves el 1972 i 1973 .
Referències[modifica]
- ↑ 1,0 1,1 Hall, Dave «Maglev trains: why aren't we gliding home on hovering carriages?». The Guardian, 29-05-2018 [Consulta: 4 juny 2018].
- ↑ Rodrigue, Jean-Paul. The Geography of Transport Systems (en anglès). Taylor & Francis, 2009, p.67. ISBN 0415483239.
- ↑ «Japan maglev train sets world record» (en anglès). CNN [Tòquio], 21-04-2015 [Consulta: 20 juliol 2021].
Vegeu també[modifica]
Enllaços externs[modifica]
 |
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Tren Maglev |
- International Maglev Board: Info, Photos (anglès)
- «tren magnetolevitant». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.