רכבת ריחוף מגנטי
רכבת ריחוף מגנטי (נקראת גם רכבת מגלב, MAGLEV באנגלית; הלחם של המילים Magnetic Levitation) היא רכבת המרחפת מעל המסילה ללא שימוש בגלגלים ומונעת באמצעות כוח אלקטרומגנטי.
באפריל 2015, קבעה הרכבת את שיא העולם במהירות לרכבות, כאשר הצליחה לנוע במהירות של 603 קילומטר לשעה. השיא הקודם נקבע בשנת 2003 ועמד על 581 קילומטרים לשעה[1].
טכנולוגיה עריכה
רכבות הריחוף המגנטי נעות באמצעות מגנטים ואלקטרומגנטים, הנמצאים על המסילה ועל המרכב עצמו (הרכבת). האלקטרומגנטים משנים את מצבם בהתאם להוראות הנהג, ויוצרים כוחות הדוחפים או מושכים את הרכבת בהתאם.
קיימים שני סוגים עיקריים של טכנולוגיית הריחוף המגנטי:
- משיכה אלקטרומגנטית - ElectroMagnetic Suspension - EMS - טכנולוגיה זו משתמשת בכוח המשיכה המגנטית מתחת למסילה על מנת לדחוף את הרכבת כלפי מעלה.
- דחייה אלקטרודינמית - ElectroDynamic Suspension - EDS - טכנולוגיה זו משתמשת בכוח הדחייה שנוצר בין שני מגנטים על מנת להרחיק את הרכבת מהמסילה.
משיכה אלקטרומגנטית עריכה
במערכות ה-EMS כיום, הרכבת מרחפת מעל מסילת פלדה. אל הרכבת מחוברים אלקטרומגנטים המכוונים אל תחתית המסילה. ה-EMS משתמשת במערכת אלקטרונית הקרויה Feedback Control על מנת לשמור על מרחק קבוע בין הרכבת למסילה.
דחייה אלקטרודינמית עריכה
במערכת ה-EDS המסילה והרכבת מפעילות שדות מגנטיים כשהרכבת מרחפת על ידי הכוח הדוחה בין השדות. במערכת זו השדה המגנטי ברכבת נוצר על ידי אלקטרומגנטים הפועלים בעזרת מוליכות על או לחלופין על ידי מגנטים קבועים. הכוח המגנטי הדוחה במסילה נוצר על ידי השראה אלקטרומגנטית המושרת בתיילים הנמצאים במסילה.
השוואה עם רכבות קונבנציונליות עריכה
הבדלים בין רכבות קונבנציונליות ונסיעות מגלב:
- מהירות: רכבת ריחוף מגנטי יכולה לפעול במהירות גבוהה יותר מן הרכבות הנפוצות הנוסעות על גלגלים, והיא מגיעה למהירויות גבוהות ביותר (בניסוי שנערך ביפן באפריל 2015 נקבע שיא של 603 קמ"ש[1]).
- עלות בנייה: בניית המסילה יקרה יחסית לרכבות רגילות, והדיוק חייב להיות גבוה מאוד. בניגוד לרכבות מהירות קונבנציונליות שיכולות לנסוע על פסי רכבת רגילים, לרכבת הריחוף יש לבנות מחדש את כל המסילה.
- תחזוקה: כיוון שלרכבת זו אין חלקים מכניים כמו גלגלים, מסבים וסרנים, ואין חיכוך ישיר, רמת הבלאי נמוכה יחסית לרכבת רגילה, ומקזזת את עלות הבנייה הגבוהה.
- מזג אוויר: רכבת זו מושפעת הרבה פחות מרכבת רגילה משינוי במזג האוויר כמו שלג, קרח, קור, גשם ורוחות עזות.
- חוויית נסיעה: הנסיעה ברכבת זו חלקה מאוד וללא רעידות. מכיוון שאין מגע פיזי בין הרכבת למסילה אין חיכוך ביניהן, ההתנגדות היחידה הפועלת על הרכבת בזמן נסיעה היא התנגדות האוויר.
- רעש: מכיוון שהמקור העיקרי של רעש של הרכבת מגיע מאוויר שנהדף ולא מחיכוך גלגלים במסילות, הרכבת מייצרת פחות רעש מאשר רכבת קונבנציונלית במהירויות שוות ערך. אך במהירויות גבוהות עקב הצורה והמהירות הגבוהה של רכבות הריחוף המגנטי, הרעש שיוצרת הרכבת דומה לרעש של מטוסי סילון. רעש זה מפריע ומטריד יותר מהרעש של רכבת רגילה. מחקר מצא שההבדל בין הרעש שיוצרת רכבת הריחוף המגנטי לבין הרעש שיוצרות רכבות גלגלים רגילות הוא 5dB (הרעש חזק בכ-78%)[2].
השוואה עם מטוסים עריכה
הבדלים בין מטוס ונסיעות מגלב:
- יעילות: אף שלמערכות מגלב יחס עילוי לגרר טוב מאשר של מטוסים, מטוסים יכולים לנצל את צפיפות האוויר הנמוכה בגובה רב כדי להפחית את התנגדות האוויר באופן משמעותי.
- ניתוב: למרות שתאורטית מטוסים יכולים לפעול בכל מסלול בין נקודות, נתיבי אוויר מסחריים מוגדרים בנוקשות. כך מציע מגלב זמני נסיעה תחרותיים על פני מרחקים של 800 קילומטר או פחות. בנוסף, מגלב גם יכול בקלות לשרת יעדי ביניים.
- זמינות: שלא כמטוסים, מגלב מושפע מעט מאוד ממזג אוויר.
- בטיחות: מגלב מציע מרווח ביטחון גבוה משמעותית ממטוסים, כיוון שמגלב לא יתרסק לתוך מגלב אחר, או יתרסק לקרקע עקב כשל טכני.
- זמן נסיעה: מגלב אינו צריך להתמודד עם פרוטוקולי אבטחה של טיסות, אינו זקוק להמתין לתורים להמראה ונחיתה, ויוצא ישירות ממרכזי הערים, בניגוד לטיסות שיוצאות משדות תעופה המרוחקים בדרך כלל מהעיר, מה שחוסך את זמן הנסיעה לשדה.
היסטוריה עריכה
אחד מחלוצי הטכנולוגיה הזו הוא הרמן קמפר שהחל בניסוי בשנות ה-30 של המאה ה-20. בתחילה היו קשיים בהרמת הרכבות ורכבות מהסוג הזה היו היברידיות ונסעו בעזרת מערכות גלגלים ותנועה של אלקטרומגנטים. חברת טרנסרפיד הגרמנית עוסקת בפיתוח אבות טיפוס בטכנולוגיה זו, ואף בנתה מסלול ניסויי (בצורת לולאה כפולה) באורך של 31.5 ק"מ באמסלנד שבגרמניה. בטכנולוגיה של החברה הזו ניתן להרים רכבת במשקל של 70 טון מעל למסילה. חברה זו הקימה את הקו המסחרי הראשון בעולם בסין.
יישום מסחרי עריכה
רכבות ריחוף מגנטי המשמשות את הציבור הרחב קיימות משנת 1984, אך עקב מגבלות הנדסיות והעלות הגבוהה[דרושה הבהרה] של הפעלת רכבת מסוג זה, מספר הפרויקטים הנבנים בטכנולוגיה זו קטן ויישומה איטי.
הקו המסחרי הראשון של רכבת ריחוף מגנטי הוא ה-IOS demonstration line (ראשי תיבות של Initial Operating Segment) שנפתח לתנועה ב-11 בספטמבר 2002 בשאנגחאי שבסין. הרכבות בקו זה מסיעות נוסעים למרחק של 30 ק"מ (לשדה התעופה) בזמן של 7 דקות ו-20 שניות בלבד. המהירות המרבית בקו זה היא 431 קמ"ש, והמהירות הממוצעת היא 250 קמ"ש[3]. עלות הבנייה של קו זה הוערכה ב-1.2 מיליארד דולר.
קו נוסף המכונה "לינימו" (Linimo) באורך של 8.9 ק"מ פועל במחוז צ'ובו שביפן, בסמוך לעיר נגויה. מהירות הרכבת המקסימלית היא 100 קמ"ש ולאורכו 9 תחנות. הקו נפתח ב-6 במרץ 2006, והסיע עד יולי באותה שנה 10 מיליון נוסעים. בשנת 2013 נסעו בו כ-723.3 מיליון נוסעים. עלות בניית הקו מוערכת בכ-900 מיליון דולר, כך שעלות בניית כל קילומטר מוערכת ב-100 מיליון דולר.
ב-25 בספטמבר 2007 הכריזה ממשלת בוואריה כי חתמה על הסכם למימון קו מגלב בין שדה התעופה הבינלאומי של מינכן לבין תחנת הרכבת המרכזית בעיר, לאורך 37 ק"מ. עלות בניית הקו היא כ-1.85 מיליארד אירו[4]. שנה לאחר מכן הודיעה ממשלת בוואריה על ביטול הפרויקט עם כניסתו של המשבר הכלכלי העולמי של 2008 [5]. ב-2020 דווח שמשרד התחבורה הפדרלי של גרמניה עורך מחקר היתכנות להחייאת הפרויקט [6].
ראו גם עריכה
קישורים חיצוניים עריכה
- גל ברק, איך פועלת רכבת ה"ריחוף המגנטי" - ה-Maglev?, באתר scienceblog
- הרכבת בשנגחאי
סרט תיעודי על הרכבת ביפן, סרטון באתר יוטיוב, 3 בספטמבר 2006 (באנגלית)- הפיזיקה של הרכבת המהירה ביותר שנבנתה אי פעם, סרטון באתר יוטיוב, 16 ביוני 2021 (באנגלית)
- רכבת ריחוף מגנטי, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים עריכה
- ^ 1 2 רכבת יפנית שברה שוב את שיא המהירות העולמי לרכבות: הגיעה ל-603 קמ"ש, באתר כלכליסט, 21 באפריל 2015
- ^ מאמר שפורסם באפריל 2004 בכתב העת Acoustical Society of America קישור 1, קישור 2
- ^ Shanghai Maglev Demonstration Line International Maglev Board: Transrapid Info, Photos
- ^ Munchen maglev funded. Railway Gazette International 2007;163(10):591.
- ^ "Maglev Project in Munich: Cancelled". Wired (באנגלית אמריקאית). ISSN 1059-1028. נבדק ב-2021-01-31.
- ^ FRIEDERIKE VOIGT, How One German Company Is Going Full Steam Ahead With Maglev Technology