BERØRINGSFRITT: Det magnetiske svevetoget Rinia i Japan har satt verdensrekord med 581 km/t. (Bilde: GRAIG DONNER)
RASKESTE TOG: Svevetoget i Shanghai er verdens raskeste tog i ordinær drift, med en topphastighet på 431 km/t. (Bilde: Zhang chunhai )
TRANG FØDSEL: Maglev-teknologien har hatt en noe trang fødsel av flere grunner. Først nå oppleves det kommersielle gjennombruddet, skriver stipendiat Ove Storset.

Stor forskjell på svevetog

Det er positivt at Teknisk Ukeblad gir et innblikk i eksisterende magnetisk sveveteknologi (maglev), siden høyhastighet, energieffektivitet og miljøvennlighet utvilsomt gjør maglev til fremtidens transportteknologi.

Jeg ønsker her å supplementere artikkelen for å fremme teknologisk forståelse. Trass i inntrykket artikkelen gir har maglev blitt kontinuerlig utviklet siden begynnelsen av 70-tallet, men teknologien har hatt en noe trang fødsel av flere grunner. Først nå oppleves det kommersielle gjennombruddet.

Transrapid (Siemens & ThyssenKrupp, www.transrapid.com) ønsker å fremstille seg som «verdens sikreste teknologi». Årsaken er at elektromagnetisk svevning (EMS) egentlig bare en elektromagnet som tiltrekkes av en ferromagnetisk skinne, og dette er dynamisk ustabilt. Det vil si at man må kontrollere strømmen i elektromagneten for å forhindre at skinnen og elektromagneten støter sammen.

Dersom kontrollsystemet svikter, går det som med F-16 (det første serieproduserte ustabile fly) når styringscomputeren streiker – det krasjer. Dette har vært ett av hovedargumentene mot EMS til fordel for elektrodynamiske systemer (EDS), siden maglevs begynnelsen. Nå har vi derimot både computere – og enda viktigere – metodikken for å lagre sikre datasystemer, som f.eks. fly-by-wire systemet i Airbus’ siste modell som er sikkert nok til kommersiell passasjertransport.

Påstanden til Transrapid om at Transrapid-08 er «verdens sikreste transportmiddel» må således betraktes som et PR-stunt angivelig myntet på å endre holdninger til deres fordel ved å spille på psykologi mer enn teknologi. For en ufaglært virker argumentet med at «toget omslutter skinnen» rimelig, men dersom noe går galt i 430 km/t er det mer enn nok kinetisk energi i toget til å forårsake en avsporing. Det som står for sikkerheten er utviklingsmetodikken bak styringssystemet noe det er vanskelig å kommunisere til en ufaglært.

Når det gjelder den japanske JR maglevs supraledende EDS teknologi utviklet av Railroad Technical Research Institute i Japan (RTRI, www.rtri.or.jp), så kom den nok i et litt dårlig lys i artikkelen. Ved EDS fremkommer svevekraften mellom en magnetisk kilde i toget som forårsaker bevegelsesinduserte strømmer i sporet laget av kobber eller aluminium; de to magnetfeltene frastøter hverandre. En er således avhengig av tilstrekkelig hastighet for å fremkalle løftekraften. JR maglev's MLX-001 har en lift-off hastighet rundt 80 km/t og benytter supraledere i den magnetiske kilden. EDS er fysisk og matematisk mye mer komplisert enn EMS siden differensialligningene som beskriver dynamikken i EDS er komplekse og ligningene framviser blant annet kaotiske bevegelser som kan manifesterer seg som oscillasjoner rundt lift-off hastigheten. RTRI hadde problemer med dette i sine tidligere design.

JR maglev har ennå ikke en kommersiell maglev linje, men teknologien har hele tiden vært tiltenkt rollen til å overta etter hurtigtoget Shinkansen mellom Tokyo og Osaka. Tatt i betraktning at denne togstrekningen frakter i størrelsesorden like mange passasjerer hvert år som alle togene til sammen i Storbritannia, er det klart at JR maglev har et meget godt økonomisk grunnlag til å rettferdiggjøre de enorme investeringen i infrastruktur (sporet) som kreves. Transrapid sliter med å komme innenfor et slikt prosjekt, selv om det ser ut til at Shanghai maglev utvides med 169 km til Hangzhou.

Det japanske transportministeriet har klassifisert MLX-001 teknologien som anvendelig for Tokyo-Osaka korridoren, og RTRI gjennomgår nå pålitelighetstester og optimalisering for å redusere sporkostnadene. RTRI har problemer siden de etter min mening har anvendt en metodikk med «trial & error» som teknologisk utviklingsmodell istedenfor å ta i bruk modellering som kan forutsi egenskapene før man bygger. JR maglev sliter med mange av avgjørelsene de tok på 70-tallet, og overgangen fra lavtemperatur supraledere (kjøles med helium) til høytemperatur (kjøles med nitrogen) kom minst 10 år for sent. På grunn av manglende fysisk forståelse for EDS, sliter de med uheldige teknologiske valg som har gitt dem problemer med passasjerkomforten (risting) og høye spor kostnader. Konseptuelt er potensialet til EDS større enn EMS, siden EDS kan kreve langt mindre overflatejevnhet på sporet noe som reduserer prisen vesentlig, og – viktigst av alt – krever langt mindre vedlikeholdskostnader. Det japanske MLX-001 systemet har dessverre ikke klart å utnytte dette til det fulle - ennå.

De høye kravene til overflatejevn på sporet ved EMS fordyrer teknologien vesentlig dersom den skal være motstandsdyktig mot norsk tele. Kostnadene til maglev-toget i Shanghai innbefatter ikke dette, og derfor blir prisen lav i forhold til Gardemoenbanen som ble nevnt i artikkelen. Grunnet de høye toleransekravene på sporet har Transrapid-teknologien også problemer med seismologisk aktivitet. Det er blant annet ett prosjekt på gang som ledes av General Atomics i USA hvor man ser på mulighetene for å legge en Transrapid linje mellom Los Angeles og Las Vegas. Her er det ofte jordskjelv, så jeg er spent på om prosjektet vil anbefale Transrapid teknologien for denne strekningen.

Det som vi først og fremst kan lære av Transrapid er hvordan tysk forskning og utviklingsinnsats, som startet rundt 1970, har klart å skaffe sponsorer til kontinuerlig utvikling i 30 år og er nå den eneste kommersielle maglev-teknologien på verdensbasis. Jeg spår at systemet vil bli en gullgruve for både eiere og utviklere. Det er langt mellom norske investorer og utviklingsmiljøer med en så lang investeringshorisont før inntjening. Denne langsiktigheten blir vanskelig i Norge i konkurranse med en børsstigning på 20-30% hvert år fremkalt av et oljeeventyr som jeg hevder har blitt en forbannelse for langsiktig investering i forskning og utvikling.