Sisteme integrate de conversie electromagnetică - Maglev

1. INTRODUCERE

În contextual actual când lumea este în continuă expansiune, transportul tradițional nu mai corepunde așteptărilor societății, în special în zonele suprapopulate. Transportul pe calea ferată este una dintre cele mai vechi și mai folosite opțiuni. Combustibilul folosit de-a lungul timpului pentru punerea în mișcare a trenului a evoluat odată cu timpurile. De la cărbuni și apă pentru trenurile cu abur, la motorină (de exemplu așa numitul tren “Săgeata albastră” din România), la curent electric (cea mai raspândită sursă de energie pentru transportul feroviar mondial actual), și până la cele mai moderne trenuri, care folosesc proprietățile câmpului magnetic pentru a se deplasa.

Dezvoltarea transportului pe căi ferate a început la sfârșitul secolului XVIII și deși stiința a evoluat, atât în domeniul transporturilor cât și în cea a materialelor, azi viteza medie a unui tren conventional nu depaseste cu mult viteza trenurilor de la acea vreme. Astfel, se poate spune că trenurile convenționale au atins limita dezvoltării datorită limitărilor materialelor utilizate atât pentru pentru roți cât și pentru calea de rulare.

În prezent tehnologia a adus îmbunătățiri majore, astfel încât azi trenurile au viteze care să le permită să concureze cu avioanele. Franța, Germania și Japonia au trecut la exploatarea trenurilor de mare viteză, care pot atinge viteze de pana la 300 - 400 de km/oră. Aceste îmbunătățiri au la bază modernizarea cailor de rulare, prin upgradarea materialelor folosite, dar și un realizarea unor sisteme de control superioare, astfel încât deplasara trenurilor cu viteze foarte mari să se facă în deplină siguranță. Cu toate acestea limitările impuse de factori obiectivi, printre aceștia cel mai important fiind energia dezvoltată datorită frecării face ca oamenii de știință să schimbe paradigma transportului pe cale ferată și să împingă oamenii de știință în a căuta noi tehnologice inovative pe care să le aplice în acest domeniu. Pe lângă limitările impuse de știiță să nu uităm că în prezent aceste trenuri au costuri de întretinere uriașe, devenind din punct de vedere economic din ce în ce mai greu de susținut.

Un tren cu levitatie magnetica, sau MAGLEV (MAGneticLEVitation), este un tren care utilizează caracteristicile câmpurilor magnetice puternice pentru a-și asigura sustenatia în același timp, sustentația și deplasarea. Spre deosebire de trenurile clasice, nu există contact cu șina, ceea ce reduce forțele de frecare și permite atingerea unor viteze foarte mari (anumite sisteme ajung la 550 km/h). Deoarece nu pot fi folosite cu infrastructura existentă, trenurile MAGLEV trebuie concepute de la 0. Termenul de MAGLEV nu se referă numai la vehicule, ci și la interacțiunea dintre acestea și calea de rulare. Această interacțiune este foarte importantă, fiecare componentă fiind proiectată în funcție de cealaltă pentru a crea și controla levitația magnetica.

Japonia (JR MAGLEV) și Germania (Transrapid) sunt deosebit de active în acest domeniu, investind foarte mult în cercetarea acestei tehnologii și ca urmare fiind deosebit de inovatoare. Una din aceste inovații constă în ridicarea trenului prin forțele de respingere și de atracție generate de magneți cu aceeași polaritate, respectiv cu polarități opuse. Trenul poate fi pus în mișcare de un motor liniar instalat pe șine sau pe vagon. Deși există sisteme de “plutire”, propulsie și frânare ușor diferite, principiul este același: cu ajutorul unor magneți foarte puternici se creează câmpuri magnetice care susțin trenul în aer (levitând la aproximativ 5-10 mm deasupra șinei) și îl propulsează cu viteze foarte mari.

Diferitele tehnologii MAGLEV sunt mai mult sau mai puțin asemănătoare, în funcție de producător. Liderii mondiali în domeniu sunt companiile germane Siemens și Thyssen Krupp cu sistemul Transrapid.