Maglev terimi adını manyetik levitasyon dediğimiz olaydan alır. Manyetizma mantığı kullanılarak levitasyon, yani yukarı kaldırma, yukarıda tutma anlamına gelir. Maglev temelde basit bir mantığa dayanır. Mıknatıslar kullanılarak sürtünmenin ortadan kaldırılmasıdır. İki küme mıknatıs olduğunu düşünelim, bir tanesi trenin raylarla olan temasını kesmekle görevliyken diğeri de treni ilerletme görevini üstlenir. En basit haliyle Maglev teknolojisinin çalışma prensibi bu şekildedir. Mıknatısların aynı kutuplarının birbirini itme ilkesinden yararlanır.

Peki neden Maglev trenleri geliştiriliyor, avantajları nelerdir, dezavantajları yok mudur? Maglev trenlerinin çalışma prensibini detaylandırarak devam edelim.

 

Maglev trenleri bahsettiğimiz üzere iki mıknatıs kümesiyle çalışır. Bunlardan ilki levitasyon mıknatısları…

Bu mıknatıslar trenin raylarla olan temasını keser, başka bir deyişle treni kaldırmaya yarar. Trenlerde ve raylarda bulunur, mıknatısların aynı kutuplarının birbirini itme ilkesinden yararlanarak tren ve raylar arasında 10 cm’ye kadar bir boşluk oluşturabilir. Tabi bu boşluk mıknatısların oluşturduğu elektromanyetik alandır aslında. Bu sayede sürtünme büyük oranda azaltılır.

İkinci mıknatıs kümesi ise rehber mıknatısları (Guideway Magnets) olarak geçer. Rehber olarak adlandırılmasının sebebi Maglev trenlerinin ileri veya geri gitmesini sağlayan mıknatıslar olmasıdır. Levitasyon mıknatısları treni havaya kaldırırken ilerlemesini sağlayan mıknatıslar da rehber mıknatıslardır. Normal motor yerine lineer motor kullanılarak çalışır. Lineer motorlar normal motorlar aksine dönme hareketi olmadan düz bir eksende hareketi sağlar. Motorun stator kısmı rayların üzerine yerleştirilir, rotor kısmı ise trenin altındadır. Akım verildiğinde oluşan elektromanyetik kuvvet sayesinde tren ilerlemeye başlar. Bu mıknatısların amacı trenin harekete geçmesini ve hareketine devam etmesini sağlayan elektromanyetik dalgalar oluşturmaktır. Sırayla elektromıknatıslar açılıp kapanarak hareketli bir manyetik alan dalgasıyla tren ileri veya geri gider, hızlanır veya yavaşlar. [1]



Bahsettiğimiz mıknatıs kümeleriyle Maglev trenleri faaliyet gösterebilir. Şimdi ise Maglev trenlerinde kullanılan iki farklı süspansiyon sisteminden bahsedeceğiz ve bunları karşılaştıracağız.



 

Maglev trenleri iki farklı süspansiyon sistemiyle çalışır. Önce elektromanyetik süspansiyon sistemini inceleyelim. EMS için trenin alt kısmına elektromıknatıslar yerleştirilir. Bu mıknatıslar raylarda bulunan metal levhaları çekerek trenin rayların üstünde durmasını sağlar. Tren rayların üstünde 10 mm gibi bir yükseklikte bulunur, yani EDS sistemine göre daha alçaktadır. Rayların etrafını saran bir yapısı vardır. Bu sistem için daha hassas mıknatıslar kullanılmalı ve daha hassas hesaplar yapılmalıdır. Bunun sebebi treni sabit bir yükseklikte tutmak için mıknatısların ayarları çok hızlı yapılır, dolayısıyla bunu kontrol eden sistem oldukça hassas olmalıdır. Eğer sistemde bir arıza olursa ve bu manyetik alan oluşturulamazsa tren bir anda raylara düşer ve istenmeye kazalar olabilir. Burada şunu çıkarabiliriz, EMS sisteminde tren raylarda hareket etmezken de kaldırılabilir. Belirli bir hıza ulaşması beklenmez. Bu da şehir içi kullanımlarda daha avantajlı bir çözüm olduğunu gösterir. Toplu taşımalarda sürekli dur-kalk hareketleri EMS kullanılan Maglev trenleri için sorun teşkil etmez. Çin’in Shangay kentinde bulunan Maglev treni EMS sistemini kullanmaktadır. [1]
 

 

EDS için de önce trenin altına veya yanlarına süperiletken mıknatıslar yerleştirilir. Raylarda ise iletken bobinler bulunur. EMS sisteminin aksine burada süperiletken mıknatıslar kullanılır. Bunun sebebi hem enerji kaybının daha az olması hem de daha güçlü manyetik alan yaratabilmesidir. Elektromıknatıslar da güçlü manyetik alan yaratabilir ancak konu süperiletken mıknatıslar olduğu zaman daha da güçlü manyetik alanlardan bahsedebiliriz. Dolayısıyla yüksek hızlar için daha ideal bir tercih olur. Enerji kaybının oldukça az olması da verimliliği arttırır.

EDS sisteminde trenin raylara temas etmemesi için belirli bir başlangıç hızına ihtiyacı vardır. Doğrudan tren kaldırılamaz. Bu sebeple trenin kalkması veya durması için ek tekerleklere veya başka bir destek yöntemi gereklidir. Tren belirli bir hızdan sonra raylarla teması kesilir ve yaklaşık 10 cm kadar yükselir. Buradan şöyle bir çıkarım yapabiliriz, arıza sonucu manyetik alan ortadan kalkarsa tren hemen raylara düşmez. Önce yavaşlar, gerekli hıza geldiği zaman rayların üstüne gelir. Bu da daha güvenli bir çözümdür. EMS sistemine göre daha fazla akım geçireceğinden daha çok ısınır, bu sebeple soğutma sistemleri daha karışık ve güçlü olmalıdır. Japonya’da bulunan Chūō Shinkansen Maglev Treni EDS sistemi kullanacaktır. Hala inşaat halinde olan bu trenin en erken 2034 yılında açılması planlanmaktadır. [2]

Sonuç olarak kısa mesafelerde ve şehir içinde EMS sisteminin kullanılması, uzun mesafelerde ve yüksek hız gerektiren durumlarda EDS sisteminin kullanılması daha uygun çözümlerdir.
 

 

► Raylarla temas etmemesi sebebiyle sürtünme büyük oranda azalır. Bu da trenin hem daha hızlı gidebilmesi, mekanik parçaların olmamasından kaynaklı bakım maliyetlerinin azalması ve mekanik arızaların önemli ölçüde azalmasını sağlar.
► Sessiz çalışma özelliği olan trenlerdir. Diğer tren türleri gibi gürültü çıkarmazlar, gürültü kirliliği oluşturmaz.
► Toplu taşımayı hızlandırır. Özellikle kalabalık şehirlerde, toplu taşımanın sık kullanıldığı yerlerde yüksek hızlara ulaşabilmesi sayesinde trafiği azaltabilir, bu soruna karşı önemli bir çözüm sunar.
► Çevreye daha duyarlıdır. Elektrik enerjisi kullanıldığı için fosil yakıtlara veya diğer yakıtlara ihtiyaç duymaz, çevreye fayda sağlar.
► Aerodinamik tasarımı sürtünmeyi azaltmaya yardımcı olur.
 

► Hepimizin tahmin ettiği gibi ilk dezavantajı maliyet. Maglev trenlerinin çalışması için özel bir altyapı ihtiyacı vardır. Özel elektromıknatıslı raylar, özel iletim hatları ve özel trenler gibi birçok farklı ihtiyacı vardır. Hepsinin karşılanması ciddi bir maliyet sorunudur.
► Sistemde kullanılan elektromıknatısların ve bu gibi karmaşık sistemlerin ileri seviye mühendislik gerektiriyor olması da projeyi zorlaştıran önemli bir etkendir.
► Elektrik enerjisini kullandığı için çevreye duyarlı olsa da fazla elektrik enerjisi ihtiyacı olabilmesi sebebiyle ek maliyetler ortaya çıkabilir.



 

Maglev trenleri arasında en popüler olanı tabiki Çin’in Shangay Kentinde bulunan Maglev trenidir. 2001 yılında inşaatına başlanıp 2004 yılında hizmete açılan bu tren hala faaliyet göstermektedir. Ulaştığı en yüksek hız saatte 431 km’dir. Almanya’da geliştirilen Transrapid teknolojisiyle çalışır ve uzun yıllardır Çin halkına hizmet etmektedir. Çin, son 10 yılda farklı bölgelerde Maglev trenlerini hizmete açmaya devam etmektedir. Henüz gelişmekte olan Maglev treni teknolojisinin en iddialı ülkelerinden biri olduğu çıkarımını yapabiliriz. Buraya tıklayarak işletmeci firmanın kendi sitesine ulaşabilir, bu tren hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz. [1]

Dünya üzerinde ilk ticari Maglev ise İngiltere’de bulunan Birmingham Maglev Treni’ydi. 1984 yılında açılan bu tren hattı 1995 yılında bakım sorunları nedeniyle kapatıldı. 600 m uzunlukta bir hattı ve ulaştığı en yüksek hız saatte 42 kilometreydi. O yıllar için teknolojik olarak büyük bir adımdı ve bazı noktalar yetersiz kaldığı için sistemler kolayca arıza çıkarabiliyordu.

Henüz faaliyet göstermeyen ancak faaliyete girdiği zaman dünyanın en hızlı yolcu treni olmaya aday olan Chūō Shinkansen Maglev Treni’nden bahsetmezsek olmaz. 2027 yılında hizmete açılması bekleniyordu ancak yaşanan bazı sorunlar neticesinde projeyi yürüten firma bu hattın en erken 2034 yılında hizmete girebileceğini açıkladı. Bu hat Tokyo ve Nagoya şehirleri arasında olacaktır. Uzunluğu yaklaşık 285 km olacak ve ulaşacağı en yüksek hızın saatte 505 km olacağı tahmin edilmektedir. Maglev treni teknolojisinde Çin’e rakip olarak bu projeye oldukça önem veren Japonya, projenin adından sıkça söz ettireceği konusunda oldukça umutlu. 2][3]
 

Dünya genelinde Maglev treni teknolojisi hala çok yeni olup gelişmeye devam etmektedir. Ülkemizde Maglev trenleriyle alakalı akademik çalışmalar olmuş ancak henüz bir girişim olmamıştır. Maglev trenlerinin birçok faydası olsa da kurulumu için ciddi bir altyapı oluşturmak gerekir. Hali hazırda var olan normal rayların Maglev treni için uygun raylara dönüştürülmesi de maliyet ve zaman açısından pek de uygun bir çözüm olmadığı düşünülmektedir. Bu sebeple sıfırdan altyapı kurulması ve trenin kurulması için ciddi bir yatırım gereklidir. Ayrıca Maglev trenleri için kurulacak hatların coğrafi konumları, uzunlukları gibi koşullar detaylıca düşünülmeli ve üzerine çalışılmalıdır. Zamanla bu alanda yapılan akademik çalışmalar ve projeler artacaktır. [4]

Maglev trenlerinin gelecekte önemli bir yere sahip olacağından şüphemiz yok. Gittikçe daha da önem kazanan sürdürülebilirlik alanına sağlayacağı katkı, enerji verimliliği açısından sağladığı avantajlar gibi sayabileceğimiz birçok etken var. Zamanla yaygınlaşmaya başlayan Maglev trenleri önümüzdeki yıllarda dünya genelinde ulaşıma önemli bir çözüm olabilir.



Kaynakça:

[1] Shangai Maglev Transportation Development Co. Ltd. (2000).
[2] Central Japan Railway Company (1987).
[3] Railway Gazette International, 25.04.2024.
[4] Türkiye’de Maglev Trenlerinin Uygulanabilirliğinin Araştırılması (2017), Muhammed Yasin Çodur