Teknologi Kereta_api

Teknologi Kereta_api_Maglev

Lihat juga: unsur teknologi asas dalam rencana JR-Maglev, teknologi dalam rencana Transrapid, keapungan magnet.

Tiga jenis teknologi maglev

Perejangan Maglev EDS melalui gegulung perejangan.

Teknologi maglev dibahagikan kepada tiga jenis utama:

Apungan elektromagnet (electromagnetic suspension) (EMS) menggunakan daya tarikan magnet yang ada di bawah rel untuk mengapungkan gerabak. Contoh: Transrapid.
Apungan elektrodinamik (electrodynamic suspension) (EDS) menggunakan daya tolakan di antara dua magnet untuk menolak gerabak jauh daripada landasan. Contoh: JR-Maglev.
Inductrack menggunakan magnet kekal.

Apungan elektromagnet

Apungan elektromagnet (EMS) ialah sistem yang menggunakan daya elektromagnet dengan kawalan suap balik untuk mengekalkan jarak (kira-kira 15mm) di antara kereta api dan landasan. Dalam sistem ini, gerabak terapung di atas landasan, manakala elektromagnet dipasang menghala ke gerabak dari bawah. Sistem EMS adalah berbeza daripada sistem EDS dari segi ini.

Apungan elektrodinamik

Apungan elektrodinamik (EDS) ialah satu cara lain yang boleh digunakan untuk kereta api maglev. Kedua-dua gerabak dan landasan menghasilkan medan magnet. Gerabak diapungkan oleh daya tolakan hasil pertembungan kedua-dua medan ini. Medan magnet pada gerabak dihasilkan sama ada oleh elektromagnet (seperti pada JR-Maglev) atau oleh tatasusun magnet kekal (seperti pada Inductrack). Medan magnet pada landasan pula dihasilkan oleh medan magnet aruhan yang datang daripada wayar-wayar atau jalur pengalir yang ada pada landasan.

Ketika berkelajuan rendah, arus yang diaruhkan oleh gegelung ini dan fluks magnet yang terhasil tidak cukup besar untuk menyokong berat gerabak. Oleh sebab itu, kereta api jenis ini memerlukan roda atau gear mendarat dalam bentuk lain untuk menyokong gerabak ini sehingga ia dapat mencapai kelajuan yang boleh mengekalkan apungan.

Gegelung perejangan pada landasan digunakan untuk menghasilkan daya pada magnet yang terletak pada gerabak dan menggerakkan kereta api itu ke hadapan. Gegelung ini sebenarnya ialah sejenis motor linear: Arus ulang-alik yang mengalir melalui gegelung itu menghasilkan medan magnet yang sentiasa berubah-ubah yang bergerak ke hadapan sepanjang landasan dan merangsang gelungan seterusnya. Kekerapan arus ulangalik ini dipadankan dengan kelajuan kereta api. Ofset yang mengimbangi kedua-dua medan magnet pada gerabak dan landasan menghasilkan daya yang dapat menggerakkan kereta api ke hadapan.

Inductrack

Rencana utama: Inductrack

Inductrack yang dibangunkan oleh sekumpulan ahli fizik yang diketuai oleh Richard F. Post di Lawrence Livermore National Laboratory ialah sistem terbaru dan berkemungkinan lebih murah berbanding sistem maglev yang lain. Teknologi ini sebenarnya berasaskan sistem EDS tetapi menggunakan magnet kekal dan bukannya superpengalir. Sistem ini bersifat pasif kerana tidak memerlukan elektromagnet atau litar kawalan untuk menyokong apungan yang stabil. Apungan jauh daripada roda sokongan berlaku apabila kelajuan berlepas dicapai.

Sistem Inductrack ini direka untuk selamat daripada sebarang kegagalan (pasti selamat), terutamanya ketika terputus bekalan elektrik. Sekiranya keadaan ini berlaku, kereta api ini akan terus memperlahankan kelajuannya dan bergerak menggunakan roda sokongan pada kelajuan rendah. Kesederhanaan teknologi ini berpotensi menjadikannya lebih murah berbanding sistem yang menggunapakai teknologi EMS dan EDS yang lainnya.

Perbandingan antara teknologi maglev

Ketiga-tiga jenis sistem keapungan magnet untuk kegunaan keretapi mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri. Setiap jenis sistem ini masih belum mengatasi sistem konvensional yang lain secara komersil.


Teknologi		Kelebihan	Kekurangan

EMS (Elektromagnet)	Sistem perejangan elektromagnet tidak dipasang pada keretapi; mampu mencapai kelajuan sangat tinggi (500 km/j); pengaruh medan magnet di luar dan di dalam keretapi adalah kecil; teknologi yang terbukti dan terdapat dalam pasaran komersil; tidak mempunyai roda dan tidak memerlukan sistem perejangan lain.	Ruang antara keretapi dan landasan perlu sentiasa dipantau dan dibetulkan oleh sistem komputer untuk mengelakkan pelanggaran disebabkan sifat tarikan elektromagnet yang tidak stabil; pemasangan pemegun di sepanjang landasan meningkatkan kos.

EDS (Elektrodinamik)	Magnet pengalir lampau di atas keretapi yang kuat membolehkan mencapai kelajuan tertinggi yang pernah direkodkan (581km/j) dan membawa muatan berat; berjaya beroperasi menggunakan magnet pengalir lampau bersuhu tinggi (HTS) yang dipasang atas kereta api dan disejukkan oleh nitrogen cair yang murah.	Medan magnet yang kuat menghalang sistem ini digunakan oleh penumpang yang memakai perentak kardium atau peranti storan magnetik seperti kad kredit dan cakera keras; menggunakan roda dalam kelajuan rendah; kos untuk setiap batu masih dianggap sangat tinggi; sistem ini masih dalam fasa prototaip.

Sistem Inductrack (Magnet Kekal)	Sistem apungan pasti selamat - tidak memerlukan kuasa untuk mengaktifkan magnet; mampu menjana medan magnet untuk mengapungkan kereta api walaupun dalam kelajuan rendah (kira-kira 5 km/j); Kereta api boleh berhenti secara selamat jika terputus bekalan kuasa; Penggunaan tatasusun Halbach berkemungkinan lebih menjimatkan berbanding elektromagnet.	Memerlukan roda; Teknologi baru (sehingga 2006) dan masih belum dibangunkan secara komersil atau prototaip berskala penuh.
Inductrack dan EDS juga tidak boleh mengapungkan gerabak ketika dalam keadaan pegun, walaupun Inductrack mampu menghasilkan apungan pada kelajuan yang sangat rendah. Roda diperlukan dalam kedua-dua sistem ini tetapi sistem EMS tidak mempunyai roda. Sistem Transrapid, HSST (Linimo) di Jepun, dan Rotem (buatan Korea) boleh terapung ketika berhenti. Transrapid memperoleh kuasa elektrik tanpa wayar, manakala sistem HSST dan Rotem daripada landasan. Hanya Transrapid sahaja yang mampu menjana apungan pada kelajuan serendah 10 km/j dengan menggunakan bateri dalam gerabak. Perejangan Sistem EMS berupaya menghasilkan apungan dan juga perejangan sekaligus dengan menggunakan motor linear yang ada pada gerabak. Inductrack dan EDS merupakan sistem yang hanya mengapungkan gerabak sahaja. Kedua-dua sistem ini memerlukan teknologi perejangan yang berasingan. Antara teknologi yang dipertimbangkan ialah sejenis motor linear yang terdiri daripada gegelung perejangan dan dipasang pada landasan. Untuk jarak yang sangat panjang, pemasangan gegelung ini akan menelan belanja yang amat tinggi. Sebagai penyelesaian perejangan menggunakan enjin jet telah dicadangkan. Sistem JR-Maglev MLX01 menggunakan motor linear untuk perejangan manakala Transrapid pula menggunakan motor linear untuk apungan dan perejangan. Kestabilan Menurut teori Earnshaw, gabungan magnet-magnet pegun tidak dapat menghasilkan keseimbangan yang stabil. Teori ini menganggap bahawa semua magnet adalah statik dan tidak mempunyai kekuatan medan yang berubah-ubah. Selain itu, teori ini turut menganggap bahawa kebolehtelapan magnet (b. Inggeris: magnetic permeability) adalah sama di semua tempat. Tetapi ketiga-tiga jenis maglev yang wujud mencadangkan pula cara-cara untuk melangkaui anggapan ini. Sistem EMS bergantung kepada kawalan aktif menggunakan penstabil elektronik. Langkah ini sentiasa mengukur jarak galas dan menyesuaikan arus elektromagnet yang sepadan dengannya. Semua sistem EDS termasuk Inductrack adalah sistem yang bergerak (gerabak tidak akan terapung jika tidak bergerak). Disebabkan semua kereta api maglev seolah-olah terbang, penstabilan anggul, oleng dan rewang amat penting dalam teknologi magnet. Di samping itu, alihan (perpindahan), pusuan (pergerakan ke hadapan atau ke belakang), goyangan (pergerakan sisi) dan juga lambungan (pergerakan ke atas dan ke bawah) boleh mendatangkan masalah pada sesetengah teknologi. Sistem yang telah dibangunkan