רכבת תלויה, מגנטים אלקטרוניים ומוליכי-על: איך התפתח המגלב

ב-9 באוגוסט בוצעו בסין הבדיקות הראשונות של קו מגלב תלוי הפועל על מגנטים קבועים. זֶה

אב הטיפוס הראשון בקנה מידה גדול של כיוון הפיתוח השלישי של רכבות כאלה. קו הרכבת האדום, שאורכו 800 מטרים בלבד, נבנה בגאנצ'ו, מחוז ג'יאנגשי בדרום סין.

מגלב היא רכבת שנוהגתתנועת הכוח המגנטי. המערכת מרימה את הרכבת עם הנוסעים מהשטח, נמנעת מחיכוך ודוחפת אותה קדימה. הודות לטכנולוגיית מגלב, הרכבת נוסעת על מסילות השולטות על יציבותה ומהירותה.

למרות העובדה שטכנולוגיות הבנייה של מגלב פותחו במשך יותר מ-100 שנים, נכון לעכשיו, קטעים מסחריים קטנים של כבישים כאלה נוצרו רק ביפן, סין ודרום קוריאה.

מהי הייחודיות של המגלב הסיני?

ככלל, כאשר מיד עולה המילה "מגלב".תמונה של רכבת מרחפת מעל המונורייל במרחק קצר. ההתפתחות הסינית שונה לחלוטין. קו המגלב התלוי "קשת" עובד על מגנטים קבועים, וההרכב עצמו ממוקם מתחת למדריך, ולא מעליו. היתרון של מערכת כזו הוא שלא נדרש חשמל כדי להרחיק את הרכבת. אם יישאר לבד, זה יהיה בלימבו לנצח.

בניגוד למסלול קונבנציונלי על מגנטימתלה, הדורש אלקטרומגנטים, קו Rainbow מבוסס על סגסוגות של מתכות אדמה נדירות. הם יוצרים שדות מגנטיים עם אינדוקציה של יותר מ-1.2 טסלה. עבור מגנט רגיל מברזל או קרמי, לשם השוואה, הוא נע בין 0.5 ל-1 T. 

החומרים המשמשים עבורבניית קווים זולים יחסית, בעוד שמערכת כזו אינה דורשת אנרגיה כדי לשמור על "טיסת" הרכב. אתר הבדיקה מיועד לרכבות במהירות בינונית: מהירות התכנון המרבית של המערכת היא 80 קמ"ש בלבד. זה מספיק לתחבורה פנים עירונית ופרברית באזורים מיושבים בצפיפות.

חוזק המגנטים שהיו בשימוש בעיצוב קו, מספיק לשרת רכבת המורכבת משני קרונות שיכולה להכיל עד 88 אנשים. הרשויות הסיניות אומרות שאם תיבדק בהצלחה, המערכת תוכל לשמש כאקספרס לנמל תעופה, בנתיבי תיירות ואפילו כתחבורה פנימית לעיירות קטנות.


רכבת על קו הקשת. צילום: Xinhua Agency

מתלים אלקטרומגנטיים

טכנולוגיה ליצירת מגלב על קבועמגנטים הם הכיוון השלישי בפיתוח של סוג זה של תחבורה. שתי המערכות האחרות משתמשות במגנטים חשמליים (רכבות EML) או מגנטים מוליכים-על (רכבות EML).

תרשים של רכבת על מתלה אלקטרומגנטית. תמונה: Stefan_024, נחלת הכלל, באמצעות ויקימדיה קומונס

במערכות עם רכבת מתלה אלקטרומגנטיתמרחף מעל מסילת פלדה באמצעות אלקטרומגנטים המוצבים בתחתית הרכבת. לתחתית הגוף של רכבות כאלה מחוברים מנופים בצורת "C", כאשר החלק העליון של הידית מחובר לרכב והקצה הפנימי התחתון מכיל מגנטים. המסילה עוברת בין הקצוות הפנימיים והחיצוניים של הידית.

החיסרון של טכנולוגיה זו בגדולחוסר יציבות. משיכה מגנטית משתנה הפוך עם ריבוע המרחק. גם שינויים קלים במרחק בין המגנטים למסילה משפיעים מאוד על כוח המשיכה והדחייה. לכן, מערכת כזו משתמשת במערכות מורכבות כדי "להחזיר" את הרכבת למצב הרצוי. הם מפקחים ומתקנים כל הזמן את המרחק בין המגנטים למסילה.

זה היה עם הטכנולוגיה הזומגלב מסחרי ראשון. הוא הרוויח ב-1984 באנגליה וחיבר את שדה התעופה ותחנת הרכבת בברמינגהם. רכבת זו האיצה למהירות של 42 קמ"ש ופעלה על קטע מונורייל באורך 600 מ' בלבד. המערכת החזיקה מעמד קצת יותר מ-10 שנים ונסגרה בשנת 1995 עקב בעיות טכנולוגיה מיושנות ואמינות.

ברמינגהאם מגלב. תמונה: MaltaGC, CC BY-SA 3.0, דרך ויקימדיה

ריחוף מגנטי מגלב עשוי שלא לעבודרק במהירויות נמוכות אבל גם במהירויות גבוהות. לדוגמה, זו הטכנולוגיה שבה משתמשת רכבות קו שנחאי. המערכת, שהושקה בשנת 2003, היא המגלב הוותיק ביותר שעדיין פועל ורכבת הריחוף המגנטי המהירה המסחרית הראשונה. 

מסלול זה מחבר את נמל התעופה של שנחאי עם המקומיקו מטרו, והרכבת יכולה לשאת 574 נוסעים. במקביל, במהירות מלאה, הנסיעה אורכת 7 דקות ו-20 שניות. במהלך תקופה זו, הרכבת מכסה מרחק של 30 ק"מ. הוא יכול להגיע ל-300 קמ"ש תוך קצת יותר מ-2 דקות, ומגיע למהירות הפעולה הרגילה המרבית של 431 קמ"ש תוך 4 דקות.

למרות כמה חסרונות, זה כןטכנולוגיית רכבת מגלב היא מרכזית ברוב המערכות הפועלות כיום. לדוגמה, הם פועלים בנמל התעופה אינצ'און בדרום קוריאה ובמחוז לימו ביפן.

מתלה אלקטרודינמי

בניגוד להשעיה אלקטרומגנטית, הרכבות פועלותהמתלה האלקטרודינמית משתמשת במגנטים המותקנים לא רק ברכבת, אלא גם על המסילה עצמה. במגלב כזה, מגנטים מוליכים-על תולים את המכונית מעל מסילת בטון בצורת U. כמו מגנטים רגילים, מגנטים אלה דוחים זה את זה כאשר קטבים תואמים פונים זה לזה.

המגנטים המשמשים הם על מוליכים והמשמעות היא שכאשר מקוררים אותם לטמפרטורות נמוכות, הם יכולים ליצור שדות מגנטיים חזקים פי 10 מאלקטרומגנטים רגילים. שדות מגנטיים אלו מקיימים אינטראקציה עם לולאות מתכת פשוטות המותקנות בקירות הבטון של מסילת המגלב. הם עשויים מחומרים מוליכים כמו אלומיניום, וכאשר השדה המגנטי של הרכבת חולף על פניו הוא יוצר זרם חשמלי היוצר שדה מגנטי נוסף.

תרשים של רכבת על מתלה אלקטרודינמית. תמונה: חתול מגניב, בפרויקט ויקיפדיה האנגלית, CC BY-SA 3.0, דרך Wikimedia Commons

שלושה סוגים של צירים מותקנים על המסילהבמרווחים מסוימים לביצוע שלוש משימות חשובות. ראשית, הם יוצרים שדה שגורם לרכבת לרחף כמה סנטימטרים מעל המסילה. שנית, שמור את הקומפוזיציה במצב אנכי. ושלישית, הם מזיזים את הרכבת קדימה.

אף אחד לא הופעל עדייןרכבת מסחרית שפועלת בטכנולוגיה זו. אבל בדיקות מקדימות מתבצעות במדינות שונות. לדוגמה, מערכת כזו היא SCMaglev, קו רכבת יפני שמחזיק בשיא המהירות של מגלב. בשנת 2015 הצליחה הרכבת של חברה זו להאיץ ל-603 קמ"ש. 

הצפי הוא שתפעול מסחרי של רכבות מסוג זה יתחיל ב-2027, אז יקשרו בין טוקיו לנגויה.

למרות העובדה כי ריחוף מגנטי רכבותנמצאים בפיתוח כבר עשורים רבים, אך עדיין לא הפכו לכלי התחבורה הדומיננטי, אסור לקבור את הטכנולוגיה הזו. לרכבות כאלה יש מספר יתרונות על פני רכבות קלאסיות. הם יכולים להגיע למהירויות גבוהות יותר, לצרוך פחות אנרגיה ומושפעים פחות מתנאי מזג אוויר כגון שלג או גשם. 

אפשרויות בניית קווים משלומגלב נחשב על ידי מדינות רבות. ואולי, עם הופעתה של טכנולוגיית מגנט קבוע זולה וידידותית לסביבה, קומפוזיציות כאלה כבר לא יהיו קוריוז.

על הכריכה: רכבת סדרת L0 עבור SCMaglev. תמונה: Saruno Hirobano, CC BY-SA 3.0, באמצעות Wikimedia Commons

קרא עוד:

"ג'יימס ווב" שלח תמונה של התנגשות של שתי גלקסיות ענקיות

חיידקים "חסרי תועלת" על פני כדור הארץ יספקו חיים למתנחלים של מאדים

על הפירמידה בסין נמצא דיוקן של "מלך האבות". הוא שלט לפני למעלה מ-4,000 שנה