ULAŞIMDA BİR DEVRİM: MAGLEV TRENLER

İnsan, tarih boyunca yaşamını kolaylaştırmak için sınırlarını zorlamış ve ortaya koyduğu her teknolojiyi geliştirmeye devam etmiştir. Bu teknolojilerin bir kısmı da elbette ulaşımda gerçekleştirilmiştir. İçinde bulunduğumuz hız çağında ulaşım araçlarındaki hız ve kolaylık insanların devamlı kafasını kurcalamaktadır. Bu yazının içeriğini de ulaşımdaki hızı ile dikkat çeken Maglev trenler oluşturacaktır.

Maglev sözcüğü basitçe, bir iletkenin manyetik alanda havada asılı kalabilmesini açıklayan Manyetik Levitasyon kavramının kısaltmasıdır. Ancak burada öncelikle Levitasyonun ne olduğuna bakmakta fayda vardır.

Levitasyon, özgül ağırlığı havadan daha ağır olan cisimlerin herhangi bir fiziksel destek olmadan havada asılı kalmasıdır. Bizler nesnelerin yerçekimi etkisiyle havada asılı kalamayacağını ve ivmelenme ile yere düşeceğini biliyoruz. Ancak levitasyonu gerçekleştirmenin bazı yöntemleri mevcuttur ve bunlardan en çok bilineni ise manyetik levitasyondur.

Hareket ancak etki kuvvetinin tepki kuvvetinden büyük olduğu anlarda gerçekleşir. O halde Levitayonun gerçekleştirilebilmesi için yerçekimine karşı, ona zıt yönde bir kuvvet uygulanmalı ve bir nevi onu yenebilmelidir. Manyetik alan içerisinde akım taşıyan iletkene bir kuvvet etki eder ve hareket için bu kuvvetin varlığı şarttır. İşte bu manyetik kuvvetin levitasyon için yerçekimine karşı koyan bir kuvvet olduğu söylenebilir.

Maglev Trenlerin Çalışma Prensibi

Maglev trenler, onlara özel hazırlanmış bir ray sistemi ve elektronik kontrol sistemi ile çalışır. Raylara yerleştirilmiş elektromıknatıslar hem trenin raylar üzerinde yönlendirilmesini hem de itiş gücünü sağlamaktadır. Mıknatısın örneğin bir çiviyi çekmesi günlük hayatta karşılaştığımız bir elektromanyetik itme-çekmeye örnektir. Bu olay sırasında akla elbette mıknatıslarda aynı kutupların birbirini itmesi ve zıt kutupların birbirini çekmesi fikrinin yattığı gelebilir ancak burada ayrıca farkına varılması gereken şey, çivide mıknatıstaki gibi bir N-S kutuplarının olmamasıdır. O halde mıknatısın çiviyi çekmesinde başka bir durum söz konusudur.

Manyetik devrelerde kabaca iş yapıcı olarak tabir edilebilecek manyetik akılar relüktansı yani bir nevi ona karşı koyacak, onu azaltacak direnci azaltarak kendisini arttırmaya çalışır. İşte çivi- mıknatıs örneğinde de havaya göre bağıl geçirgenliği daha yüksek olan çivinin, relüktansın yani yolun kısaltılması (hava aralığının küçültülmesi) ile mıknatıs tarafından çekildiği söylenebilir. Burada bahsedilen mantık da Maglev trenlerin altında yapan mantıklardan sadece bir tanesidir.

İki manyetik alan içerisinde itme ve çekme ilkesine bağlı olarak raylara temas etmeden ilerleyen Maglev trenler, klasik demiryolu trenlerinden farklı olarak sürtünmelerin yaratacağı kayıplardan ve dolayısıyla mekanik arızalardan da korunmaktadır. Maglev trenin sürtünme ve titreşimlere maruz kalmaması da hızını normal trenlere göre kat ve kat arttırmasını sağlamaktadır. Öyle ki Japonya’da 600 km hızla kullanılan Maglev trenlerin Çin’ de hızını 1000 km’ye kadar çıkartılması denenecektir.

Elektromanyetik ortamda enerji dönüşümü yapan elektrik makinelerinden doğrusal asenkron motor uygulamalarına bir örnek olan Maglev trenlerde elektrik makinelerinin duran kısmı olan stator kısmı var olan mıknatısları elektriksel güçle beslemektedir. Aynı zamanda elektromotora sahip bu statorlar doğrusal bir kuvvet oluşturarak trenin hareketini sağlamaktadır.  Trenin iki tarafında da bulunan ve trenin hareket etmesinde rol oynayan destekleyici mıknatıslar da bu statora birleşik olarak yer almaktadır. Yukarıda değinilen elektronik kontrol sistemi de maglev trenin sabit olarak 1-10 cm aralığında kalabilmesini kontrol etmektedir.

Maglev Trenler Geleceğin Ulaşım Araçları Mı?

Dünya’nın ilk ticari manyetik hız treni olan Shanghai Transrapid 15 dakikada bir ve günde toplam 60 sefer yapabilmektedir. Bunun yanı sıra normal raylı sistemlerde hız arttıkça karşılaşılan onarım masrafları manyetik raylı trenlerin raya temas etmeden yol alması sayesinde azalmaktadır. Maglev trenlerin daha az enerji harcaması, onarım masraflarının daha az olması ve fosil yakıt kullanmaması sebebiyle geleceğin ulaşım araçları arasında hızı ile bizleri şaşırtmaya devam ederek karşımıza çıkacağı beklenmektedir.

Mühendislik kategorisindeki diğer içerikleri de okumanızı tavsiye ederiz!