Repülünk vagy lebegünk?

Bár a mágneses lebegtetésű vasutak történelme közel százhúsz éves múltra tekint vissza, a világon mindössze néhány vonal üzemel, ráadásul többségük csak bemutató- vagy tesztpályaként. Sorozatunk előző részében a maglevek eddigi történetét tekintettük át, most pedig a technikával foglalkozunk.

A mágnesvasutakat leggyakrabban csak maglevként emlegetik, ez a szó a működési elvének angol megfelelőjéből, a magnetic levitation, azaz mágneses lebegtetésből ered. A mágnesvasutak tulajdonképpen nem is vasutak. A nagysebességű vonatoktól eltérően ezek a járművek képtelenek arra, hogy a nagyvasút acélsínjein közlekedjenek. A maglev nem osztja meg pályáját más járművekkel, a két rendszer nem átjárható.

A mágnesvasutak lebegtetésére kétféle technikát alkalmaznak. Az elektrodinamikus EDS (electro-dynamic suspension) és az elektromágneses EMS (electro-magnetic suspension) lényegében ugyanazon az elven alapul: az azonos pólusú mágnesek taszítják, míg az eltérő pólusúak vonzzák egymást. A dinamikus rendszer alapja a taszítás. A pályában elhelyezett elektromágnesek emelik meg és taszítják el maguktól a járművet, amely ez által mozgásba lendül.

Az EMS technológia ezzel szemben a vonzás elvén alapul. A járműben elhelyezett elektromágnesek lebegtetik és tartják pályán a járművet. Az EDS technikát a japán fejlesztésű JR-Maglev, az EMS-t a német Transrapid alkalmazza. Utóbbinak két változatával kísérleteztek, előbbinél a sztrator, utóbbinál a rotor tekercseit helyezték el a járműben.

Ennek a megértéséhez közelebbről meg kell ismernünk a mágneses mozgatás elméletét. Közismert, hogy a villamos forgógép forgórésze (a rotor) az állórészen (sztrator) belül keletkező elektromágneses mező hatására mozgásba lendül, ha feszültséget kapcsolunk rá. A konstrukció felépítéséből következik, hogy a mozgás körmozgás lesz, a forgórész egy tengely körül forog, és ezt a mozgási energiát aztán különféle hajtásrendszereken keresztül juttatják el a kerekekhez. A maglevet úgy kell elképzelni, mintha egy elektromotort síkba kiterítenénk. Az állórész palástja a pálya, fölötte a forgórész pedig a jármű. Az egymás fölött párhuzamosan elhelyezett elemek feszültség hatására ugyanúgy mozgásba lendülnek, de a hosszanti elhelyezésből következik, hogy a mozgás is hosszirányú lesz, a jármű előrefele fog megindulni.

Természetesen a mozgás irányát és sebességét is tudni kell kontrollálni, így a vonat tehát egy állandó pólusú mágnes, alatta a pálya pedig egy hosszú, kiterített elektromágneses tekercs, szinkronizáltan változó polaritással. A haladás sebessége a frekvencia változtatásával növelhető vagy csökkenthető. Induláskor a vonat végénél csak taszítóerőt gerjesztenek, hogy a szerelvény a megfelelő irányba induljon el. A lebegtetést a hajtástól független mágneses rendszer biztosítja, a járműoldali mágneseket a vonaton elhelyezett akkumulátorok táplálják. A jármű tehát tíz-tizenöt centire a vasbeton pályaszerkezet fölött lebeg. Nincsenek kerekek, nincs tengely, nincs váltó, nincs mozgó alkatrészű motor, és nincs áramszedő sem, ami a nagysebességű vasutaknál a mai napig az egyik legkényesebb pont. A karbantartási költsége tehát töredéke bármely más járműének.

A maglevek sebessége az ötszáz kilométer per órát is elérheti, hogyha a két állomás között elegendő távolság áll rendelkezésre. A jelenleg közforgalmat bonyolító magleveknek inkább csak presztízsszerep jut, a pár tíz kilométeres szakaszokon a végsebességüket sem tudják elérni a járművek. A hagyományos vasúti pályákhoz képest a maglevpályán nagyobb túlemelés mellett kisebb ívsugarak alkalmazhatóak, ráadásul a maximális emelkedése negyven- helyett százezrelékes lehet. Ez az új közlekedési ágazat inkább a repülésnek lehetne az alternatívája, mintsem a nagysebességű vasúti közlekedésnek.

Tény, hogy a jelenlegi közlekedési ágazatok közül a fajlagos szén-dioxid-kibocsátása a repülésnek a legnagyobb. Ezzel szemben a maglev károsanyag-kibocsátása akár nulla is lehet, hiszen a működéséhez szükséges energiát száz százalékban megújuló forrásokból, a víz, a szél vagy a Nap energiájából is nyerhetik. Mint a modern elektromos meghajtások, a maglev is képes a visszatápláló fékezésre. Bár a speciális pálya építési költségei magasak, még mindig kedvezőbbek egy repülőtér létesítésének költségeinél, arról nem beszélve, hogy egy maglevállomás sokkal kevesebb helyet foglal, mint egy nagy, nemzetközi repülőtér. Ráadásul több járművel nagyobb járatsűrűség érhető el.

Mikor a repülés nem lehetséges, a maglev a zárt pályájának köszönhetően akkor is üzemképes, nem zavarja a köd, az eső, a hó és az erős szél sem. Sőt a maglev zajterhelése is alacsonyabb, és az elektromos rendszer monoton búgása sokkal kevésbé zavaró, mint a repülőgépek turbináinak robaja vagy a vasúti kocsik kerekeinek zakatolása. Bár a maglev pályája szakaszokra osztott, és mindig csak az a rész van feszültség alatt, ahol a jármű tartózkodik, a működés elvéből következik, hogy a vonatok mindig azonos irányba, azonos sebességgel haladnak, így az utolérés és a szembemenesztés kizárható. A rendszert számítógép vezérli, a maglev teljesen automata. A pálya mellett nincsenek jelzőberendezések, a járműveken nincs vezető. Persze értelme se lenne, ilyen sebesség mellett az embernek nincs ideje cselekedni, ha bármi akadály kerül a pályára.

Összegzésként elmondhatjuk, hogy a mágneses lebegtetésű vasút úgy ötvözi magában a normál vasút és a repülés előnyeit, hogy azok legtöbb hátrányától mentes, ráadásul gazdaságosabban is üzemeltethető. És persze ne felejtsük el azt sem, hogy környezetbarát meghajtással rendelkezik.