Długa historia Magleva

Kolej magnetyczna, jak nazwa wskazuje, opiera się o lewitację magnetyczną. Pojazd porusza się bez styku z torem. Dzięki eliminacji tarcia pociąg jedzie płynnie, ciszej, a przede wszystkim szybciej. Wbrew wyobrażeniom maglev nie jest tożsamy z jednoszynową trasą na wiaduktach. Kolej magnetyczna może w pełni korzystać z układu dwóch szyn, a także mogą być poprowadzone w poziomie terenu (choć oczywiście konieczne jest ich wydzielenie). Technologia kolei magnetycznych nie musi być też wykorzystywana wcale do kosmicznych prędkości – działają bowiem systemy o niższych prędkościach.

Dwa systemy

Rozwiązanie to jest możliwe dzięki wykorzystaniu elektromagnesów. Obecnie dostępne są dwa systemy. Japonia rozwija maglev w oparciu o technologię unoszenia elektrodynamicznego (przez odpychanie). Zarówno pociąg, jak i tor oddziaływają na siebie polem magnetycznym. Pociąg lewituje na zasadzie siły przyciągania i odpychania między tymi polami.

Niemcy natomiast testowali transrapid działający w oparciu o unoszenie elektromagnetyczne (przez przyciąganie). Nadwozie pociągu umieszczone jest na ramie w kształcie litery C, która „obejmuje” stalowy tor. W tym rozwiązaniu elektronicznie sterowane elektromagnesy pojazdu są skierowane do szyny przewodzącej magnetycznie, od jej spodu.

Wiekowy pomysł

Pomysły na wykorzystanie silników liniowych pojawiały się już na początku XX w. Pierwszy działający model w pełnej skali został zbudowany pod koniec lat 40. XX w. przez Erica Laithwaite’a, profesora Imperial College London. W latach 70. opracował on nowy układ magnesów, umożliwiając pojedynczemu silnikowi unoszenie, jak i przesuwanie pojazdu.

Pierwsze komercyjne wykorzystanie magleva to 600-metrowa trasa uruchomiona w 1984 r. przy lotnisku w Birmingham. System należał do tych z niską prędkością, a pojazdy unosiły się ok. 15 mm nad prowadnicą. Na przestrzeni lat systemy elektroniczne szybko stały się przestarzałe, brakowało też części zamiennych, co przekładało się na zawodność tego środka transportu. Ostatecznie trasę zamknięto w 1995 r.

Aktywnie tę technologię rozwijały też Niemcy w postaci transrapidu. Jeszcze w 1969 r. rozpoczęły się prace projektowe nad 31,5-kilometrowym torem próbnym w Emsland. Ostatecznie zbudowano go w latach 1980-1984.Testowane pojazdy w wersji Transrapid 06 rozwijały prędkości do 420 km/h, przewożąc też pasażerów podczas jazd demonstracyjnych. Wszystko skończyło się w 2006 r., kiedy błąd operatora doprowadził do poważnego wypadku. Pociąg wbił się z prędkością 162 km/h pod wóz obsługi technicznej. Śmierć poniosły 23 osoby w transrapidzie, a 11 osób zostało rannych. W 2011 r. tor ten zamknięto.

Równolegle pojawiały się inne projekty – jak 900-metrowy tor pokazowy w Hamburgu na potrzeby międzynarodowej wystawy transportowej (IVA) w 1979 r. W latach 1989-1991 funkcjonowała 1,6-km linia magnetyczna w Berlinie (tzw. M-Bahn), łącząca Gleisdreieck i Kemperplatz. Pojazdy rozwijały prędkość 80 km/h. Ostatecznie trasę uznano za zbędną po reunifikacji miasta.

Japonia z rekordem prędkości

Kolejnym ośrodkiem intensywnie – od końca lat 60. XX w. – uczestniczącym w rozwoju technologii magnetycznej jest Japonia. Do tego kraju należy też rekord prędkości, wynoszący obecnie 603 km/h. Najbardziej znanym projektem jest Chuo Shinkansen. Pierwszy, 7-kilometrowy testowy tor uruchomiono w latach 70. XX w. w prefekturze Miyazaki. Po pomyślnych testach w 1997 r. wybudowano kolejny odcinek testowy między Ōtsuki i Tsuru w prefekturze Yamanashi, który został udostępniony mieszkańcom. Następnie, w 2013 r. linię wydłużono o kolejne 25 km. Obecnie linie ma 42,8 km długości i w przyszłości zostanie włączona do powstającej od 2014 r. linii Chuo Shinkansen między Tokio a Nagoją.

Cztery funkcjonujące projekty

W tej chwili na świecie działają cztery linie kolei magnetycznych w ruchu komercyjnym. Jedna z nich znajduje się właśnie w Japonii – to blisko 9-kilometrowa linia Linimo w prefekturze Aichi, uruchomiona w 2005 r. na potrzeby Expo. Była to pierwsza w pełni automatyczna i bezobsługowa kolej magnetyczna. Pojazdy, służące teraz lokalnej społeczności, unoszą się 8 mm nad torem, rozwijając prędkości do 100 km/h.

Pozostałe projekty związane są z obsługą lotnisk. W 2004 r. w Szanghaju otwarto 30,5-kilometrową linię w technologii transrapid. To obecnie jedyna komercyjna linia magnetyczna dużych prędkości. Pojazdy rozwijają prędkość 431 km/h. Czas przejazdu wynosi ok. 8 minut.

W tym roku uruchomiono kolejny bezobsługowy maglev na lotnisku w Incheon w Korei Południowej. Na linii o długości 6,1 km, wykorzystującej system unoszenia elektromagnetycznego, pociągi rozwijają prędkość do 110 km/h. Linia ma zostać rozbudowana o dwa odcinki o długości 9,7 km i 37,4 km, tworząc linię okólną.

Kolejny lotniskowy maglev funkcjonuje w chińskim mieście Changsha. Uruchomiona w tym roku linia ma 18,55 km długości i łączny dworzec dużych prędkości z portem lotniczym.

W planach kolejne

Najpoważniejszą inwestycją związaną z budową linii wykorzystujących kolej magnetyczną jest wspomniany Chuo Shinkansen w Japonii. Docelowo ma to być linia dużych prędkości, łącząca Tokio i Nagoję w 2027 r., z perspektywą wydłużenia do Osaki w 2045 r. Dzięki prędkości maksymalnej 505 km/h pociągi przejadą dystans 286 km z Tokio do Nagoi w 40 minut. Z Tokio do Osaki podróż zajmie 1 godz. i 7 minut.

Również w Pekinie trwa budowa 18,9-kilometrowej linii S1, obsługującej przedmieścia. Pociągi będą rozwijać prędkość do 105 km/h. Projekt wyróżnia się tym, że pociągi dla linii w całości powstaną w Chinach – za ich produkcję odpowiada China CNR Corporation.

Inni w dalszym ciągu mają zamiar testować technologie. W Powder Springs w Georgii w Stanach Zjednoczonych działa ok. 610-metrowy tor testowy. Izrael, odmiennie od pozostałych ośrodków, myśli o Personal Rapid Transit, czyli o zindywidualizowanym środku transportu w oparciu o niewielkie pojazdy (kolejnego rewolucyjnego pomysłu, który nie wyszedł poza fazę koncepcyjną). Technologię opracowała NASA przy wsparciu Israel Aerospace Industries. Prototypowy „SkyTrain” został przetestowany, a obecnie w Tel Aviwie trwa budowa toru demonstracyjnego. Dalsze losy projektu są uzależnione od próbnej eksploatacji.

Na razie największą przeszkodą w realizacji projektów kolei magnetycznych są koszty wdrożenia, które znacznie przekraczają koszty budowy kolei konwencjonalnej. Wynika to też z konieczności budowania całej dedykowanej infrastruktury od zera. Poza tym doświadczenia z komercyjnej eksploatacji wciąż są ograniczone, a bez wdrażania projektów na większą skalę koszty szybko nie spadną.

Historia kolei magnetycznej może też być dobrym prognostykiem dla hyperloopa, podbijającego teraz media, które ochoczo podchodzą do tematu nowinek technologicznych. Hyperloop znajduje się w bardzo wczesnej fazie koncepcyjnej. Można założyć, że przy jeszcze tylu niewiadomych co do docelowego kształtu tego rozwiązania minie sporo czasu, zanim zostanie dostatecznie przetestowany i pojawią się pierwsze komercyjne wykorzystania na większą skalę. Pozycja kolei konwencjonalnej jeszcze długo może być niezagrożona.