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Funcionamiento del Tren Bala (Japón)

Son varios los países que han trabajado en el desarrollo de los sistemas de levitación magnética en los ferrocarriles, aunque actualmente sólo Alemania y Japón tienen proyectos concretos que podrían ser implantados para uso comercial en un futuro inmediato. Las dos teorías seguidas por estos países en el desarrollo de este tipo de ferrocarril son las siguientes:
· El modelo alemán se basa en la suspensión usando electroimanes DC controlados.
· El modelo japonés utiliza levitación mediante la aplicación de materiales superconductores.

Debido a que en la actualidad está más desarrollado el proyecto japonés se planteará esta opción mejor que la alemana en la explicación de este apartado.
 
En Japón existe en la actualidad la línea Tokio -Osaka del tren bala Tokaido Shinkasen que es utilizada diariamente por un gran número de pasajeros. Dicha línea fue inaugurada en 1964 y dicho tren alcanza una velocidad máxima de 270 Km/h; recorre la totalidad de la distancia de la línea en 150 minutos, y transporta alrededor de140 millones de pasajeros al año. Cada día salen de la estación central de Tokyo 140 trenes con 16 vagones. Cada tren mide 400 m y puede llevar hasta 1300 pasajeros

Las razones para la elección de este sistema de transporte son las siguientes:
Debido a la falta de rozamientos, la velocidad máxima teórica que puede alcanzar es muy superior a la de un tren convencional.

Es un tren muy seguro, pues sus características constructivas hacen imposible el descarrilamiento.
Como no existe contacto entre las partes móviles, éstas apenas se desgastan. Además desaparece la catenaria. Todo esto facilita el mantenimiento de los vehículos y la vía.
Presenta niveles muy bajos de contaminación acústica.
La única fuerza que limita su avance es la resistencia del aire.

El principio de funcionamiento de este tren es su propulsión, levitación y guiado por medio de la fuerza electromagnética que actúa entre los imanes superconductores del tren y las bobinas de la vía.

El sistema de propulsión del vehículo es un motor asíncrono lineal:
El inductor son las bobinas trifásicas colocadas en la vía.
El inducido son las bobinas superconductoras del tren.

La vía se divide en partes de una determinada longitud y las bobinas que están dentro de cada parte se conectan en serie entre sí formando una sección de alimentación. Cada sección se conecta a la toma de corriente mediante un interruptor de sección.

El sistema de levitación está compuesto por un imán superconductor en el tren y bobinas cortocircuitadas en la vía, las cuales pueden sustituirse por unas planchas de metal, haciendo el mismo efecto. Cuando el vehículo se mueve lo hace también el campo magnético creado por los imanes superconductores. Si el circuito es inductivo se genera una fuerza de levitación, mientras que si es resistivo la fuerza de levitación se anula y aparece una fuerza magnética de resistencia que se opone al movimiento.

Como este sistema se basa en la corriente inducida en la bobina de la vía, la fuerza de levitación es cero cuando está parado. La fuerza de levitación aumenta con la velocidad del vehículo, aunque por encima de cierta velocidad el aumento es mínimo. Cuando la fuerza de levitación iguala el peso del vehículo, éste despega.

Además el sistema de levitación genera una fuerza lateral que debe ser considerada y anulada por el sistema de guiado.

El sistema de guiado se basa en el mismo principio que el sistema de levitación. La diferencia entre ambos reside en que el sistema de levitación actúa siempre para generar una fuerza que soporte el peso del vehículo, mientras que el sistema de guiado genera una fuerza sólo cuando el vehículo se desplaza lateralmente; por todo esto se suelen conectar entre sí las bobinas de ambos lados de la vía.

Para el correcto funcionamiento del sistema de propulsión el vehículo dispone de sensores de posición que por medio de un transmisor emiten señales de radio a través de un cable coaxial hasta el centro de control. Esta comunicación es bidireccional. En el centro de control, basándose en las señales recibidas desde el vehículo, se calcula la velocidad y distancia. Después se comunica al controlador (situado en la subestación y que controla los convertidores) la corriente apropiada para que el vehículo circule correctamente.

El convertidor juega el papel más importante en el funcionamiento del tren magnético, ya que se encarga de suministrar la energía a las bobinas de propulsión que se encuentran en las vías.

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