Transrápido

El sistema de levitación magnética Transrapid, de altísima velocidad, no tiene ruedas, ejes, transmisiones de engranajes, rieles de acero ni pantógrafos eléctricos aéreos . Los vehículos de levitación magnética no ruedan sobre ruedas; en cambio, levitan sobre la vía, utilizando la fuerza magnética de atracción entre dos conjuntos lineales de bobinas electromagnéticas : un lado de la bobina en el vehículo y el otro en la vía, que funcionan conjuntamente como un dipolo magnético. Durante la levitación y el desplazamiento, el vehículo Transrapid flota sobre un colchón magnético sin fricción, sin contacto mecánico alguno con la vía. Los sistemas electrónicos a bordo del vehículo miden la distancia del espacio del dipolo 100 000 veces por segundo para garantizar la separación entre las bobinas fijadas a la parte inferior de la vía y la parte magnética del vehículo que rodea los bordes de la vía. Gracias a este control electrónico preciso y constantemente actualizado, la distancia del dipolo se mantiene nominalmente constante en 10 milímetros (0,39 pulgadas) . Cuando está en levitación, el vehículo de levitación magnética tiene aproximadamente 15 centímetros (5,9 pulgadas) de espacio libre por encima de la superficie de la vía.  

El vehículo de levitación magnética Transrapid requiere menos energía para mantenerse en el aire que la que necesita para hacer funcionar su sistema de aire acondicionado a bordo.

En las versiones TR08 y anteriores del vehículo Transrapid, cuando viajaban a velocidades inferiores a 80 kilómetros por hora (50 mph) , el sistema de levitación del vehículo y toda la electrónica a bordo se alimentaban mediante conexiones físicas a la vía. A velocidades superiores a 80 kilómetros por hora (50 mph) , toda la energía a bordo se suministraba mediante la oscilación armónica recuperada de los campos magnéticos generados por el estator lineal de la vía. (Dado que estas oscilaciones son parásitas, no pueden utilizarse para la propulsión del vehículo). Posteriormente, se desarrolló un nuevo sistema de transmisión de energía, la versión TR09, para Transrapid, en el que los vehículos de levitación magnética ya no requieren contacto físico con la vía para su alimentación, independientemente de la velocidad. Esta característica contribuye a reducir los costes operativos y de mantenimiento.  

En caso de fallo eléctrico del sistema de propulsión de la vía, el vehículo de levitación magnética puede utilizar las baterías de reserva a bordo para alimentar temporalmente el sistema de levitación del vehículo.

El sistema de levitación magnética Transrapid utiliza un motor lineal síncrono de estator largo tanto para la propulsión como para el frenado. Funciona como un motor eléctrico rotativo cuyo estator se desenrolla a lo largo de la parte inferior de la vía; en lugar de producir par (rotación), produce una fuerza lineal a lo largo de su longitud. Los electroimanes del vehículo de levitación magnética que lo elevan también funcionan como el equivalente de la parte de excitación ( rotor ) de este motor eléctrico lineal. Dado que el campo magnético viajero actúa en una sola dirección, si hubiera varios trenes de levitación magnética en un tramo de vía determinado, todos viajarían en la misma dirección, reduciendo así la posibilidad de colisión entre trenes en movimiento.

El consumo energético normal del Transrapid es de aproximadamente 50 a 100 kilovatios (67 a 134 hp) por sección para levitación, desplazamiento y control del vehículo. El coeficiente de resistencia aerodinámica del Transrapid es de aproximadamente 0,26. La resistencia aerodinámica del vehículo, que tiene una sección transversal frontal de 16 m² (172 pies² ) , requiere un consumo de potencia, a ^{una velocidad de crucero de} 400 km/h (249 mph) o 111 m/s (364 ft/s) , dado por la siguiente fórmula:        

${\displaystyle P=c_{w}\cdot A_{\rm {Front}}\cdot v^{3}\cdot ({\mbox{densidad del aire circundante}})/2}$

${\displaystyle {\begin{matrix}P&=&0{.}26\cdot 16\,\mathrm {m} ^{2}\cdot (111\,\mathrm {m} /\mathrm {s} )^{3}\cdot 1{.}24\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}/2\\P&=&3{.}53\cdot 10^{6}\,\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}/\mathrm {s} ^{3}=3{.}53\cdot 10^{6}\,\mathrm {N} \cdot \mathrm {m} /\mathrm {s} =3{.}53\,\mathrm {MW} \end{matrix}}}$

El consumo de energía es comparable al de otros sistemas ferroviarios de alta velocidad. Con una eficiencia de 0,85, la potencia requerida es de aproximadamente 4,2  MW. El consumo de energía para la levitación y el guiado equivale a aproximadamente 1,7  kW/t. Dado que el sistema de propulsión también puede funcionar en reversa, la energía se transfiere de vuelta a la red eléctrica durante el frenado. Una excepción a esto es cuando se realiza una parada de emergencia utilizando los patines de aterrizaje de emergencia debajo del vehículo, aunque este método de detención está pensado únicamente como último recurso en caso de que sea imposible o indeseable mantener el vehículo levitando con energía de respaldo hasta detenerse de forma natural.

En comparación con las líneas ferroviarias clásicas, Transrapid permite mayores velocidades y pendientes con menor desgaste, menor consumo de energía y menores necesidades de mantenimiento. La vía de Transrapid es más flexible y se adapta más fácilmente a circunstancias geográficas específicas que un sistema ferroviario clásico. La carga está limitada a una carga útil máxima de 15 toneladas (14,8 toneladas largas ; 16,5 toneladas cortas ) por vagón. Transrapid permite velocidades máximas de 550 km/h (342 mph) , situándose entre los trenes de alta velocidad convencionales ( 200-320 km/h o 124-199 mph ) y el tráfico aéreo ( 720-990 km/h o 447-615 mph ). El generador de campo magnético, una parte importante del motor que forma parte de la vía, limita la capacidad del sistema.      

Desde el punto de vista de la competencia, Transrapid es una solución propietaria. Dado que la vía forma parte del sistema, solo pueden operarse los vehículos e infraestructura de Transrapid, que son de un único proveedor. No se prevé la utilización de múltiples proveedores en lo que respecta a los vehículos ni a los cruces y desvíos, que son de gran complejidad. A diferencia de los ferrocarriles tradicionales u otras redes de infraestructura, como las administradas conjuntamente por la Agencia Federal de Redes (Bundesnetzagentur) en Alemania, el sistema Transrapid no permite la competencia directa.

El Transrapid es un medio de transporte eléctrico, limpio, de alta velocidad y gran capacidad, capaz de establecer conexiones directas para pasajeros en entornos geográficamente complejos. Esto debe compararse con el impacto en áreas protegidas por el patrimonio y/o el paisaje (compárese con el puente Waldschlösschen ). Cualquier impacto en las emisiones debe tener en cuenta la fuente de energía eléctrica. La reducción de costos, ruido y vibraciones de un sistema Transrapid exclusivamente para pasajeros frente a una vía férrea de carga no es directamente comparable. La reutilización de vías existentes y la interconexión con las redes existentes son limitadas. El Transrapid compite indirectamente por recursos, espacio y vías en entornos urbanos con los sistemas de transporte urbano clásicos y los trenes de alta velocidad.

La única implementación comercial hasta la fecha fue en el año 2000, cuando el gobierno chino ordenó la construcción de una vía Transrapid que conectara Shanghái con su Aeropuerto Internacional de Pudong . Fue inaugurada en 2002 y los viajes diarios regulares comenzaron en marzo de 2004. La velocidad de viaje es de 431 km/h (268 mph) , que el tren Maglev mantiene durante 50 segundos, ya que la corta vía de 30,5 km (18,95 mi) solo permite mantener la velocidad de crucero durante un breve tiempo antes de que deba comenzar la desaceleración. El número promedio de pasajeros por día (14 horas de operación) es de aproximadamente 7500, mientras que la capacidad máxima de asientos por tren es de 440. El precio de un billete de segunda clase de aproximadamente 50 RMB ( renminbi ) (aproximadamente 6 euros ) es cuatro veces el precio del autobús del aeropuerto y diez veces más caro que un billete de metro comparable.     

El proyecto fue financiado por la empresa alemana Hermes con préstamos por valor de 200 millones de marcos alemanes. Se estima que el coste total asciende a 1.330 millones de dólares.

La extensión prevista de la línea hasta el aeropuerto de Shanghai Hongqiao ( 35 km o 22 millas ) y posteriormente hasta la ciudad de Hangzhou ( 175 km o 109 millas ) ha sufrido repetidos retrasos. Originalmente, se planeó que estuviera lista para la Expo 2010 , la aprobación final se otorgó el 18 de agosto de 2008 y la construcción estaba programada para comenzar en 2010 y finalizar en 2014. ^{[ 7 ]} Sin embargo, el plan se canceló, posiblemente debido a la construcción del ferrocarril de pasajeros de alta velocidad Shanghai-Hangzhou . ^{[ 8 ]} Desde 2020, esta extensión se propuso nuevamente. ^{[ 9 ]}    

La instalación de pruebas de Emsland era la única vía de Transrapid en Alemania. Ha sido desactivada y está previsto su desmantelamiento. No obstante, existen planes para utilizarla como instalación de pruebas para el CRRC 600 o reconstruirla para que sirva como vía de Hyperloop . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

En 2007, Irán y una empresa alemana llegaron a un acuerdo para utilizar trenes de levitación magnética (maglev) para conectar las ciudades de Teherán y Mashhad . El acuerdo se firmó en el recinto ferial internacional de Mashhad entre el Ministerio de Carreteras y Transportes de Irán y la empresa alemana. La consultora Schlegel Consulting Engineers, con sede en Múnich, declaró haber firmado el contrato con el Ministerio de Transportes de Irán y el gobernador de Mashhad. "Se nos ha encomendado liderar un consorcio alemán en este proyecto", declaró un portavoz. "Nos encontramos en la fase preparatoria". El siguiente paso será la formación del consorcio, un proceso que se espera tenga lugar "en los próximos meses", añadió el portavoz. El proyecto podría tener un valor de entre 10.000 y 12.000 millones de euros, según el portavoz de Schlegel. Siemens y ThyssenKrupp, desarrolladores del tren de levitación magnética de alta velocidad Transrapid, afirmaron desconocer la propuesta. El portavoz de Schlegel indicó que Siemens y ThyssenKrupp "no participan" actualmente en el consorcio. ^{[ 12 ]}

En 2011, SwissRapide AG, en colaboración con el Consorcio SwissRapide, estaba desarrollando y promoviendo un sistema de monorraíl de levitación magnética (Maglev) en superficie, basado en la tecnología Transrapid. Los primeros proyectos planificados fueron las líneas Berna - Zúrich , Lausana - Ginebra y Zúrich- Winterthur . ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Se ha propuesto un sistema ferroviario de dos líneas y 120 kilómetros (75 millas) de longitud para la isla de Tenerife , que recibe cinco millones de turistas al año. Conectaría la capital, Santa Cruz, en el norte, con Costa Adeje en el sur y Los Realejos en el noroeste, con una velocidad máxima de 270  km/h (169  mph). El coste estimado es de 3.000 millones de euros. El sistema Transrapid presenta ventajas sobre los planes ferroviarios convencionales, que requerirían que el 35% de su recorrido transcurriera por túneles debido al escarpado terreno de la isla. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

El proyecto Transrapid fue rechazado en 2007 ^{[ 23 ] [ 24 ]} por el gobierno del Reino Unido en favor de un enlace de levitación magnética llamado UK Ultraspeed entre Londres y Glasgow , vía Birmingham, Liverpool/Manchester, Leeds, Teesside, Newcastle y Edimburgo. ^{[ 23 ]}

El 22 de septiembre de 2006, un tren Transrapid colisionó con un vehículo de mantenimiento a 170 km/h (106 mph) en la vía de pruebas de Lathen, Alemania. El vehículo de mantenimiento destruyó la primera sección del tren y luego se elevó de la vía para completar dos rotaciones completas antes de aterrizar en un montón de escombros preexplotados. Este fue el primer accidente grave que involucró a un tren Transrapid. Los medios de comunicación informaron de 23 fallecidos y varios heridos graves, siendo estas las primeras muertes en un tren de levitación magnética. ^{[ 25 ]} El accidente fue causado por un error humano, ya que se permitió que el primer tren saliera de la estación antes de que el vehículo de mantenimiento se hubiera retirado de la vía. Esta situación podría evitarse en un entorno de producción instalando un sistema automático de prevención de colisiones.  

El 11 de agosto de 2006, un tren Transrapid que circulaba por la línea Maglev de Shanghái se incendió. Los bomberos de Shanghái extinguieron rápidamente el fuego. Se informó que las baterías a bordo del tren podrían haber sido la causa del incendio.