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.
