Co kdybyste mohli cestovat z New Yorku do Los Angeles za necelých sedm hodin bez nástupu do letadla? To by bylo možné ve vlaku Maglev.
Maglev – zkratka pro magnetickou levitaci – vlaky mohou vystopovat své kořeny v technologii propagované v Brookhaven National Laboratory. James Powell a Gordon Danby z Brookhavenu obdrželi první patent na magneticky levitovaný design vlaku na konci 60. let. Nápad dostal Powell, když seděl v dopravní zácpě a myslel si, že musí existovat lepší způsob cestování po zemi než auta nebo tradiční vlaky. Snil o myšlence použít supravodivé magnety k vznášení vlakového vozu. Supravodivé magnety jsou elektromagnety, které jsou během používání ochlazovány na extrémní teploty, což dramaticky zvyšuje výkon magnetického pole.
První komerčně provozovaný vysokorychlostní supravodivý vlak Maglev byl otevřen v Šanghaji v roce 2004, zatímco ostatní jsou v provozu v Japonsku a Jižní Koreji. Ve Spojených státech se zkoumá řada tras, která spojují města jako Baltimore a Washington, D.C.
V Maglevu supravodivé magnety pozastavují vagón nad betonovým vedením ve tvaru písmene U. Stejně jako běžné magnety se tyto magnety navzájem odpuzují, když se proti sobě shodují póly.
„Vlak Maglev je jen skříň s magnety ve čtyřech rozích, „říká Jesse Powell, syn vynálezce Maglevu, který nyní pracuje se svým otcem. Je to trochu složitější, ale koncept je jednoduchý. Použité magnety jsou supravodivé, což znamená, že když jsou ochlazeny na méně než 450 stupňů Fahrenheita pod nulou, mohou generovat magnetická pole až 10krát silnější než běžné elektromagnety, což stačí k pozastavení a pohonu vlaku.
Tato magnetická pole interagují s jednoduchými kovovými smyčkami nastavenými do betonové stěny vedení Maglev. Smyčky jsou vyrobeny z vodivých materiálů, jako je hliník, a když se magnetické pole pohybuje kolem, vytváří elektrický proud, který generuje další magnetické pole.
V průvodci jsou v konkrétních intervalech nastaveny tři typy smyček pro provedení tří důležitých úkolů: jeden c zareaguje na pole, díky kterému se vlak vznáší asi 5 palců nad vodicí dráhou; sekunda udržuje vlak stabilní vodorovně. Obě smyčky používají magnetický odpor k udržení vlakového vozu na optimálním místě; čím dále se dostává od středu vodicí dráhy nebo čím blíže ke dnu, tím větší magnetický odpor ji tlačí zpět na trať.
Třetí sada smyček je pohonný systém poháněný střídavým proudem. Zde se magnetická přitažlivost i odpor používají k pohybu vlakového vozu po vodicí dráze. Představte si krabici se čtyřmi magnety – jedním v každém rohu. Přední rohy mají magnety se severními póly směrem ven a zadní rohy mají magnety s jižními póly směrem ven. Elektrifikace pohonných smyček generuje magnetická pole, která vlak táhnou zepředu dopředu a zezadu jej tlačí dopředu.
Tento design s plovoucími magnety vytváří plynulý výlet. I když vlak může cestovat rychlostí až 375 mil za hodinu, jezdec zažívá menší turbulence než v tradičních vlacích s ocelovými koly, protože jediným zdrojem tření je vzduch.
Další velkou výhodou je bezpečnost. Vlaky Maglev jsou „poháněny“ elektricky poháněným vedením. Jakékoli dva vlaky jedoucí po stejné trase nemohou dohnat a narazit jeden do druhého, protože jsou všechny napájeny tak, aby se pohybovaly stejnou rychlostí. Podobně tradiční vykolejení vlaků, ke kterým dochází v zatáčkách s Maglevem se to příliš rychle nemůže stát. Čím dál se Maglevův vlak dostane ze své normální polohy mezi stěnami vodicí dráhy, tím silnější je magnetická síla, která ho tlačí zpět na místo.
Tato základní vlastnost je tím nejzajímavějším Jesse Powell. “S Maglevem není žádný řidič. Vozidla se musí pohybovat tam, kam je posílá síť. To je základní fyzika. Takže teď, když máme počítačové algoritmy pro velmi efektivní směrování věcí, mohli bychom změnit plánování celé sítě za běhu. V budoucnu to povede k mnohem flexibilnějšímu dopravnímu systému, “uvedl.
I když tato vzrušující technologie není dnes v USA nasazena, pokud si Powell a jeho tým poradí, mohli byste se někdy vznášet k dalšímu cíli.
Redakční Poznámka: Tento příspěvek napsal vědecký autor v Brookhavenské národní laboratoři, jedné z 17 národních laboratoří ministerstva energetiky.