nieuws

Amerikaanse magneettrein loopt vertraging op

bouwbreed

Het is goedkoper omdat het technisch minder gecompliceerd is en geen grootschalige infrastructurele werken vereist. Het komt echter beduidend later dan de concurrentie die al sinds jaar en dag de voordelen van haar systeem onder de aandacht brengt. Daarbij bestaat van het eerste nog geen model op ware grootte terwijl de makers van het tweede reeds bouwcontracten aanbieden. Ziedaar de stand van zaken rond de Segmented Rail Phased Induction Motor (Seraphim) versus bijvoorbeeld de Transrapid.

Beide systemen brengen treinen door middel van magneten op vliegtuigsnelheid. De Transrapid doet dat op een verhoogde eigen baan; de Seraphim op een gewijzigde bestaande spoorbaan.

Het technologische principe van de Seraphim stamt uit 1964. De onderzoekers van de Sandia National Laboratories uit Albuquerque in de Amerikaanse staat New Mexico ontwikkelden het om raketten met een snelheid van zo’n 5000 meter per seconde te ke afschieten. De raket ligt op een kar die weer op een spoorbaan staat. De gangbare testinrichtingen beperkten de snelheid tot om en nabij 1500 meter per seconde. Bij hogere snelheden trok de raket de wagen van het spoor en omdat de kar met klampen aan de sporen zat raakte ook de baan beschadigd. Sturing met magneten verloopt in zo’n geval beduidend beter, zeker wanneer gebruik wordt gemaakt van supergeleidende magneten. Sandia werkte de desbetreffende theorieen uit maar bouwde mede door het ontbreken van mogelijkheden voor supergeleiding geen testmodel. Dat gebeurde pas toen de Amerikaanse president Reagan het zogenoemde Starwars-programma begon.

Min of meer als bijkomend aardigheidje leverde het defensie-onderzoek ontwerpen op voor magnetisch aangedreven voertuigen. De Seraphim bestaat volgens het huidige plan uit drie delen die elk over tien magneten beschikken. De trein wekt door middel van een gecombineerde gasturbine/generator zelf de benodigde energie op. De magneten trekken de wagens langs een soort metalen ladder vooruit. ‘Ladder’ betekent in dit geval een reeks aluminium platen die langs een normale spoorbaan staan of tussen de spoorstaven zijn geplaatst. Daarin zit het grote verschil met magnetisch zwevende treinen als de Duitse Transrapid die een volledig nieuwe infrastructuur vergen. De Seraphim staat op los draaiende wielen die de spoorbaan volgen zodra de magneten zich tegen de ladder afzetten. De magneten spreken aan wanneer een lichtpuls het midden van de platen passeert. De wielen bestaan uit aluminium met opgekrompen stalen banden. Ook legeringen van titanium en staal komen in aanmerking. Door deze wielgebonden constructie kan de Seraphim zonder al te grote moeite hellingen nemen.

De magnetische aandrijving levert een gemiddelde kruissnelheid van 260 kilometer per uur op. Snelheden van meer dan 390 kilometer per uur zijn ook mogelijk, zij het dat de spoorbaan in dat geval meer dan zorgvuldig moet worden gelegd. In dat geval vervalt ook de mogelijkheid om conventionele treinen op de Seraphim-baan te laten rijden. Een zware goederentrein kan de baan vervormen wat uiterst onaangenaam kan uitpakken voor magnetische supersneltreinen. Omdat de Seraphim met nagenoeg dezelfde spoorbaan toekan als gewone treinen kost de realisatie van het systeem om en nabij 75% minder dan de aanleg van aparte banen voor magnetische zweeftreinen. Een proefmodel op ware grootte vergt zo’n f. 17 miljoen.

Afscherming

Sandia rekende eerder voor dat de investering zichzelf binnen tien jaar terugverdient wanneer jaarlijks zo’n tien miljoen mensen in de Seraphim stappen. Voor het zover is dient er voor drie zwaarwegende technische problemen een oplossing komen. De ontwerpers moeten magneten zien te maken die snelle veldwisselingen ke opwekken en vooral weerstaan. De veldsterkte moet in elk geval 2 Tesla bedragen. In het verlengde daarvan vergt de Seraphim een afdoende afscherming van de cabine. Vooralsnog bestaat er weinig inzicht in de reactie van sterke magnetische velden op het menselijke lichaam; een probleem dat ook rond de verdere ontwikkeling van de Transrapid speelt. Het tweede probleem houdt verband met de geluidisolatie. Sterk wisselende magneetvelden veroorzaken een fors lawaai dat de treinreis niet erg comfortabel maakt. Het derde probleem komt voort uit de hitte die uit de magneten vrijkomt.

De hitte kan behoorlijk oplopen omdat het benodigde magnetische veld een stroomsterkte van enkele duizenden Amperes vergt. Als gevolg daarvan worden ook aan het materiaal waaruit de magneten zijn gemaakt uitermate hoge eisen gesteld. Proefpoen toonden tot op heden aan dat voor de meeste problemen wel een oplossing bestaat, zij het dat de bijbehorende kosten een economische toepassing veelal in de weg staan. Daar komt bij dat nogal wat oplossingen een nieuw probleem veroorzaken zoals een toegenomen gewicht door extra technische voorzieningen die op hun beurt het onderhoud weer duurder maken. Functioneert een magnetische installatie eenmaal naar behoren dan vereist het magnetische veld een afdoende afscherming. Sterke velden ke de besturing beinvloeden, de communicatie met de dienstleiding verhinderen en bijvoorbeeld ook reizigers met een pacemaker parten spelen. Mede daardoor moet de sterkte van magnetische velden binnen de cabine niet hoger zijn dan 0,02 Tesla. Een goed functionerende afscherming verhoogt het gewicht van een magneettrein met 15 tot 30%. Een grotere of kleinere massa valt bij de Seraphim door de wielgebonden constructie echter minder gewichtig uit.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels