Le basi dei treni levitati magnetici (Maglev)

La levitazione magnetica (levitazione magnetica) è una tecnologia di trasporto relativamente nuova in cui i veicoli senza contatto viaggiano in sicurezza a velocità comprese tra 250 e 300 miglia all'ora o più mentre sono sospesi, guidati e spinti sopra una guida da campi magnetici. La guida è la struttura fisica lungo la quale vengono levitati i veicoli a levitazione magnetica. Sono state proposte varie configurazioni di guide, ad es. A forma di T, a U, a Y e a trave, realizzate in acciaio, cemento o alluminio.

Esistono tre funzioni principali di base della tecnologia maglev: (1) levitazione o sospensione; (2) propulsione; e (3) orientamento. Nella maggior parte dei progetti attuali, le forze magnetiche vengono utilizzate per eseguire tutte e tre le funzioni, sebbene sia possibile utilizzare una fonte di propulsione non magnetica. Non esiste consenso su un progetto ottimale per eseguire ciascuna delle funzioni primarie.

Sistemi di sospensione

La sospensione elettromagnetica (EMS) è un attraente sistema di levitazione della forza con cui gli elettromagneti sul veicolo interagiscono e sono attratti dalle rotaie ferromagnetiche sulla guida. Lo SME è stato reso pratico dai progressi nei sistemi di controllo elettronico che mantengono il traferro tra veicolo e guida, impedendo così il contatto.

Le variazioni del peso del carico utile, dei carichi dinamici e delle irregolarità della guida sono compensate modificando il campo magnetico in risposta alle misurazioni del traferro del veicolo / della guida.

La sospensione elettrodinamica (EDS) impiega magneti sul veicolo in movimento per indurre correnti nella guida. La forza repulsiva risultante produce supporto e guida intrinsecamente stabili poiché la repulsione magnetica aumenta man mano che diminuisce la distanza tra veicolo / guida. Tuttavia, il veicolo deve essere dotato di ruote o altre forme di supporto per il "decollo" e l '"atterraggio" poiché l'EDS non levita a velocità inferiori a circa 25 mph. EDS ha progredito con progressi nella tecnologia dei magneti criogenici e superconduttori.

Sistemi di propulsione

La propulsione "a statore lungo" che utilizza un avvolgimento del motore lineare alimentato elettricamente nella guida sembra essere l'opzione preferita per i sistemi a levitazione magnetica ad alta velocità. È anche il più costoso a causa dei maggiori costi di costruzione della guida.

La propulsione "a statore corto" utilizza un avvolgimento a motore lineare a induzione (LIM) a bordo e una guida passiva. Mentre la propulsione a statore corto riduce i costi di guida, la LIM è pesante e riduce la capacità di carico utile del veicolo, con conseguenti costi operativi più elevati e un potenziale di reddito inferiore rispetto alla propulsione a statore lungo. Una terza alternativa è una fonte di energia non magnetica (turbina a gas o turbopropulsore) ma anche questo comporta un veicolo pesante e una riduzione dell'efficienza operativa.

Sistemi di guida

La guida o lo sterzo si riferiscono alle forze laterali necessarie per far seguire al veicolo la guida. Le forze necessarie sono fornite in modo esattamente analogo alle forze di sospensione, attraenti o repulsive. Gli stessi magneti a bordo del veicolo, che forniscono l'ascensore, possono essere utilizzati contemporaneamente per la guida o possono essere usati magneti di guida separati.

Maglev e trasporto negli Stati Uniti

I sistemi Maglev potrebbero offrire un'interessante alternativa di trasporto per molti viaggi sensibili al tempo di 100-600 miglia di lunghezza, riducendo così la congestione di aria e autostrade, l'inquinamento atmosferico e l'uso di energia, e rilasciando slot per un servizio più efficiente a lungo raggio negli aeroporti affollati. Il valore potenziale della tecnologia maglev è stato riconosciuto dall'Intermodal Surface Transportation Efficiency Act del 1991 (ISTEA).

Prima del passaggio dell'ISTEA, il Congresso aveva stanziato 26,2 milioni di dollari per identificare i concetti del sistema maglev da utilizzare negli Stati Uniti e per valutare la fattibilità tecnica ed economica di questi sistemi. Gli studi erano anche diretti a determinare il ruolo del maglev nel migliorare il trasporto interurbano negli Stati Uniti. Successivamente, sono stati stanziati ulteriori 9,8 milioni di dollari per completare gli studi NMI.

Perché Maglev?

Quali sono gli attributi di maglev che lodano la sua considerazione da parte dei pianificatori dei trasporti?

Viaggi più rapidi: un'alta velocità di picco e un'elevata accelerazione / frenata consentono velocità medie da tre a quattro volte il limite di velocità dell'autostrada nazionale di 65 mph (30 m / s) e un tempo di percorrenza da porta a porta inferiore rispetto alla ferrovia o all'aria ad alta velocità (per viaggi a circa 300 miglia o 500 km). Sono possibili velocità ancora maggiori. Maglev riprende da dove la ferrovia ad alta velocità si interrompe, consentendo velocità da 250 a 300 mph (da 112 a 134 m / s) e superiori.

Maglev ha un'alta affidabilità e meno suscettibile alla congestione e alle condizioni meteorologiche rispetto ai viaggi aerei o autostradali. La variazione rispetto alla pianificazione può durare in media meno di un minuto in base all'esperienza ferroviaria ad alta velocità all'estero. Ciò significa che i tempi di connessione intra e intermodale possono essere ridotti a pochi minuti (anziché mezz'ora o più richiesti con le compagnie aeree e l'Amtrak al momento) e che gli appuntamenti possono essere programmati in modo sicuro senza dover considerare i ritardi.

Maglev dà l'indipendenza dal petrolio - rispetto all'aria e all'auto a causa del fatto che Maglev è alimentato elettricamente. Il petrolio non è necessario per la produzione di elettricità. Nel 1990, meno del 5 percento dell'elettricità della Nazione proveniva dal petrolio, mentre il petrolio utilizzato dalle modalità aerea e automobilistica proviene principalmente da fonti straniere.