همه چیز در مورد قطار های مغناطیسی

قطار هاي پر سرعت از رويا تا واقعيت

در خبر هاي شنيديم كه يك كمپاني ژاپني توانسته قطاري با سرعت 603 كيلومتر آزمايش كند، اين قطار تا به اين تاريخ ركورددار سرعت در بين قطارهاست.این قطار پرسرعت که هفت واگن دارد در آزمایشی که در نزدیکی کوههای فوجی انجام شد به سرعت خیره کننده 603 کیلومتر بر ساعت رسید و حدود 11 ثانیه در سرعت بیش از 600 کیلومتر بر ساعت حرکت کرد.این قطار 10 سانتی متر بالاتر از ریل قطار میگیرد و بوسیله نیروی مغناطیسی به جلو حرکت می‌کند.یوسوکازو اندو رئیس مرکز آزمایش ماگلو در جنوب توکیو به خبرنگاران گفت: هرچه سرعت قطار بیشتر میشود ثبات آن بیشتر می‌شود. فکر میکنم کیفیت سواری این قطار بهتر شده است.ژاپن قصد دارد در سال2027 فاصله 286 کیلومتری بین دو شهر توکیو و ناگویا یک قطار پرسرعت برقرار کند. سرعت این قطار 500 کیلومتر است که با این قطار در 40 دقیقه پیموده خواهد شد.انتظار می‌رود ژاپن تا سال 2045 بین دو شهر توکیو و اوزاکا قطار پرسرعت برقرار کند و فاصله این دو شهر ظرف یک ساعت و هفت دقیقه پیموده خواهد شد.اما هزینه ساخت این خطوط مغناطیسی نجومی است و تنها تا ناگویا حدود 100 میلیارد دلار برآورد می‌شود و بیش از 80 درصد مسیر باید تونلهای پرهزینه احداث شود.ژاپن قصد دارد فن آوری این قطار پرسرعت را صادر کند و به دنبال احیای اقتصاد خود از طریق صادرات زیرساخت است.

تاريخچه قطارهاي پرسرعت

در اين روز، يك قطار كوچك برقي توانست فاصله بين دو شهر «مارين فلد» و «زوسن» آلمان را روي خطوط ريلي با سرعت 203 كيلومتر در ساعت بپيمايد. اين قطار كوچك، اولين قطار سريع‌السير جهان بود؛ اما دسترسي شهروندان عادي به اين فناوري چند دهه به طول انجاميد.

امروزه برخي شهرها در اروپا و آسياي شرقي از قطارهاي سريع‌السير بهره مي‌برند. حداكثر سرعت معمول ثبت شده قطارهاي سريع‌السير در سال 2012 براي سامانه‌هاي فعال در كشورهاي ژاپن، تايوان، آلمان، ايتاليا و بريتانيا حدود 300 كيلومتر در ساعت، در اسپانيا 310 كيلومتر در ساعت و در فرانسه 320 كيلومتر در ساعت است. همچنين حداكثر سرعت معمول قطارها در چين برابر 341 كيلومتر بر ساعت است.

البته اين قطارها در حالت آزمايشي سرعتي فراتر از اين را نيز به دست آورده‌اند. بالاترين ركورد سرعت قطارهاي سريع‌السير دنيا، در فرانسه به دست آمد. قطار سريع‌السير فرانسوي TGV در حالت آزمايشي توانست سرعتي برابر 8/574 كيلومتر در ساعت را به خود اختصاص دهد. قطارهاي مغناطيسي نيز كه جزو قطارهاي سريع‌السير هستند و از فناوري بالاتري برخوردارند در كشور ژاپن به ركورد بالاتري دست يافتند و توانستند با سرعتي برابر با 581 كيلومتر در ساعت قلب جو زمين را بشكافند.

توجيه اقتصادي

قطارهاي سريع‌السير در مناطقي كه تراكم جمعيتي زياد است و بنزين نيز قيمت بالايي دارد، بهترين توجيه اقتصادي را دارد و از ساير انواع حمل و نقل با صرفه‌تر خواهد بود. با اين‌كه تعداد كمي از اين قطارها، گازوئيل يا ساير سوخت‌هاي فسيلي مصرف مي‌كنند، اما نيروگاه‌هايي كه برق مورد نياز اين قطارها را فراهم مي‌كنند بيشتر از سوخت فسيلي بهره مي‌برند. به اين ترتيب، اين قطارها از نظر مصرف انرژي بهينه هستند. حتي در مواردي كه نيروگاه‌هاي اين قطارها از نفت يا زغال‌سنگ استفاده مي‌كنند نيز صرفه اقتصادي آنها نسبت به حمل و نقل خودرويي مشهود است. قطارهاي سريع‌السير معمولا براي حمل مسافر طراحي مي‌شوند؛ البته در برخي از كشورها نظير فرانسه از اين سيستم براي جابه‌جايي بسته‌هاي پستي نيز استفاده مي‌شود.

مزيت قطارهاي سريع‌السير تنها به هزينه پايين‌تر آنها محدود نمي‌شود و از جنبه‌هايي متفاوت، نسبت به حمل و نقل هوايي از مزيت‌هايي برخوردارند. با اين‌كه سرعت اين قطارها كمتر از سرعت هواپيماهاي مسافربري است، اما ايستگاه‌هاي آنها معمولا در مركز شهر واقع شده‌اند، حال آن‌كه فرودگاه‌ها معمولا در فاصله‌اي بسيار دورتر از مركز شهر هستند. همچنين برخلاف سفرهاي هوايي، در ايستگاه‌هاي اين‌گونه قطارها، خبري از بازرسي وسايل و مدارك نيست و به ندرت به خاطر شرايط نامطلوب جوي با تاخير روبه‌رو مي‌شوند. همين مزاياي گسترده سبب شده تا پرواز بين برخي از شهرهاي اروپايي نظير پاريس ـ بروكسل، كلن ـ فرانکفورت و برخي شهرهاي ديگر برچيده شود. دسترسي به اينترنت و خطوط تلفن در اين قطارها سبب ايجاد جذابيت براي مسافرت با قطارهاي سريع‌السير نسبت به ساير روش‌هاي حمل و نقل شده است.يكي از انواع قطارهاي سريع‌السير كه از فناوري پيچيده‌تري بهره مي‌برد و به خاطر مزاياي فراوانش، توجه بسياري از كشورها را به خود جلب كرده، قطار مغناطيسي است.

 فناوري ساخت

فناوري استفاده شده در سامانه ريلي مغناطيسي (اعم از خود قطار و ريل مورد استفاده)، شباهت چنداني به حمل و نقل معمول و سنتي ريلي ندارد. در حال حاضر دو نوع فناوري متمايز براي ساخت اين‌گونه قطارها مورد استفاده قرار مي‌گيرد:

تعليق الكترومغناطيسي Electromagnetic Suspension يا EMS به نوعي فناوري اطلاق مي‌شود كه در آن آهن‌رباهاي الكتريكي موجود در بدنه قطار به شكل مغناطيسي جذب ريل (كه معمولا فولادي است) مي‌شود. با استفاده از سامانه‌هاي كنترل الكترونيكي كه مي‌توانند فاصله بين قطار و ريل را حفظ كنند، از تماس اين دو با هم جلوگيري مي‌شود. از آنجا كه گاهي ممكن است كنترل ميدان مغناطيسي با خطاهاي كوچكي روبه‌رو شود، امكان لرزش در واگن‌ها وجود دارد. ميدان مغناطيسي با توجه به بار قطار و ناهمواري‌هاي احتمالي ريل تغيير مي‌كند تا اين فاصله همچنان حفظ شود. لازم به ذكر است كه در اين فناوري ديگر نيازي به چرخ نيست.

از معايب اين فناوري مي‌توان به مشكلاتي كه ميدان مغناطيسي قوي آن براي مسافران ايجاد مي‌كند، اشاره كرد. اين ميدان مغناطيسي قوي سبب آسيب‌رساني به كارت‌هاي اعتباري مغناطيسي و همچنين ابزارهاي ذخيره اطلاعات (نظير هاردديسك) مي‌شود، لذا براي محافظت از آنها بايد از پوشش ضد مغناطيسي بهره گرفت. همچنين اين ميدان مغناطيسي اختلالاتي در دستگاه‌هاي مصنوعي ضربان‌ساز (قلب مصنوعي) ايجاد مي‌كند.

در تعليق الكتروديناميك Electrodynamic suspension يا EDS، از آهن‌رباهاي اَبَررساناي الكتريكي يا آهن‌رباهاي دائمي بسيار قوي استفاده مي‌شود. ميدان مغناطيسي توليد شده توسط اين آهن‌رباها در سيم يا ساير رساناهاي موجود در ريل، جريان الكتريكي القا مي‌كنند و به اين ترتيب نيروي دافعه ايجاد مي‌شود. يكي از مزاياي اين روش اين است كه در آن ميدان مغناطيسي ثابت بوده و برخلاف روش تعليق الكترومغناطيسي، نيازي به كنترل مداوم و تغيير ميدان مغناطيسي نيست. قطارهايي كه از اين فناوري استفاده مي‌كنند در سرعت‌هاي پايين، نياز به حركت روي چرخ دارند كه اين خود از معايب اين روش محسوب مي‌شود؛ اما در هر صورت اين روش، از تعليق الكترومغناطيسي به صرفه‌تر است.

البته روش سومي نيز بتازگي طراحي شده كه شايد در آينده‌اي نه چندان دور به كار گرفته شود. اين روش تعليق مغناطيسي ـ ديناميكي (magnetodynamic) يا MDS نام دارد. در اين روش يك رديف آهن‌رباي دائمي موجود در زير قطار سبب تعليق و فاصله گرفتن آن از ريل مي‌شود.

انرژي مورد استفاده در قطارهاي مغناطيسي، صرف شتاب بخشيدن به قطار مي‌شود.

قطار مغناطيسي انرژي دريافتي را صرف بلند شدن از روي ريل و ثابت كردن حركت مي‌كند. بيشتر انرژي مصرفي اين‌گونه قطارها، صرف غلبه بر مقاومت هوا مي‌شود. البته مي‌توان مقداري از انرژي مصرفي را با استفاده از فناوري نويني كه براي توليد انرژي از ترمز كردن وجود دارد، بازيابي كرد.قطارهاي مغناطيسي جذابيت‌هاي فراواني براي بسياري از كشورها داشته است و بسياري از آنها در حال بررسي امكان ايجاد سامانه ريلي مغناطيسي در كشور خود هستند. در اين ميان مي‌توان به كشورهايي نظير سوئيس، اندونزي، آلمان، ايالات متحده و پروتوريكو اشاره كرد.

با توجه به مزيت هاي فراوان اين سيستم حمل و نقل شايد بهتر باشد کشور عزيزمان نيز قدم هايي در اين راه بردارد.

پرواز بر روي ريل

قطارهاي مغناطيسي به نوعي از سامانه حمل و نقل ريلي اطلاق مي‌شود كه از ويژگي شناوري مغناطيسي (maglev يا magnetic Levitation)‌ استفاده مي‌كند. در اين شيوه، قطار با استفاده از ميدان مغناطيسي از ريل ويژه خود بلند شده و به جلو رانده مي‌شود و به اين صورت نيازي به تجهيزات قطارهاي معمولي نظير چرخ و محور نيست. قطارهاي مغناطيسي سريع‌تر و هموارتر از قطارهاي معمولي حركت مي‌كنند. يكي از باورهاي نادرستي كه در مورد قطارهاي مغناطيسي وجود دارد اين است كه اين قطارها روي تك‌ريل (منوريل) حركت مي‌كنند. در حالي كه اين‌گونه نيست و فقط برخي از قطارهاي مغناطيسي روي تك ريل جابه‌جا مي‌شوند.

اولين قطار مغناطيسي دنيا در سال 1984 در شهر بيرمنگام انگلستان راه‌اندازي شد. اين قطار مي‌توانست با سرعت 42 كيلومتر در ساعت فاصله بين فرودگاه بيرمنگام تا ايستگاه قطار اين شهر را طي كند. اما اين سامانه در سال 1995 به خاطر پاره‌اي از مشكلات بسته شد. در گذشته در شهر ونكوور كانادا و نيز شهرهاي برلين و هامبورگ آلمان نيز براي مدتي از اين شكل حمل و نقل استفاده مي‌شد، اما هر دو آنها بنا به دلايلي تعطيل شد.

در حال حاضر تنها دو سامانه حمل و نقل ريلي مغناطيسي براي استفاده عموم در دنيا در حال فعاليت است.

سال 2004، قطار مغناطيسي شانگهاي آغاز به كار كرد و سال 2005 نيز سامانه قطار مغناطيسي در ژاپن تاسيس شد. جالب اينجاست كه در سه ماه اول تاسيس سامانه قطار مغناطيسي در ژاپن، دو ميليون نفر از آن استفاده كردند. همچنين قرار است دو سامانه حمل و نقل مغناطيسي ديگر در چين و كره جنوبي راه‌اندازي شود.

پرسرعت ترين قطار هاي دنيا كه اكنون فعال هستند

ترين CRH380A

اين ترن چيني مي تواند مسیر شانگهای تا پکن را که 1030 کیلومتر فاصله دارند در مدت چهار ساعت 48 دقیقه طی کند . این ترن می تواند با سرعتی برابر با 480 کیلومتر بر ساعت ، 500 مسافر را جا به جا کند.

ترن TR-09

این ترن آلماني میتواند با سرعت 450 کیلومتر بر ساعت ریل های آلمان را در نوردد و مسافران را از کلن به فرانکفورت منتقل کند . این قطار مسیر 200 کیلومتری را تنها در نیم ساعت طی می کند . عده زیادی در آلمان این برای این مسیر سعی می کنند تا از این قطار استفاده کنند و وقت خود را در فرودگاه تلف نکنند.

ترن Shinkansen

از دیگر ترن های پر سرعت ، قطاری است که در ژاپن قرار دارد . این ترن با سرعت 443 کیلومتر بر ساعت حرکت می کند و می تواند مسیر 713 کیلومتری توکیو تا آموری را در سه ساعت و 10 دقیقه می رود

انجمن حمايت از قطارهاي پرسرعت در ايران