قطار مگلو – سریع‌ترین قطار جهان

اگر اخیراً سری به فرودگاه‌ها زده باشد مطمئناً متوجه ازدحام جمعیت و شلوغی فرودگاه‌ها شده‌اید. با وجود تاخیرهای متعدد پروازها، سفر هوایی همچنان سریع‌ترین راه مسافرت برای مسافت‌های طولانی است. سفر هوایی صنعت حمل و نقل را در قرن اخیر متحول کرده است و این امکان را برای برای مسافران فراهم کرده که سفرهایی که تا قبل از این روزها و هفته‌ها به طول می‌انجانید، تنها در چند ساعت به پایان برسانند. تعداد کمی کشور در جهان وجود دارند که از قطار مغناطیسی به نام قطار مگلو استفاده می‌کنند. این قطارها به دلیل سرعت بالایی که دارند بسیار مورد توجه و شناخته شده هستند. مگلو (MAGLEV) مخفف کلمه شناور مغناطیسی (Magnetic Levitation) است. شناور مغناطیسی به این معنی است که قطار مگلو به جای استفاده از چرخها و ریل‌های فولادی سنتی، دارای یک فناوری جدید است که به کمک آن با استفاده از قوانین مغناطیسی، این قطار مغناطیسی روی سطح زیل‌های مخصوص شناور باقی می‌ماند.

تنها جایگزین‌های هواپیما اتومبیل، اتوبوس، کشتی و قطارهای سنتی هستند که با توجه به سرعت زیاد زندگی در عصر حاضر، چندان مناسب جامعه امروزی نسیتند. با این وجود یک روش حمل و نقل جدید جایگزین وجود دارد که می‌تواند درست مانند هواپیما که صنعت حمل و نقل را در قرن بیستم متحول کند که این روش همان قطار مگلو است. در این ایمن ترافیک مگ به بررسی طرز کارکرد قطار مغناطیسی مگلو، مزیت‌های آن و محل‌هایی که در آنها می‌توانید قطار مگلو را پیدا کنید می‌پردازیم. در مجموع سه مدل قطار مگلو یا قطار مغناطیسی وجود دارد که در ادامه به بررسی این سه مدل می‌پردازیم.

 قطار مگلو با فناوری تعلیق الکترومغناطیسی

اگر تا به حال به آهنربا بازی کرده باشید، متوجه خواهید شد که دو قطب هم‌نام یکدیگر را دفع و دو قطب ناهم‌نام یکدیگر را جذب می‌کنند. این اساس کار نیروی محرکه الکترومغناطیسی است. الکترومغناطیس هم مانند دیگر آهنرباها در جذب فلزات عمل می‌کند، با این تفاوت که قطب‌ها قابلیت تبدیل شدن به بکدیگر به صورت موقت را دارند. برای درک بهتر نیروی الکترومغناطیس تنها کافیست که دو سر یک سیم مسی را به دو قطب باتری متصل کنید.

با متصل کردن سیم و دو قطب باتری، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد خواهید کرد و با قطع کردن ارتباط سیم با یکی از قطب‌ها این نیرو از بین خواهد رفت. اتصال بین سیم مسی و قطب‌های آهنربا، اساس ایده ساده اما جالب قطار مگلو است. کارکرد قطار مغناطیسی مگلو متکی به سیستمی است که دارای سه بخش اصلی است

• یک منبع بزرگ انرژی الکتریکی
• ریل‌هایی از جنس سیم‌پیچ فلزی
• آهنرباهای بزرگ هدایت‌کننده متصل شده به زیر قطار

تفاوت بزرگ قطار مگلو و قطارهای سنتی در این است که قطار مگلو موتور ندارد. حداقل می‌توان گفت موتور به آن شکلی که ما می‌شناسیم و قطارهای سنتی را روی ریل‌های فلزی به دنبال خود می‌کشاند، در آن وجود ندارد. موتور قطار مغناطیسی نامرئی است و این قطار نیروی محرکه خود را به جای سوخت‌های فسیلی، از طریق نیروی مغناطیسی ایجاد شده به وسیله دیواره‌ها و سطح ریل‌های الکترومغناطیسی مخصوص تامین می‌کند.

طریقه کارکرد قطار مغناطیسی مگلو

سیم‌پیچ‌های مغناطیسه شده‌ای که در طول مسیر قرار دارد، نیروی مغناطیسی قابل توجهی را به صفحه‌های آهنربایی زیر قطار وارد می‌کنند که قطار مگلو را به ارتفاع 1 تا 10 سانتیمتر از سطح مسیر بلند می‌کند. بعد از بلند شدن قطار مغناطیسی از سطح مسیر، نیروی مغناطیسی درون سیم‌پیچ‌ها به شکلی اعمال می‌شود که قطار را در طول مسیر به حرکت در می‌آورد. جریان الکتریکی وارد شده به سیم‌یچ‌ها به صورت دائمی تغییر می‌کند و قطب‌های الکترومغناطیسی سیم‌پیچ‌ها را تغییر می‌دهد. این تغییر قطب‌ها، قطار را رو به جلو به حرکت در می‌آورد. میدان مغناطیسی ایجاد شده جلوی قطار، قطار را به سمت جلو می‌کشاند و نیروی ایجاد شده پشت قطار، قطار را به سمت جلو هول می‌دهد.

قطار مگلو روی هوا معلق باقی می‌ماند که اصطکاک را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد. از جهتی طراحی آیرودینامیک قطار به شکلی است که تا حد امکان اصطکاک هوا را نیز کاهش می‌دهد. به همین دلیل است که سرعت این قطار مغناطیسی از 500 کیلومتر در ساعت هم فراتر می‌رود. برای مقایسه می‌توان گفت که هواپیمای مسافربری بوئینگ 777 که برای پروازهای طولانی مدت استفاده می‌شود دارای بیشینه سرعت 905 کیلومتر در ساعت است. توسعه دهندگان این طرح ادعا می‌کنند که این قطار مغناطیسی می‌تواند مسافران را بین شهرهایی با فاصله 1700 کیلومتر با بیشینه سرعت 550 کیلومتر در ساعت جابه‌جا کند. به این ترتیب قطار مگلو می‌تواند فاصله بین پاریس تا رم را تنها در 2 ساعت طی کند.

بیشتر بخوانید : قطار بدون توقف

قطار مگلو در کجا وجود دارد؟

آلمان و ژاپن هر دو از توسعه دهندگان این طرح هستند و هر دو از قطار مگلو استفاده می‌کنند. با اینکه اساس کار هر دو کشور بر پایه یک طرح بنا شده است، کارکرد قطار مغناطیسی مگلو در هر دو کشور متفاوت است. مهندسان آلمانی سیستم تعلیق الکترومغناطیسی‌ای به نام ترنس رپید طراحی کرده‌اند. در این سیستم قسمت زیرین قطار دور یک مسیر هدایت کننده از جنس استیل پیچیده می‌شود. میدان مغناطیسی ایجاد شده در قسمت زیرین قطار که توسط صفحه‌های آهنربایی ایجاد می‌شود، قطار مگلو را به صورت دائمی، حتی زمانی که قطار مغناطیسی در حال حرکت نیست، به اندازه 1 سانتیمتر روی سطح مسیر هدایت کننده معلق نگه می‌دارد. آلمان با آزمایش کارکرد قطار مغناطیسی مگلو نشان داد که این قطار می‌تواند به راحتی همراه با ظرفیت کامل مسافران به سرعت 500 کیلومتر در ساعت برسد.

سیستم تعلیق الکترودینامیک

مهندسان ژاپنی از سیستم دیگری در قطار مگلو، برای رقابت با مدل آلمانی آن استفاده می‌کنند. در این قطارها از سیستم تعلیق الکترودینامیک استفاده می‌شود که اساس کار آن نیروی دافعه آهنرباهاست. تفاوت اساسی بین قطار مگلو ژاپنی و آلمانی این است که ژاپنی‌ها از آهنرباهای خیلی سرد و ابررسانا استفاده می‌کنند. این مدل از آهنرباها حتی بعد از قطع جریان برق هم می‌توانند جریان الکترومغناطیس را منتقل کنند. سیستم تعلیق مغناطیسی تنها زمانی که جریان برق وصل باشد می‌تواند نیروی مغناطیس را القا کند. با سرد نگه داشتن سیم‌پیچ‌ها می‌توان تا حد زیادی در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد. با این حال استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده می‌تواند بسیار هزینه‌بر باشد.

تفاوت دیگر کارکرد قطار مگلو ژاپنی و آلمانی در ارتفاع معلق ماندن قطار است. کارکرد قطار مغناطیسی مگلو ژاپنی به این شکل است که 10 سانتیمتر از سطح مسیر هدایت‌کننده فاصله می‌گیرد. یکی از ضعف‌های قطار مگلو ژاپنی این است که این قطار تا رسیدن به سرعت 100 کیلومتر در ساعت که به شکل کامل از سطح مسیر هدایت‌کننده فاصله می‌گیرد، باید روی چرخهای پلاستیکی حرکت کند. مهندسان ژاپنی معتقدند که این چرخ‌ در صورت قطع برق نقش مهمی در هدایت و ایمنی قطار خواهند داشت. در حالی که قطار مگلو آلمانی از یک سیستم پشتیبانی انرژی برای مواقع اضطراری بهره می‌برد. در ضمن مسافران به وسیله یک صفحه محافظتی از قرار گرفتن در میدان مغناطیسی قدرتمند آهنرباها در امان می‌مانند.

درباره سیستم حمل و نقل ریلی در ژاپن در ایمن ترافیک مگ بیشتر بخوانید.

مسیر قطار مگلو

مسیر قطار مگلو از مدارهای کوتاه الکتریکی تشکیل شده است. این مدارها مانند پله‌های یک نردبان روی سطح مسیر قرار گرفته‌اند و با حرکت قطار نیروی مغناطیسی ایجاد شده قطار را بر روی سطح مسیر معلق می‌کند. به مسیرهای مغناطیسی جدید که برای قطار مگلو استفاده می‌شود مسیر القایی می‌گویند که دارای دو مدل متفاوت به نام‌های مسیر القایی 1 و 2 است. مسیر القایی 1 برای سرعت‌های بالا و مسیر القایی 2 برای سرعت پایین کاربرد دارد. مسیرهای القایی جدید قابلیت تعلیق و پایداری بیشتری را برای قطار مگلو ایجاد می‌کنند. به محض رسیدن سرعت قطار تنها به چند کیلومتر در ساعت، ارتفاع آن از سطح مسیر به حدود 2.5 سانتیمتر می‌رسد. در گذشته از آهنرباهای دائمی استفاده نمی‌شد، چرا که دانشمندان معتقد بودند آهنرباهای دائمی نمی‌توانند قطار مگلو را به اندازه کافی از سطح مسیر بلند کنند.

بیشتر بخوانید : معرفی طولانی ترین تونل جهان

با اینکه کارکرد قطار مغناطیسی مگلو چندان طرح جدیدی نیست و به حدود یک قرن پیش برمی‌گردد، اما اولین قطار مغناطیسی مگلو در سال 2002 در شانگهای چین شروع به کار کرد. این قطار مگلو توسط مهندسان آلمانی طراحی شده بود. این قطار مگلو یک سال بعد، در دسامبر 2003 شروع به جا‌به‌جای مسافران کرد. این قطار بین ایستگاه‌های فرودگاه و لیانگ‌یانگ در مرکز شهر که 30 کیلومتر فاصله دارند فعالیت می‌کند و این مسافت را با سرعت 430 کیلومتر در ساعت تنها در مدت 10 دقیقه طی می‌کند. طی کردن این مسافت با تاکسی حدوداً 1 ساعت زمان می‌برد.

کارکرد قطار مغناطیسی مگلو بسیار ساده و در عین حال جالب توجه است و طی کردن مسافت‌های طولانی در زمان خیلی کوتاه می‌تواند دریچه‌ای رو به آینده صنعت حمل و نقل باز کند. امروزه از قطار مگلو در بسیاری از کشورها استفاده می‌شود و این سیستم حمل و نقل به یکی از پرطرفدارترین راه‌های مسافرت برای مسافران تبدیل شده است.