Lewitujące pociągi. Jak działa Maglev?

Coraz więcej państw przekonuje się do szybkich kolei, jednak powstające na całym świecie linie są z reguły budowane z myślą o tradycyjnych pociągach. Kolej magnetyczna, mimo swoich zalet, ze względu na koszty pozostaje w skali świata ciekawostką. Warto jednak poznać technologię, która za nią stoi. Jak działa Maglev?

Coraz więcej państw przekonuje się do szybkich kolei, jednak powstające na całym świecie linie są z reguły budowane z myślą o tradycyjnych pociągach. Kolej magnetyczna, mimo swoich zalet, ze względu na koszty pozostaje w skali świata ciekawostką. Warto jednak poznać technologię, która za nią stoi. Jak działa Maglev?

Odległe początki

Kolej magnetyczna wbrew pozorom nie jest współczesnym wynalazkiem. Jej historia sięga początku XX wieku. W 1905 roku niemiecki wynalazca Alfred Zehden uzyskał patent na silnik liniowy i zastosowanie go do napędzania pociągów.

Droga od opracowania odpowiedniego napędu do powstania działających prototypów była jednak bardzo długa. W latach 30. powstały wprawdzie w Niemczech plany budowy kolei magnetycznej, jednak dopracowanie technologii wymagało czasu, a wybuch wojny przekreślił dalsze eksperymenty z nowym rodzajem napędu.

Ślepe zaułki

Działający i dający się zastosować w praktyce silnik liniowy zbudował za to w 1940 roku profesor Eric Laithwaite z londyńskiego Imperial College. W kolejnych latach udoskonalał swój pomysł. W latach 60. opracował projekt o nazwie Tracked Hovercraft.

Była to dość osobliwa hybryda, łącząca technologie znane z kolei magnetycznej z poduszkowcem, a jej istotną zaletą miała być tania w budowie infrastruktura. Pociąg miał się poruszać wzdłuż lekkiego toru, który można było budować znacznie szybciej i taniej niż w przypadku klasycznej linii kolejowej.

Na podobną technologię postawili również Francuzi, eksperymentując z systemem transportowym o nazwie Aérotrain. W obu przypadkach – choć od strony technicznej rozwiązano to inaczej – chodziło dokładnie o to samo: pojazdy miały poruszać się bez fizycznego kontaktu z torem, dzięki czemu podczas jazdy musiałyby pokonywać jedynie opór powietrza.

Początkowo efekty prac były bardzo obiecujące, a we Francji wybudowano nawet 18-kilometrowy odcinek trasy Aérotrain, na której testowany pociąg rozpędził się do imponujących 417 kilometrów na godzinę. Oba projekty po kilkunastu latach rozwoju uznano jednak za nieperspektywiczne i anulowano. Dlaczego?

Odpychanie i przyciąganie

Problemy, które w przypadku obu projektów usiłowano rozwiązać za pomocą poduszek powietrznych, okazały się łatwiejsze do pokonania dzięki magnesom, a konkretnie technologiom o nazwie EDS i EMS (kolejna, o nazwie Inductrack, jest rozwijana z myślą o rozpędzaniu przyszłościowych statków kosmicznych). Choć w każdym z przypadków mamy do czynienia z koleją magnetyczną, a w mediach wszystkie tego typu pociągi są zazwyczaj określane jako Maglev, to technologie różnią się od siebie.

EDS (Maglev) to japoński wynalazek, a pociąg unosi się dzięki magnesom odpychającym go od toru. Odległość pomiędzy pojazdem i torem jest w tym przypadku stosunkowo duża, ale podczas rozpędzania i hamowania pociąg musi opierać się na dodatkowych kołach.

W przypadku rozwijanej w Niemczech technologii EMS (Transrapid) podwozie pociągu jest ukształtowane w taki sposób, by sięgać pod tor, i jest do niego przyciągane, co unosi cały pociąg. Co istotne, odległość między pojazdem a torem jest bardzo mała i wymaga stałej kontroli podczas jazdy. W systemie Transrapid w pociągu nie trzeba instalować dodatkowych kół.

W obu przypadkach z boku torów znajdują się magnesy utrzymujące pociąg we właściwej pozycji, a w pociągu nie ma silnika - przemieszcza go pole magnetyczne.

Nieliczne wdrożenia

Prace nad rozwojem pociągów korzystających z obu tych technologii prowadzono intensywnie od lat 70., jednak przypadki komercyjnego wdrożenia kolei magnetycznej są bardzo nieliczne. Pierwszą linię uruchomiono na początku lat 80. w Wielkiej Brytanii, ale nie była to szybka kolej, tylko wagoniki obsługujące 600-metrową trasę na lotnisku w Birmingham.

Kolejną trasę zbudowano w Niemczech, gdzie linia łącząca Dörpen i Lathen liczyła aż 31 kilometrów. Formalnie był to odcinek służący testom technologii Transrapid, jednak z prędkością 420 kilometrów na godzinę kursowały po nim również pociągi wożące pasażerów. W 2006 roku doszło tam jednak – z winy człowieka – do wypadku, w którym zginęły 23 osoby. Gdy w 2011 skończyła się licencja na użytkowanie tej trasy, zamknięto ją i przeznaczono do rozbiórki.

Podobny los spotkał berlińską automatyczną kolej miejską M-Bahn, która kursowała w latach 1989-1991 na trasie o długości 1,6 kilometra i obsługiwała trzy przystanki. Tylko 85 proc. masy wagonu było wspierane przez lewitację magnetyczną, a 15 proc. spoczywało na tradycyjnych kołach. W tym przypadku trasę zlikwidowano ze względu na upadek muru berlińskiego i konieczność reorganizacji transportu w mieście.

Obecnie w komercyjnej eksploatacji znajdują się tylko trzy linie kolei magnetycznej. Pierwsza z nich – Linimo – korzysta z technologii Maglev i obsługuje w Japonii 9-kilometrową trasę, po której pociąg porusza się z prędkością około 100 km/h.

Druga trasa to zbudowana przez niemieckie firmy Shanghai Maglev Train, opierająca się na technologii Transrapid i obsługująca 30-kilometrową trasę w Szanghaju. Trzecia, rzadko wspominana trasa znajduje się w Daejon, w Korei Południowej i ma zaledwie kilometr długości. W najbliższej przyszłości ma zostać uruchomiony 6-kilometrowy odcinek łączący miasto z lotniskiem, po którym pociąg będzie się poruszał z prędkością 110 km/h.

Częściowo odpowiadają za to wysokie koszty. Analizy wskazują, że dochody uzyskiwane ze sprzedaży biletów po akceptowalnych cenach nie są w stanie zwrócić kosztów inwestycji nawet przez cały cykl życia pojazdów, sięgający 40 lat. Jedyną dochodową linią jest Linimo, co wynika z faktu, że pociąg kursuje z niewielką prędkością po krótkiej trasie z kompletem pasażerów.

Jest jednak druga strona medalu. Wbrew oczekiwaniom sprzed kilkudziesięciu lat koleje magnetyczne nie mają miażdżącej przewagi nad tradycyjnymi. Są od nich tylko minimalnie szybsze, a zarazem znacznie droższe w budowie i eksploatacji, ale też nieco cichsze i mniej uciążliwe dla otoczenia. Mimo wszystko z marzeniami o dalekich podróżach Maglevem trzeba zatem wstrzymać się do czasu, aż stosowana w nim technologia będzie znacznie tańsza.