Maglev Treni Nasıl Çalışır?

Maglev (Magnetic Leviation) sözcüğü kelime anlamı olarak manyetik alanlar vasıtasıyla herhangi bir nesneyi askıda tutma işlemi demektir. Burada manyetik güç, yer çekimi ve diğer ivmelerin etkilerine karşı koyarak nesnenin havada durmasını sağlar. Bu teknolojiyle elde edilen Maglev treni hakkında ise henüz birkaç ülkede sınırlı sayıda faaliyet gösterilmektedir.

Maglev Treni Çalışma Prensibi

Maglev trenlerine ait ilk patent James Powell ve Gordon Danby tarafından 1960’lı yıllarda alınmıştır. Powell günlük hayatına devam ederken basit bir trafik probleminden yola çıkarak trafik akışının nasıl daha iyi hale getirilebileceği hakkında düşünür. Bu sayede Maglev trenlerinin çalışma mantığını ortaya koyar. Aslında sistemin çalışması hepimizin bildiği eş kutupların birbirini itmesi mantığına dayalıdır. Maglev trenlerinin altında bulunan mıknatıslar ile tren raylarında bulunan elektromıknatısların birbirini itmesi sonucu tren, rayın üzerinde hiçbir şeye temas etmeden durmaktadır. Böylelikle trenin havaya kalkması işlemi sonrası bobinlere elektrik akımı verilerek ray boyu ilerlemeyi sağlayacak itici ve çekici manyetik alanlar meydana getirilmiş olur. Tren biraz ilerlediğinde, raylardaki elektromıknatısların kutupları değişir ve aynı düzenek yeniden sağlanır. Bu sayede sürekli bir hareket oluşur. Maglev treni raylarla temas halinde olmadığı için havada ilerleyerek sürtünmeyi en aza indirger. Bu sayede düşük sürtünmeli ve aerodinamik tasarımlar ile çok yüksek hızlarda tren yolculuğu yapılır.

Mıknatıslar, Maglev treninin 4 köşesine yerleştirilmiştir. Süperiletken mıknatıslar kullanılması sebebiyle bu mıknatısların -267°C’ye kadar soğutulması gerekmektedir. Bu mıknatıslar sıradan mıknatısların ürettiğinden 10 kat daha güçlü manyetik alanlar üretebilirler. Ayrıca bu mıknatıslar sayesinde tren, raylar üzerinde 1-10 cm arasında bir yükseklikte ilerler. Trenin tasarımı da havayla sürtünmeyi en aza indirecek şekildedir. Maglev treninin hızı, 600 km/h seviyesine çıkabilmektedir. Raydan çıkmaması için de trenin alt kısmı rayları saracak şekilde dizayn edilmiştir.

Bu sistemin mıknatıs özelliği elektriğe bağlı olduğundan akımın kesilmesi durumunda bu özellik ortadan kalkar ya da akımın yönü kontrol edilerek mıknatısın kutupları değiştirilebilir. Ayrıca elektrik akımının artmasıyla çekim kuvveti de yükselir.

Ray Yapısı

Maglev rayları temel olarak 3 farklı görevi yerine getirmektedir;

Maglev raylarının ilk görevi, treni yerden yaklaşık 10 cm yukarda tutacak bir manyetik alan oluşturmaktır. İkinci görevi ise trenin yatay olarak dengede kalmasını sağlamaktır. Her iki görev sonucunda manyetik itme sayesinde tren optimum noktada tutulur. Ayrıca, tren yere yaklaştığında ya da merkezden uzaklaştığında daha fazla manyetik alan kullanılarak trenin rayda kalması sağlanır. Üçüncü görev ise alternatif akımdan oluşan bir itme sistemidir. Burada, hem manyetik çekme hem de manyetik itme kullanılarak tren ray üzerinde hareket eder.

Tavsiye İçerik : ‘Süper Malzeme Grafen Nedir? Hangi Alanlarda Kullanılır?’

Maglev Treni Avantajları ve Dezavantajları

Maglev treni, klasik trenlere göre hızlı ve ucuz olmasına rağmen çok güçlü elektromıknatıslar ve hassas kontrol sistemleri gerektirir. Bu yüzden şu anki teknoloji, bu trenlerin hızlı bir şekilde yaygınlaşmasına izin vermemektedir. Maglev trenlerinin önündeki diğer büyük engel ise normal tren raylarında çalışamıyor olmalarıdır. Bu sebeple yerleşim merkezleri arasında yüksek maliyetli özel hatlar döşenmesi gerekmektedir. 

Buna karşın, Maglev trenleri sağlanan düşük sürtünme sayesinde daha ekonomik, daha verimli, çevre ile dost ve uzun ömürlü sistemlerin kullanımını cazip hale getiriyor. Geleneksel trenlerdeki fosil yakıt kullanan motorlar Maglev trenlerinde bulunmamaktadır. Bu sebeple itkiyi sağlayacak bir motorları da yoktur. Maglev treninin diğer bir önemli özelliği ise herhangi bir sürücüye ihtiyaç duymamasıdır. Ayrıca trenlerin hepsi aynı hızda hareket edebileceğinden çarpışma riski de yoktur.

Yüksek Hızlı Maglev Treni Hangi Ülkelerde Kullanılıyor?

Çin’in Şanghay eyaletinde bulunan ve 30.5 km’lik bir hat üzerinde çalışan maglev treni, yüksek hızlı maglev trenlerinin ilk ticari örneğidir. 2004 yılında hizmete açılan bu hat Pudong Havalimanı ile Longyang Yolu arasında hizmet vermektedir. Maglev treni sayesinde bu mesafe tam 7 dakika 20 saniye sürmektedir. Trenin üretimi Alman Siemens AG ve ThyssenKrupp firmaları tarafından kurulan Transrapid şirketi aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Transrapid 08 SMT model tren ile en yüksek 431 km/h hız değerine ulaşılmıştır. Halen ticari olarak kullanılan en hızlı trendir. Fakat yüksek maliyet, Almanların teknoloji paylaşımına sıcak bakmaması ve güvenlik endişeleri sebebiyle yaygınlaşmamıştır. Bunun üzerine Çin, 600 km/h hız değerine ulaştığı iddia edilen bir maglev treni ürettiğini ve test çalışmalarının devam ettiğini duyurmuştur.

JR-Maglev, Central Japan Railway Company ve Railway Technical Research Institute tarafından Japonya’da geliştirilen yüksek hızlı bir maglev trenidir. 2015 yılında Mitsubishi Heavy Industries’in katkılarıyla test amaçlı üretilen L0 serisi SCMaglev treni ile 603 km/h hız değerine ulaşılmıştır. Trenin 2027 yılında Tokyo ve Nagoya arasında hizmete alınması planlanmaktadır. 2037 yılında ise Tokyo ve Osaka arasında kullanılması için çalışmalar devam etmektedir. Test çalışmaları devam eden tren için Tokyo ve Nagoya arasında ray inşaatı da gerçekleştirilmektedir.

Yüksek hızlı maglev treninin bir diğer örneği ise Transrapid şirketi tarafından geliştirilen Transrapid 09 modelidir. Bu model sayesinde 501 km/h hız değerine ulaşılmıştır. Transrapid ilk kez test amaçlı üretildiğinde Almanya‘nın Elmsland şehrinde bulunan test pistinde denenmiştir. Çin’de ilk kez ticari olarak kullanıma sunulan maglev treni de Transrapid firmasına aittir. Daha önce 40 km’lik bir mesafeden Münih havaalanına ulaşım için inşa edilmesi planlanan sistem yüksek maliyet sebebiyle iptal edilmiştir.