Maglev-tog — svevende jernbane uten friksjon

Jernbanens overraskende framtid

Du kjenner togene. De kjører på skinne, hjulene roterer, og stål gnissler mot stål med hver kilometer som passerer. Men det finnes en helt annen togtype der ute — en som ikke berører skinnene i det hele tatt. Maglev-toget svever, helt bokstavelig, ved hjelp av magnetiske krefter. I dag kjører slike tog i Kina, og det raskeste tog i verden er et maglev-tog som skyver seg framover uten mekanisk friksjon. Her skal du forstå hvordan magnetisk levitasjon fungerer, hvorfor det er så raskt, og hvor du kan oppleve det selv.

Prinsippet bak magnetsvevebane ble beskrevet av amerikanerne R. H. Goddard og E. Bachelet ved starten av 1900-tallet ifølge Store norske leksikon. Amerikanerne James R. Powell og Gordon T. Danby tok patent på et design for magnetsvevetog i 1969, ifølge Store norske leksikon. Utviklingen har skjedd hovedsakelig i Tyskland og Japan, fra 1990-årene også i USA ifølge Store norske leksikon. Den første kommersielle høyhastighetsmaglev ble åpnet i Shanghai i 2002 ifølge Store norske leksikon. To prinsipper dominerer: elektromagnetikk, der magnetenes tiltrekningskraft brukes, og elektrodynamikk, der superledende magneter løfter vognene og holder dem svevende ifølge Store norske leksikon.

Fra ide til virkelighet

I 1984 ble det ifølge Store norske leksikon åpnet en maglevlinje i Birmingham. Det var et lavhastighets shuttletog som gikk til flyplassen. Banen var 600 meter lang, men ble nedlagt på grunn av tekniske problemer etter 11 år ifølge Store norske leksikon. En linje på 1,6 kilometer ble testet i Berlin i 1990 og deretter brukt til passasjertrafikk i to måneder mens en annen prøvebane i Tyskland på rundt tre mil var i drift på samme tid ifølge Store norske leksikon. En maglevbane mellom Berlin og Hamburg ble vedtatt i 1994, men ble oppgitt i 2000 og erstattet med en ny ICE-linje ifølge Store norske leksikon.

Shanghai Maglev ble tatt i bruk i 2002 og er foreløpig verdens eneste høyhastighets svevetog ifølge Store norske leksikon. I Japan har utviklingen gått gjennom flere faser. I 2003 kom et japansk maglevtog opp i 581 km/h ifølge Store norske leksikon.

Magneter som holder deg i lufta

For et maglev-tog må man ha en kraft som holder det oppe uten mekanisk berøring. Det løses med magneter. Det finnes to hovedprinsipper ifølge Store norske leksikon. Ved elektromagnetikk utnyttes magnetenes tiltrekningskraft til å trekke vognen fremover ifølge Store norske leksikon. Ved elektrodynamikk utnyttes superledende magneter for å løfte vognene og holde dem svevende ifølge Store norske leksikon. Begge systemer bruker lineær induksjonsmotor, noe som i praksis betyr at togene er det bevegelige elementet i motoren og beveger seg i forhold til magnetenes impulser ifølge Store norske leksikon. Togets sider som ligger inn mot magnetvegger enten under toget eller på siden, tar impulser om fart og kjøreretning ifølge Store norske leksikon. Togene beveger seg på et banelegeme der et magnetfelt ligger i bunnen, og de styres av magnetfelt langs sidene ifølge Store norske leksikon.

Supraledere — magneter uten motstand

Det japanske systemet baseres på elektrodynamikk med superledere ifølge Store norske leksikon. En superleder er et materiale som under en gitt temperatur transporterer strøm uten målbar elektrisk motstand ifølge Store norske leksikon. Superledning ble oppdaget av Heike Kammerlingh-Onnes i 1911, da han påviste null motstand i kvikksølv under den kritiske temperaturen 4,15 K ifølge Store norske leksikon. I 1933 fant de tyske fysikerne Walther Meissner og Robert Oschenfeld at en superleder er fullkomment diamagnetisk, slik at et ytre magnetfelt kun kan trenge inn i et tynt lag av superlederen ifølge Store norske leksikon. Dette kalles meissnereffekten ifølge Store norske leksikon. Når en magnet plasseres over en superleder, vil den holde seg svevende ifølge Store norske leksikon. For superledende grunnstoffer ligger den kritiske temperaturen mellom det absolutte nullpunkt og opp til rundt 9 K for niob ifølge Store norske leksikon. Høytemperatur-superledere, med langt høyere kritisk temperatur enn tidligere ansett som mulig, ble først fremstilt av Karl A. Müller og Georg Bednorz i 1986 ifølge Store norske leksikon.

Fra magnetfelt til fremskyvning

Når toget svever stabilt i lufta, bruker man lineær induksjonsmotor for å skape framdrift ifølge Store norske leksikon. Togene er det bevegelige elementet i motoren og beveger seg i forhold til magnetenes impulser ifølge Store norske leksikon. Togene kan i dag oppnå en toppfart på over 600 kilometer i timen, og man regner normal kjørehastighet til 500 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon.

Maglev verden over i tall

Dette er hvordan maglev-systemene ser ut når du teller på fingrene. Fra operative linjer til framtidsplanene, her er de viktigste fakta om denne teknologien.

Hastighet uten forverring

Den foreløpige fartsrekorden på 603 kilometer i timen ble satt på en teststrekning i Japan i 2015 ifølge Store norske leksikon. Shanghai Maglev kjører med hastigheter opp til 430 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon. I Japan er en ny Shinkansen-linje, Chuo-linjen, planlagt bygd for maglev-tog med en normal kjørehastighet på godt over 500 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon.

Maglev i framtiden

Maglev er ikke bare en teknologisk kuriositet. Banesystemene kan oppnå høye hastigheter med lavere energiforbruk enn vanlig høyhastighetsjernbane ifølge Store norske leksikon, og flere land vurderer eller bygger egne systemer.

Japan, Kina og Tyskland

Japan bruker elektrodynamikk med superledende magneter ifølge Store norske leksikon. På en 42 kilometer lang teststrekning kjøres tog som har niob-titan-elektromagneter til å løfte seg fra bakken, med en toppfart på 552 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon. En ny Shinkansen-linje, Chuo-linjen, mellom Tokyo og Osaka er planlagt for slike tog ifølge Store norske leksikon.

Kina har i dag den eneste kommersielle høyhastighetsmaglev i drift. Shanghai Maglev ble åpnet i 2002 ifølge Store norske leksikon.

Tyskland utviklet Transrapid-systemet, men en planlagt bane mellom Berlin og Hamburg på 284 kilometer ble skrinlagt i 2000 grunnet for store kostnader ifølge Store norske leksikon. En prøvebane på rundt tre mil var i drift på et tidspunkt ifølge Store norske leksikon.

Prisen på å la tog sveve

Høye kostnader er det største hinderet for utbygging av maglev. En planlagt bane mellom Berlin og Hamburg ble skrinlagt i 2000 grunnet for store kostnader ifølge Store norske leksikon. Også i Tyskland ble en prøvebane på rundt tre mil nedlagt. I Japan går utbyggingen av nye høyhastighetsbaner nå meget sakte ifølge Store norske leksikon, og landet har begynt å henge etter i forhold til andre land. Investeringene i infrastruktur og teknologi er massive, og det tar lang tid å få prosjektene ferdig.

Fordeler og ulemper på kort form

Maglev er ikke den universelle løsningen på alle transportproblemer. Her er det viktigste som skiller maglev-tog fra vanlige tog:

• Ingen mekanisk kontakt: Togene svever på en magnetpute uten berøring med sporet ifølge Store norske leksikon.
• Høy hastighet: Toppfart på over 600 kilometer i timen er mulig, og normal kjørehastighet regnes til 500 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon.
• Lavere energiforbruk: Banesystemene kan oppnå høye hastigheter med lavere energiforbruk enn vanlig høyhastighetsjernbane ifølge Store norske leksikon.
• Høye byggekostnader: Maglev krever store investeringer, og flere prosjekter er blitt skrinlagt av økonomiske grunner ifølge Store norske leksikon.
• Styring via magnetfelt: Togene beveger seg på et banelegeme der et magnetfelt ligger i bunnen, og de styres av magnetfelt langs sidene ifølge Store norske leksikon.

Sikkerhet, støy og miljø

Uten mekanisk kontakt sliter togene mindre på komponentene, og banesystemene kan oppnå høye hastigheter med lavere energiforbruk enn vanlig høyhastighetsjernbane ifølge Store norske leksikon. Mindre friksjon betyr også mindre mekanisk støy og slitasje.

Framtidsplanene som kommer

I Japan er Chuo-linjen planlagt for maglev-tog med normal kjørehastighet på godt over 500 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon. Togene er beregnet tatt i bruk i 2027 mellom Tokyo og Nagoya, mens det i 2045 skal pendle til Osaka ifølge Store norske leksikon. I USA er det planer om å forbinde Washington og Baltimore med maglev ifølge Store norske leksikon. I Asia er magnetbaner under kraftig utvikling ifølge Store norske leksikon. Den eneste høyhastighetsmaglev i kommersiell drift er fortsatt Shanghai Maglev ifølge Store norske leksikon.

Å reise med maglev

Maglev handler ikke bare om teknologi og tall. Det handler om opplevelsen av å være på et tog som ikke berører bakken, og som kan bevege seg raskere enn konvensjonelle tog.

Slik opplever du maglev selv

Hvis du vil kjøre maglev selv, er Shanghai det enkleste valget i dag. Shanghai Maglev går mellom byen og Pudong-flyplassen. Banen er 30 kilometer lang ifølge Store norske leksikon, og her kjøres det med hastigheter opp til 430 kilometer i timen ifølge Store norske leksikon. I Japan kan du oppleve maglev på teststrekninger, men den kommersielle Chuo-linjen mellom Tokyo og Nagoya er ennå ikke åpnet for passasjerer.