قطار مغناطیسی معلق چگونه حرکت می کند؟

در حال حاضر سریعترین سیستم حمل و نقل عمومی را می توان هواپیما محسوب کرد که قادر است مسافت های طولانی و بین قاره ای را با سرعت زیادی طی کرده و مسافران، محموله های مختلف و … را جا به جا کند. در سال های اخیر با پیشرفت فناوری قطارهای مغناطیسی شناور در هوا یا مگلو، گزینه دیگری نیز برای سفر با سرعت بسیار بالا و در مسافت های طولانی طی زمانی کوتاه؛ به سایر گزینه های حمل و نقل اضافه شده که اگر چه هنوز به طور کامل در سراسر جهان رایج نشده و تجربه زیادی از استفاده آن وجود ندارد اما از نظر سرعت حرکت مشابه هواپیما بوده و هزینه های استفاده و نگهداری از آن بسیار کمتر از هواپیما محسوب می شود.

سیستم مگ لو با بهره گیری از میدان مغناطیسی که بین قطار و هادی راه ایجاد می گردد، در فاصله اندکی از خط معلق مانده و در طول آن به حرکت در می آید. در قطارهای مغناطیسی به دلیل عدم تماس فیزیکی بین قطار و خط آهن، اصطکاک تماسی وجود ندارد. فناوری مگلو نقطه اشتراکی با خطوط ریلی نداشته و تاسیسات آن کاملا باید بطور مجزا طراحی و ساخته شود. این قطارها با شکل خاص آیرودینامیک خود دارای سرعت بسیار بالایی هستند.

این قطارها با نام مگلو (maglev trains) شهرت داشته و کمابیش استفاده از آن در گوشه و کنار دنیا رایج شده است.  سیستم مگ لو با بهره گیری از میدان مغناطیسی که بین قطار و هادی راه ایجاد می گردد، در فاصله اندکی از خط معلق مانده و در طول آن به حرکت در می آید. در قطارهای مغناطیسی به دلیل عدم تماس فیزیکی بین قطار و خط آهن، اصطکاک تماسی وجود ندارد. فناوری مگلو نقطه اشتراکی با خطوط ریلی نداشته و تاسیسات آن کاملا باید بطور مجزا طراحی و ساخته شود. این قطارها با شکل خاص آیرودینامیک خود دارای سرعت بسیار بالایی هستند. از دیگر ویژگی های این قطار می توان به عدم وجود لرزه و تکان در بدنه آن اشاره کرد. در حقیقت در این مدل از قطارها ، نیروی مغناطیس موجب شناور شدن قطار و حرکت بدون لرزش آن رو به جلو می شود.

انواع قطارهای مغناطیسی شناور

قطارها ماگلو در انواع سرعت کند، متوسط و سریع رده بندی و ساخته می شوند که در گروه قطارهای با سرعت متوسط رو به پایین ، حداکثر سرعت آن 100 کیلومتر در ساعت بوده و در قطارهای سریع آن حداکثر سرعت 580 تا 600 کیلومتر در ساعت تخمین زده می شود. اولین طرح قطار مغناطیسی را رابرت گدار در نوامبر سال 1909 میلادی مطرح کرد. وی در طرح خود پیشنهاد کرد که بین شهر بوستون و نیویورک تونلی ایجاد شود که در آن قطارهای معلق در یک خلاء جزئی با نیروی مغناطیسی به حرکت در آیند. البته امروزه چین را می توان پیشرو ترین کشور در زمینه طراحی، ساخت و استفاده از قطارهای مگلو دانست. اولین سامانه راه اندازی شده مگلو در شانگهای چین نیز در اول دی ماه سال 1383  فعالیت خود را  در مسیری به طول سی کیلومتر بین بخش تجاری شانگهای و فرودگاه بین المللی پودونگ آغاز کرد . 

در سال های اخیر نیز طی یکی از برنامه های آزمایشی، گروه قطارهای با سرعت متوسط رو به پایین مورد آزمایش قرار گرفت که به  سرعت 100 کیلومتر در ساعت دست پیدا کرد. قابل ذکر است که این قطار آزمایشی با طول 48 متر، دارای سه واگن بوده که ظرفیت 363 نفر را داشته است.

اگرچه قطارهای مگلو قابلیت دسترسی به سرعت های بسیار زیاد را دارند اما همه نمونه های به این صورت نبوده و برخی از نمونه های طراحی شده برای مصارف شهری، با سرعت بسیار کمتری حرکت می کنند. برای نمونه در سال گذشته میلادی  یک نمونه آزمایشی قطارهای معلق با نیروی محرکه باتری های لیتیومی در چین تحت آزمایش قرار گرفت. این قطارها با حداکثر سرعت 60 کیلومتر حرکت کرده، فاقد آلاینده های جوی بوده و به محیط زیست آسیبی نمی رساند.

ژای وان مینگ طراح ارشد این پروژه و استاد دانشگاه جیائوتونگ در رابطه با ویژگی های منحصر به فرد نسل جدید قطارهای معلق در چین گفت: این قطارهای شهری که فاقد آلاینده های جوی هستند می تواند بخش بزرگی از ترافیک شهری را کاهش داده و همچنین در بهبود هوای کلان شهرها تاثیرگذار باشد. هر واگن این قطارهای معلق قادر به حمل یک صد و بیست مسافر است.

کارشناسان با توجه به آزمایش موفقیت آمیز این قطارها اعلام کردند؛ هزینه ساخت یک کیلومتر از قطارهای معلق در حدود یک پنجم تا یک هشتم هزینه ساخت قطارهای شهری زیر زمینی است. از سوی دیگر باتری های لیتیومی استفاده شده در این قطارها نیز ضرری برای محیط زیست نخواهد داشت. در پایان سال 2015 میلادی چین تلاش دیگری برای پیشبرد و توسعه این سیستم انجام داده و خط جدید قطارهای مغناطیسی این کشور آغاز به فعالیت کرده و دو منطقه چانگ شا، مرکز استان هونان را به فرودگاه هوانگ هوا  متصل کرد. فاصله این دو نقطه 18 و نیم کیلومتر است و در یک سفر آزمایشی نمونه قطارهای سرعت متوسط رو به پایین آن ، ده دقیقه زمان برای حرکت از چانگ شاو و رسیدن به فرودگاه صرف شد.

البته همه موارد کاربردی قطارهای مگلو در چین محدود به قطار هایی با سرعت کم نبوده و قطار مغناطیسی شناور شانگهای به گونه ای طراحی شده که می تواند با سرعت 431 کیلومتر در ساعت حرکت کند.

در گوشه دیگر دنیا و کشور ایالات متحده آمریکا، پروژه مشابهی به نام هایپر لوپ در حال اجرا است که در نیمه دوم سال گذشته میلادی به طور رسمی مورد آزمایش قرار گرفت. این قطار سریع السیر توسط شرکت اسپیس ایکس طراحی شده و در آزمایش رسمی انجام شده، قطار سورتمه ای شکلی به طول 91 و نیم متر روی ریل مخصوص قرار گرفته و به حرکت درآمد.

به گفته طراحان و سازندگان این پروژه، وسیله نقلیه فوق الذکر مانند یک غلاف روی ریل حرکت کرده و می تواند به سرعت بسیار بالائی دست پیدا کند. طراح این پروژه اعتقاد دارد آن ها در مسیر درستی حرکت کرده و به زودی نواقص و مشکلات این فناوری جدید بر طرف خواهد شد.در این آزمایش ، هایپر لوپ تنها توانست به سرعت 187 کیلومتر در ساعت رسیده و در انتهای مسیر به کمک تپه ای شنی متوقف شود. البته پس از این آزمایش اولیه؛  مدیر و موسس شرکت مشهور بم بورگان اعلام کرد: این آزمایش نشان داد که پروژه از نظر سخت افزاری و نرم افزاری در مسیر درستی حرکت می کند. هدف طراحان این پروژه رسیدن به سرعت 400 مایل برابر با 643 کیلومتر در ساعت طی تنها دو ثانیه است. ما امیدواریم که آزمایش اصلی و نهائی خود را تا پایان سال جاری انجام دهیم.

مزایا و معایب

این قطارها دارای مزایا و معایب مختلفی بوده و به همین دلیل طرفداران و مخالفان زیادی در سراسر دنیا در رابطه با این فناوری وجود دارند. ركورد سرعت مگلو در ژاپن به 581 كیلومتر بر ساعت با سرنشین نیز رسیده است. میزان انرژی مصرفی این قطارها نیمی از انرژی مورد نیاز هواپیما بوده و تقریبا همان بازدهی را دارد. در حال حاضر اصلی ترین مشکلی که سیستم های عادی راه آهن دارند، فرسودگی چرخ ها، آلودگی صوتی و محیطی و محدودیت های حرکتی است در حالی که این مشکلات در سیستم قطارهای معلق بر طرف شده و قطارهای ماگلو با استفاده از  سیستم های تعلیق مغناطیسی غیرتماسی، هدایت كننده و رانشی حرکت می کنند. از سوی دیگر مگلو شرایط راحت و مناسبی را برای مسافرین ایجاد می کند چرا که عدم وجود تماس بین قطار و خط، لغزش حرکت قطار را جذب کرده و موجب آسایش بیشتر مسافرین می شود. مسافران در این وسیله نقلیه با وجود سرعتی بالا، نسبت به سیستم های حمل و نقل دیگر ایمن تر هستند. همچنین به علت بالاتر بودن هادی راه نسبت به سطح زمین (در هادی راه نوع مرتفع)، این اطمینان حاصل می شود كه هیچ گونه مانعی بر سر راه وجود نخواهد داشت. ركوردهای ایمنی بدست آمده از قطارهای مگ لوی که تا به حال مورد بهره برداری قرار گرفته اند و مسافران را به مقاصد خود جابجا نموده اند، بیانگر عدم وجود خسارات جانی بوده است. بر خلاف دیگر وسایل حمل و نقل، به دلیل استفاده از انرژی الکتریکی(برق)، هیچ گونه آلودگی هوا در مسیر حرکت قطار مگ لو وجود نخواهد داشت.

با وجود موارد فوق، معایب مختلفی نیز در رابطه با این قطار ها وجود دارد که نخستین و مهمترین آن بالا بودن هزینه ساخت و راه اندازی اولیه است. از سوی دیگر هنوز تجربه استفاده از این قطارها در سطح گسترده وجود نداشته و البته در سرعت بالا برای افراد بیرون از قطار و ساکنین مجاور مسیر حرکت؛ سر و صدای بسیار زیاد و آزار دهنده ای تولید می کند. یکی از دیگر مواردی که در رابطه با معایب این قطارها مطرح می شود، احتمال مضر بودن امواج مغناطیسی آن است که  حتی در کشور چین موجب شده تا به طور موقتی طرح گسترش این شبکه قطار توسط دولت چین متوقف شود و دلیل آن نیز ترس مردم از امواج مغناطیسی بود که کسی نتوانست مضر یا بی ضرر بودن آن را به اثبات برساند. در طول تاریخ محدود استفاده از این فناوری یک مورد سانحه نیز به ثبت رسیده است که در سال 2006 و در کشور آلمان رخ داد. در این سانجه یک قطار مگلو با یک واگن خدماتی برخورد کرده و 20 نفر کشته شدند. بررسی های بعدی نشان می داد که این سانحه ناشی از قصور و خطای انسانی بوده و ارتباطی به فناوری قطارهای معلق ندارد.

در این ویدئو به طور مختصر با نحوه عملکرد این قطارها آشنا می شوید.

گزارش: احسان محمدحسینی

No tags for this post.