Công nghệ từ tính vượt trội của tàu Maglev

Loại tàu này còn có tên gọi là tàu đệm từ hay tàu hình viên đạn (Shinkansen trong tiếng Nhật). Chúng đã góp phần làm thay đổi diện mạo của ngành đường sắt. Trong tương lai, tàu Maglev được đánh giá là có rất nhiều tiềm năng phát triển. Ở bài viết sau ta sẽ tìm hiểu kỹ và rõ nét hơn về tàu đệm từ tính loại này.

Sự ra đời của tàu đệm từ siêu tốc trong bối cảnh lúc bấy giờ

Các phương tiện giao thông công cộng đa phần đều có tốc độ không vượt quá 100km/h. Tuy nhiên, chính điều này lại là điểm bất lợi của đường bộ so với đường hàng không. Do đó, một giải pháp đã được đặt ra và tiên phong nghiên cứu bởi James Powell và Gordon Danby. Sáng kiến về công nghệ này đã được nhen nhóm trong thời gian họ làm việc tại Phòng nghiên cứu Quốc gia Brookhaven. Vào một ngày, Powell bị trễ làm do tắc nghẽn giao thông trên đường.

Trong thời gian chờ đợi, ông đã nảy ra ý tưởng tối ưu hóa tốc độ của đường bộ so với hiện tại. Từ đó, ý tưởng về một loại tàu điện siêu tốc để thay thế xe con và tàu hỏa thông thường ra đời. Về cơ bản, Powell và Danby muốn ứng dụng các đệm nam châm được làm mát ở mức cực đại. Loại đệm từ này sẽ tối ưu hóa từ trường vốn đã rất mạnh của nam châm điện sẵn có.

Và khoảng nửa thế kỷ sau, thế giới đã chứng kiến những kỳ tích lẫn kỷ lục về tốc độ của loại tàu Maglev này.

Vậy, yếu tố kỹ thuật nào đã làm nên “sức mạnh” của tàu Maglev?

Về cơ bản, tàu Maglev có thể được hình dung như một “chiếc hộp” có bốn góc là nam châm. Đây là nhận định của Jesse Powell, con trai của “cha đẻ” tàu Maglev. Thực ra, các yếu tố kỹ thuật lại phức tạp hơn đáng kể nhưng về mặt nguyên tắc thì là như thế. Các nam châm được lựa chọn để sử dụng đều là loại siêu cấu trúc. Điều này có nghĩa là chúng được làm lạnh cực đại, dao động từ 232 độ C đến dưới 0 độ. Nhờ đó, lực từ tính của tàu được nâng lên gấp 10 lần so với thông thường. Vì thế, lực từ tính ở mức này là đủ để treo lơ lửng và điều hướng cho tàu.

Đặc biệt hơn, tàu Maglev có cơ chế hoàn toàn tự hành. Chỉ cần lắp đặt một hệ thống kiểm soát hành trình và thông số để điều hành hoạt động. Do sở hữu tốc độ tối đa lên đến gần 500km/h nên tàu loại này có thể ra/vào ga với tần suất trễ chuyến cực thấp. Con trai của James Powell, Jesse, đã từng nói: “Tàu Maglev sẽ di chuyển bất cứ đâu có đường tàu. Đó chính là vật lý học cơ bản”.

Các siêu nam châm điện của tàu được điều khiển thông qua dòng điện của đệm từ. Việc điều hướng hay gia giảm tốc độ sẽ được tinh chỉnh hoàn toàn bằng máy móc. Các thông số, tham số phức tạp sẽ được giải quyết nhanh chóng, chuẩn xác. Nam châm của đệm từ và nam châm của tàu sẽ phối hợp đồng đều để tạo ra tốc độ nhanh và ổn định. Vì vậy, loại bỏ được lực ma sát cũng như tiết kiệm năng lượng hơn.

“Điểm mặt” những ưu điểm vượt trội của tàu đệm từ hiện nay

Tàu đệm từ Maglev sở hữu hàng tá những điểm mạnh đáng kể về mặt công nghệ. Các tính năng vượt trội và khả năng vận hành mạnh mẽ của chúng bao gồm có:

• Vì sử dụng đệm từ tính nên hạn chế tối đa lực ma sát. Lực cản duy nhất ở đây là không khí nhưng không đáng kể
• Hệ thống siêu nam châm điện của tàu và đường ray phối hợp nhịp nhàng. Từ đó, tạo ra chuyển động êm ái, hạn chế gây ra tai nạn
• Cơ chế hoạt động theo kiểu vòng lặp nên tiết kiệm năng lượng và hiệu quả từ trường của nam châm
• Không cần đến lái tàu để vận hành. Các thuật toán và tham số sẽ được xử lý nhanh chóng thông qua một hệ thống điều hành ở đầu tàu. Hệ thống này sẽ được giám sát bởi trung tâm điều khiển hành trình
• Có thời gian chuyển trạm và di chuyển thấp, giá cả không quá đắt đỏ nên phù hợp với nhiều mục đích di chuyển. Tình trạng trễ chuyến là rất ít khi xảy ra
• Có độ an toàn được kiểm định ở mức tuyệt đối. Có rất ít tai nạn đã xảy ra nhưng chủ yếu là ở yếu tố khách quan hay yếu tố kỹ thuật.
• Được cải tiến liên tục về công nghệ nên khó lỗi thời hay phát sinh lỗi trong quá trình vận hành

Kết

Tàu đệm từ Maglev là một phát minh vĩ đại của khoa học – kỹ thuật trong thời đại mới. Nhờ có nó, bộ mặt của ngành đường sắt thế giới đã thay đổi đáng kể. Không chỉ rút ngắn thời gian di chuyển, tàu Maglev còn giúp tiết kiệm năng lượng và mang đến sự tiện nghi cho hành khách. Do vậy, loại tàu này được các chuyên gia đánh giá là rất có tiềm năng trong tương lai. Loại hình Hyperloop, thứ mà trước đây vốn chỉ có trong khoa học viễn tưởng, lại được truyền cảm hứng bởi tàu Maglev. Trong tương lai gần, đây sẽ là hình thức đi lại phổ biến của con người.

Các tin tức thú vị khác cùng chuyên mục

• Đế từ giữ điện thoại: “Người bạn chí cốt” của tài xế
• Nam châm hữu ích như thế nào trong gia công đồ gỗ
• Bạn có thể làm đồ handmade bé xinh từ nam châm như thế nào?
• Tầm quan trọng của máy lọc sắt trong ngành khai thác khoáng sản hiện nay