ترانس رابيد

لا يحتوي نظام ترانسرابيد فائق السرعة للقطارات المغناطيسية المعلقة على عجلات أو محاور أو تروس نقل أو قضبان فولاذية أو أجهزة تجميع كهربائية علوية . لا تتحرك مركبات القطار المغناطيسي المعلق على عجلات، بل تحوم فوق مسار السكة باستخدام قوة الجذب المغناطيسي بين صفين خطيين من الملفات الكهرومغناطيسية - أحدهما على المركبة والآخر في مسار السكة، ويعملان معًا كقطب مغناطيسي ثنائي. أثناء الرفع والتشغيل، تطفو مركبة ترانسرابيد المغناطيسية المعلقة على وسادة مغناطيسية عديمة الاحتكاك دون أي تلامس ميكانيكي مع مسار السكة. تقيس الأنظمة الإلكترونية الموجودة على متن المركبة مسافة فجوة القطب المغناطيسي 100,000 مرة في الثانية لضمان الخلوص بين الملفات المثبتة أسفل مسار السكة والجزء المغناطيسي من المركبة الملتف حول حواف المسار. بفضل هذا التحكم الإلكتروني الدقيق والمُحدَّث باستمرار، تظل فجوة القطب المغناطيسي ثابتة عند 10 مليمترات (0.39 بوصة) . عندما يتم رفعها، يكون لمركبة ماجليف حوالي 15 سنتيمترًا (5.9 بوصة) من الخلوص فوق سطح المسار.  

يحتاج قطار ماجليف ترانسرابيد إلى طاقة أقل للتحليق مقارنة بالطاقة التي يحتاجها لتشغيل معدات تكييف الهواء الموجودة على متنه.

في مركبات ترانسرابيد من الإصدار TR08 وما قبله، عند السير بسرعات أقل من 80 كيلومترًا في الساعة (50 ميلًا في الساعة) ، كان نظام الرفع المغناطيسي وجميع الأجهزة الإلكترونية على متن المركبة تُزوَّد بالطاقة عبر وصلات مادية بمسار السكة. أما عند سرعات أعلى من 80 كيلومترًا في الساعة (50 ميلًا في الساعة) ، فكانت الطاقة تُزوَّد بالكامل من خلال التذبذب التوافقي المُستعاد للحقول المغناطيسية الناتجة عن الجزء الثابت الخطي للمسار. (نظرًا لأن هذه التذبذبات طفيلية، فلا يمكن استخدامها لدفع المركبة). ومنذ ذلك الحين، طُوِّر نظام جديد لنقل الطاقة، وهو الإصدار TR09، لترانسرابيد، حيث لا تتطلب مركبات الرفع المغناطيسي الآن أي اتصال مادي بمسار السكة لتلبية احتياجاتها من الطاقة، بغض النظر عن سرعة المركبة. تُسهم هذه الميزة في تقليل تكاليف الصيانة والتشغيل المستمرة.  

في حالة انقطاع التيار الكهربائي عن نظام دفع المسار، يمكن لمركبة الرفع المغناطيسي استخدام بطاريات احتياطية على متنها لتشغيل نظام الرفع المغناطيسي للمركبة مؤقتًا.

يستخدم نظام القطار المغناطيسي المعلق "ترانسرابيد" محركًا خطيًا متزامنًا طويلًا للدفع والكبح. يعمل هذا المحرك كمحرك كهربائي دوار ، حيث يُفرد الجزء الثابت منه على طول الجانب السفلي للمسار؛ وبدلًا من توليد عزم دوران (دوران)، فإنه يُولّد قوة خطية على طوله. تعمل المغناطيسات الكهربائية في عربة القطار المغناطيسي المعلق، والتي ترفعها، أيضًا كجزء الإثارة ( الدوار ) لهذا المحرك الكهربائي الخطي. ولأن المجال المغناطيسي المتحرك يعمل في اتجاه واحد فقط، فإذا وُجدت عدة قطارات مغناطيسية معلقة على جزء معين من المسار، فإنها ستسير جميعها في نفس الاتجاه، مما يقلل من احتمالية التصادم بين القطارات المتحركة.

يبلغ استهلاك الطاقة الطبيعي لمركبة ترانسرابيد ما بين 50 و100 كيلوواط (67 إلى 134 حصانًا) لكل قسم تقريبًا لأغراض الرفع والحركة والتحكم بالمركبة. ويبلغ معامل السحب لمركبة ترانسرابيد حوالي 0.26. ويتطلب السحب الديناميكي الهوائي للمركبة، التي تبلغ مساحة مقطعها الأمامي 16 مترًا ^مربعًا (172 قدمًا مربعًا ) ، استهلاكًا للطاقة عند سرعة 400 كم/ساعة (249 ميلًا/ساعة) أو 111 م/ث (364 قدمًا/ث) وفقًا للمعادلة التالية:        

${\displaystyle P=c_{w}\cdot A_{\rm {Front}}\cdot v^{3}\cdot ({\mbox{كثافة الهواء المحيط}})/2}$

${\displaystyle {\begin{matrix}P&=&0{.}26\cdot 16\,\mathrm {m} ^{2}\cdot (111\,\mathrm {m} /\mathrm {s} )^{3}\cdot 1{.}24\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}/2\\P&=&3{.}53\cdot 10^{6}\,\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}/\mathrm {s} ^{3}=3{.}53\cdot 10^{6}\,\mathrm {N} \cdot \mathrm {m} /\mathrm {s} =3{.}53\,\mathrm {MW} \end{matrix}}}$

يُعدّ استهلاك الطاقة مُقارنةً جيدةً بأنظمة السكك الحديدية فائقة السرعة الأخرى. وبكفاءة تبلغ 0.85، تبلغ الطاقة المطلوبة حوالي 4.2  ميغاواط. ويُعادل استهلاك الطاقة لأغراض الرفع والتوجيه حوالي 1.7  كيلوواط/طن. ولأن نظام الدفع قادرٌ على العمل في الاتجاه المعاكس، تُعاد الطاقة إلى الشبكة الكهربائية أثناء الكبح. ويُستثنى من ذلك التوقف الطارئ باستخدام زلاجات الهبوط الطارئ أسفل المركبة، مع العلم أن هذه الطريقة لإيقاف المركبة تُستخدم فقط كحل أخير في حال استحال أو عدم استصواب إبقاء المركبة مُعلقةً بالطاقة الاحتياطية حتى التوقف الطبيعي.

بالمقارنة مع خطوط السكك الحديدية التقليدية، يتيح نظام ترانسرابيد سرعات أعلى وانحدارات أكبر مع تقليل تأثيرات العوامل الجوية واستهلاك الطاقة ومتطلبات الصيانة. يتميز مسار ترانسرابيد بمرونة أكبر وسهولة أكبر في التكيف مع الظروف الجغرافية المحددة مقارنةً بنظام القطارات التقليدي. تقتصر حمولة البضائع على 15 طنًا (14.8 طنًا بريطانيًا ؛ 16.5 طنًا أمريكيًا ) كحد أقصى لكل عربة. يسمح ترانسرابيد بسرعات قصوى تبلغ 550 كم/ساعة (342 ميلًا/ساعة) ، مما يضعه بين القطارات عالية السرعة التقليدية ( 200-320 كم/ساعة أو 124-199 ميلًا/ساعة ) وحركة الطيران ( 720-990 كم/ساعة أو 447-615 ميلًا/ساعة ). يحد مولد المجال المغناطيسي، وهو جزء مهم من المحرك ومدمج في المسار، من سعة النظام.      

من منظور المنافسة، يُعدّ نظام ترانسرابيد حلاً حصرياً. وبما أن السكة جزء لا يتجزأ من النظام، فلا يُمكن تشغيل سوى مركبات وبنية ترانسرابيد التحتية ذات المصدر الواحد. ولا يُتوقع وجود مصادر متعددة فيما يتعلق بالمركبات أو التقاطعات والمحولات المعقدة للغاية. وعلى عكس خطوط السكك الحديدية التقليدية أو شبكات البنية التحتية الأخرى، التي تُدار بشكل مشترك من قِبل الوكالة الفيدرالية للشبكات (Bundesnetzagentur) في ألمانيا، فإن نظام ترانسرابيد لا يسمح بأي منافسة مباشرة.

يُعدّ قطار ترانسرابيد وسيلة نقل كهربائية نظيفة وعالية السرعة وذات سعة كبيرة، قادرة على إنشاء خطوط نقل ركاب مباشرة في المناطق ذات التضاريس الوعرة. ويجب مقارنة ذلك بتأثيره على التراث ومناطق حماية المناظر الطبيعية (انظر جسر فالدشلوسين ). كما يجب مراعاة مصدر الطاقة الكهربائية عند تحديد أي تأثير للانبعاثات. ولا يمكن مقارنة انخفاض التكلفة والضوضاء والاهتزازات في نظام ترانسرابيد المخصص للركاب فقط بشكل مباشر مع مسار قطار الشحن. ويُعدّ إعادة استخدام المسارات القائمة والربط مع الشبكات القائمة محدودًا. ويتنافس ترانسرابيد بشكل غير مباشر على الموارد والمساحة والمسارات في المناطق الحضرية مع أنظمة النقل الحضري التقليدية والقطارات فائقة السرعة.

كان التطبيق التجاري الوحيد حتى الآن في عام 2000، عندما أمرت الحكومة الصينية بإنشاء خط قطار فائق السرعة يربط شنغهاي بمطار بودونغ الدولي . تم افتتاحه في عام 2002، وبدأت الرحلات اليومية المنتظمة في مارس 2004. تبلغ سرعة القطار 431 كم/ساعة (268 ميل/ساعة) ، وهي السرعة التي يحافظ عليها قطار ماجليف لمدة 50 ثانية، حيث أن طول المسار القصير البالغ 30.5 كم (18.95 ميل) لا يسمح بالحفاظ على سرعة السير إلا لفترة وجيزة قبل بدء التباطؤ. يبلغ متوسط ​​عدد الركاب يوميًا (14 ساعة تشغيل) حوالي 7500 راكب، بينما تبلغ السعة القصوى للمقاعد في كل قطار 440 راكبًا. سعر تذكرة الدرجة الثانية حوالي 50 يوانًا صينيًا ( حوالي 6 يورو )، أي أربعة أضعاف سعر تذكرة حافلة المطار وعشرة أضعاف سعر تذكرة مترو الأنفاق المماثلة.     

تم تمويل المشروع بقروض من شركة هيرميس الألمانية بقيمة 200 مليون مارك ألماني. ويُعتقد أن التكلفة الإجمالية تبلغ 1.33 مليار دولار.

تأجلت مرارًا وتكرارًا خطة تمديد خط السكة الحديد إلى مطار شنغهاي هونغتشياو ( 35 كم أو 22 ميلًا ) ثم إلى مدينة هانغتشو ( 175 كم أو 109 ميلًا ). كان من المقرر في الأصل أن يكون الخط جاهزًا لمعرض إكسبو 2010 ، وحصل على الموافقة النهائية في 18 أغسطس 2008، وكان من المقرر بدء أعمال الإنشاء في عام 2010 على أن تكتمل في عام 2014. ^{[ 7 ]} إلا أن الخطة أُلغيت، ربما بسبب إنشاء خط سكة حديد شنغهاي-هانغتشو فائق السرعة للركاب . ^{[ 8 ]} ومنذ عام 2020، طُرح هذا التمديد مجددًا. ^{[ 9 ]}    

كان مرفق اختبار إمسلاند هو المسار الوحيد لقطار ترانسرابيد في ألمانيا. وقد تم إيقاف تشغيله، ومن المقرر تفكيكه. ومع ذلك، توجد خطط إما لاستخدامه كمرفق اختبار لقطار CRRC 600 أو لإعادة بنائه ليكون مسارًا لقطار هايبرلوب . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

في عام ٢٠٠٧، توصلت إيران وشركة ألمانية إلى اتفاقية لاستخدام قطارات ماجليف لربط مدينتي طهران ومشهد . وُقّعت الاتفاقية في موقع معرض مشهد الدولي بين وزارة الطرق والنقل الإيرانية والشركة الألمانية. وأعلنت شركة شليغل للاستشارات الهندسية ، ومقرها ميونيخ، أنها وقّعت العقد مع وزارة النقل الإيرانية ومحافظ مشهد. وقال متحدث باسم الشركة: "كُلّفنا بقيادة تحالف ألماني في هذا المشروع، ونحن الآن في مرحلة تحضيرية". وأضاف المتحدث أن الخطوة التالية ستكون تشكيل التحالف، وهي عملية من المتوقع أن تتم "خلال الأشهر القادمة". وذكر متحدث شليغل أن قيمة المشروع قد تتراوح بين ١٠ و١٢ مليار يورو. من جانبها، صرّحت شركتا سيمنز وتيسن كروب، مطوّرتا قطار ماجليف فائق السرعة يُدعى ترانسرابيد، بأنهما لم تكونا على علم بالاقتراح. وأكد متحدث شليغل أن سيمنز وتيسن كروب "غير مشاركتين" حاليًا في التحالف. ^{[ 12 ]}

في عام 2011، قامت شركة SwissRapide AG، بالتعاون مع اتحاد SwissRapide، بتطوير وترويج نظام قطار أحادي السكة يعمل بتقنية الرفع المغناطيسي (Maglev) فوق سطح الأرض، بالاعتماد على تقنية Transrapid. وشملت المشاريع الأولى المخطط لها خطوط برن - زيورخ ، ولوزان - جنيف ، بالإضافة إلى زيورخ - فينترتور . ^{[ 13 ] [ 14 ]}

تم اقتراح نظام قطارات سريع مزدوج بطول 120 كيلومترًا (75 ميلًا) لجزيرة تينيريفي ، التي يزورها خمسة ملايين سائح سنويًا. سيربط هذا النظام عاصمة الجزيرة، سانتا كروز، في الشمال، بكوستا أديجي في الجنوب ولوس ريالخوس في الشمال الغربي، بسرعة قصوى تبلغ 270  كيلومترًا في الساعة (169  ميلًا في الساعة). تبلغ التكلفة التقديرية 3 مليارات يورو. يتميز نظام ترانسرابيد بمزايا تفوق خطط السكك الحديدية التقليدية التي تتطلب أنفاقًا في 35% من مسارها نظرًا لتضاريس الجزيرة الوعرة. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

رفضت الحكومة البريطانية مشروع ترانسرابيد في عام 2007 ^{[ 23 ] [ 24 ]} لصالح خط قطار مغناطيسي فائق السرعة يسمى يو كي ألتراسبيد بين لندن وغلاسكو ، مروراً ببرمنغهام وليفربول/مانشستر وليدز وتيسايد ونيوكاسل وإدنبرة. ^{[ 23 ]}

في 22 سبتمبر/أيلول 2006، اصطدم قطار ترانسرابيد بمركبة صيانة بسرعة 170 كم/ساعة (106 ميل/ساعة) على مسار الاختبار في لاثين، ألمانيا. دمرت مركبة الصيانة الجزء الأول من القطار، ثم ارتفعت عن المسار لتكمل دورتين كاملتين قبل أن تستقر وسط كومة من الحطام المتفجر مسبقًا. كان هذا أول حادث كبير لقطار ترانسرابيد. أفادت وسائل الإعلام بوقوع 23 حالة وفاة وإصابة عدد من الأشخاص بجروح خطيرة، وهي أول وفيات في أي قطار مغناطيسي معلق. ^{[ 25 ]} كان سبب الحادث خطأً بشريًا، حيث سُمح للقطار الأول بمغادرة المحطة قبل أن تتحرك مركبة الصيانة من على المسار. كان من الممكن تجنب هذا الموقف في بيئة الإنتاج من خلال تركيب نظام آلي لتجنب الاصطدام.  

في 11 أغسطس/آب 2006، اندلع حريق في قطار ترانسرابيد على خط شنغهاي ماجليف. وتمكنت فرق الإطفاء في شنغهاي من إخماد الحريق بسرعة. وأُفيد بأن بطاريات القطار الداخلية ربما تكون قد تسببت في الحريق.