مهندسی بی‌نهایت: قطارهای مگلِو، پرواز روی ریل

قطارها را می‌توان اولین نمونه‌ی حمل و نقل سریع زمینی مدرن به‌حساب آورد که تا میانه‌ی قرن بیستم و پیش از فراگیر شدن دیگر گونه‌های حمل و نقل زمینی و همچنین هواپیماها، به‌عنوان اصلی‌ترین ابزار حمل و نقل شناخته می‌شدند. در این میان یکی از مواردی که همواره مورد توجه مهندسان بوده، مسئله‌ی سرعت و کاهش زمان سفرهای ریلی است. در حال حاضر از قطارهایی که از حداقل سرعت ۲۰۰ الی ۲۵۰ کیلومتر بر ساعت برخوردار هستند با عنوان قطارهای سریع‌السیر یاد می‌شود؛ این در حالی است که در برخی ممالک کمتر توسعه یافته قطارهایی با بیشینه‌ی سرعت کمتر از دویست کیلومتر نیز در دسته‌ی قطارهای سریع‌السیر جای می‌گیرند. در این بین می‌توان از قطارهای سریع‌السیر ژاپنی که با عنوان «شینکانسِن» شناخته می‌شوند به‌عنوان اولین قطار سریع‌السیر جهان نام برد.

یکی از نکته‌های حائز اهمیت در زمینه‌ی حمل و نقل ریلی، امنیت فوق‌العاده بالای قطارهای سریع‌السیر است؛ برای مثال، قطارهای سریع‌السیر ژاپنی از سال ۱۹۶۴ کار خود را شروع کرده‌اند اما تاکنون حادثه‌ای که منجر به تلفات جانی شده باشد در کارنامه‌ی آن‌ها ثبت نشده است. در عین حال، علی‌رغم سرعت پایین‌تر قطارهای سریع‌السیر در مقایسه با هواپیماها، به‌ دلائل مختلفی، در مسیرهای کوتاه سفر با قطار در مقایسه با سفرهای هوایی با سرعت بیشتری انجام می‌شود.

یکی از این دلایل واقع شدن ایستگاه‌های قطار درون شهر‌ها است؛‌ این در حالی است که اغلب فرودگاه‌ها در حومه‌ی شهرها واقع شده‌اند. همچنین به دلیل اینکه فرایند تحویل بار و انجام کنترل‌های امنیتی در فرودگاه‌ها وقت‌گیرتر از فرایند تحویل‌بار و کنترل‌های امنیتی در ایستگاه‌های قطار است، در مسافت‌های کوتاه سفرهای ریلی در مقایسه با سفرهای هوایی در زمان کوتاه‌تری انجام خواهند شد. در نهایت نباید فراموش کرد که تغییرات جوی نظیر بارش برف و باران، وزش باد و… نیز اثر قابل توجهی روی سفرهای هوایی دارند و در بسیاری موارد موجب لغو پروازها می‌شوند؛ این در حالی است که تغییرات جوی اثر به‌مراتب کمتری روی حمل نقل ریلی دارند. در نتیجه‌ی این عوامل، در مسیرهای متعددی نظیر مسیر پاریس به بروکسل یا مسیر مادرید به بارسلون سفر با قطارهای سریع‌السیر جای سفرهای هوایی را گرفته‌است.

اما با وجود برتری‌های ذکر شده، به‌نظر می‌رسد حداکثر سرعت‌ کاربردی قطارهای سریع‌السیر در مسافرت‌های عادی به چیزی در حدود ۳۵۰ کیلومتر بر ساعت محدود می‌شود. یکی از چالش‌های پیش روی مهندسان،‌افزایش سرعت قطارها به‌گونه‌ای است که موجب اعمال تاثیرات منفی روی امنیت و آسایش مسافران نشود و همچنان هزینه‌ی ساخت قطار، توسعه‌ی زیرساخت‌ها و حفظ و نگه‌داری از قطارها و شبکه‌ی ریلی نیز در حد قابل قبولی باقی بماند.

یکی از راهکارهای موجود برای افزایش قابل توجه سرعت سفرهای ریلی استفاده از قطارهای «مگلِو» است. نام مگلو از عبارت Magnetic Levitation به‌معنی تعلیق مغناطیسی گرفته شده و به‌قطارهایی اشاره دارد که با کمک آهن‌ربا از سطح ریل فاصله می‌گیرند و در عمل در هوا معلق هستند. شایان ذکر است که در این قطارها نه تنها از آهن‌ربا برای معلق ساختن قطار در هوا استفاده می‌شود، بلکه به‌جای استفاده از پیش‌رانه‌های معمول، حرکت قطار روی ریل نیز با کمک موتورهای خطی مغناطیسی انجام می‌شود.

قطار مگلو سری L0 ژاپن با بیشینه‌ی سرعت ۶۰۳ کیلومتر بر ساعت

چنین قطارهایی می‌توانند به سرعت‌هایی بالغ بر ۶۰۰ کیلومتر بر ساعت دست پیدا کنند و سرعت کاربردی آن‌ها در سفرهای روزانه نیز به ۴۳۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. علاوه بر این، قطارهای مگلو مزایای دیگری نیز دارند که موجب برتری آن‌ها بر دیگر قطارها می‌شود؛‌ اما به دلیل پاره‌ای از مشکلات و محدودیت‌ها، استفاده از این قطارها هنوز به‌طور کامل فراگیر نشده است. در ادامه با تاریخچه‌ی این قطارها، نحوی‌ کارکرد آن‌ها و مزایا و معایب آن‌ها در مقایسه با دیگر قطارها و همچنین هواپیماها آشنا خواهیم شد. از شما دعوت می‌کنیم با یکی دیگر از مطالب مجموعه‌ی «مهندسی بی‌نهایت» زومیت را همراهی کنید.

پیشینه‌ی قطارهای مگلو

ایده‌ی قطارهای مگلو به اویل قرن نوزدهم و تلاش‌های یک مهندس فرانسوی-آمریکایی با نام «امیل باشلت» و یک مهندس آمریکایی دیگر به نام «رابرت گدارد» بر می‌گردد. باشلت اولین نمونه‌ی مفهومی از قطار مگلو را در لندن به نمایش گذاشت، اما به دلیل محدودیت‌هایی همچون هزینه‌ی بالای سیم‌پیچ‌های مسی موجود در ریل‌ها و مشکلات مربوط به انتقال نیرو به ریل، این طرح اولیه با عملی شدن فاصله‌ی زیادی داشت.

چندین دهه بعد و در سال ۱۹۸۴، انگلیسی‌ها استفاده‌ی تجاری از اولین قطار مگلو را شروع کردند. این قطار به مسافران اجازه می‌داد فاصله‌ی ۶۰۰ متری بین فرودگاه بیرمنگام تا ایستگاه قطار این شهر را با سرعت ۴۲ کیلومتر بر ساعت طی کنند. این قطار فاصله‌ای کوتاه را طی می‌کرد و سرعت پایینی داشت: اما در ابتدا با استقبال مناسبی روبرو شد، لیکن پس از گذشت یک دهه و به‌دلیل افت قابلیت اطمینان این قطار، بریتانیایی‌ها استفاده از آن را خاتمه دادند.

قطار مگلو بیرمنگام

در عین حال فرایند تحقیق و توسعه‌ی قطارهای مگلو در کشورهای دیگر نظیر آلمان نیز در دهه‌ی هشتاد ادامه داشت. شرکت آلمانی «ترنس‌رپید» (Transrapid) در سال ۱۹۸۰ استفاده‌ی آزمایشی از قطارهای مگلو را شروع کرد و این قطار آزمایشی تا سال ۱۹۸۴ به کار خود ادامه داد. جالب اینجا است که افراد عادی نیز می‌توانستند با پرداخت هزینه سفر با این قطار را تجربه کنند. طی این آزمایشات قطار ساخته شده توسط ترنس‌رپید توانست به حداکثر سرعت ۴۲۰ کیلومتر بر ساعت دست پیدا کند.

ژاپنی‌ها نیز از اواخر دهه‌ی ۶۰ در حال کار روی قطارهای مگلو بوده‌اند. شرکت «هواپیمایی ژاپن» و شرکت «راه آهن مرکزی ژاپن» برای چندین دهه مشغول تحقیق و توسعه‌ی قطارهای مگلو بوده‌اند و تاکنون به موفقیت‌های فراوانی دست یافته‌اند که در این میان می‌توان به توسعه‌ی قطارهای مگلو سری L0 با بیشینه‌ی سرعت ۶۰۳ گیلومتر بر ساعت اشاره کرد.

در حال حاضر نیز قطارهای مگلو در سه کشور چین، ژاپن و کره‌ی جنوبی به‌صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند که در این میان قطار مگلو شانگهای در چین با بیشینه‌ی سرعت عملیاتی ۴۳۰ کیلومتر بر ساعت به‌عنوان سریع‌ترین قطار مگلو عملیاتی جهان شناخته می‌شود. در ادامه‌ی مطلب، با چگونگی کارکرد این جادوی دنیای مهندسی بیشتر آشنا می‌شویم.

نحوه‌ی کارکرد قطارهای مگلو

همانگونه که در ابتدای مطلب گفته شد، مبنای اصلی کارکرد قطارهای مگلو استفاده از میدان‌های مغناطیسی جهت معلق نگه‌داشتن قطار در هوا است. در این قطارها، حرکت قطار به‌سمت جلو یا عقب نیز از طریق میدان‌های مغناطیسی صورت می‌گیرد. با این وجود، دو سیستم کاملا متفاوت برای استفاده از قطارهای مگلو توسعه داده شده که با نام «تعلیق الکترومغناطیسی» و «تعلیق الکترودینامیک» شناخته می‌شوند. در ادامه با نحوه‌ی کارکرد این دو سیستم و مزایا و معایب هرکدام بیشتر آشنا می‌شویم.

تعلیق الکترومغناطیسی

قطعا در دوران مدرسه آزمایش‌های ساده‌ای با آهن‌ربا انجام داده‌اید و می‌دانید که هر آهن‌ربا دارای دو قطب متفاوت است که با نام شمال (N) و جنوب (S) شناخته می‌شوند. همچنین می‌دانید که قطب‌های مخالف همدیگر را جذب و قطب‌های موافق همدیگر را دفع می‌کنند. در سیستم تعلیق الکترومغناطیسی از آهن‌ربای الکترومغناطیسی استفاده می‌شود که در زمان اتصال به یک منبع انرژی از خواص آهن‌ربایی برخوردار هستند. سیستم تعلیق الکترومغناطیسی از سه بخش اصلی تشکیل شده:‌منبع نیرو، سیم‌پیچ‌هایی که در سراسر ریل قرار گرفته‌اند و آهن‌رباهای هدایتی که در قسمت تحتانی قطار قرار دارند.

سیستم تعلیق الکترومغناطیسی

همانگونه که در تصویر مشخص شده است، در این سیستم در قسمت پایینی در دو سمت قطار بازوهایی شبیه به حرف C انگلیسی نصب شده‌اند. ریل استفاده شده در این سیستم با عنوان Guideway یا «مسیر هدایتی» شناخته می‌شود و این دو بازوی C-شکل ریل را از دو طرف در بر می‌گیرند. آهن‌ربای نصب شده روی قسمت تحتانی بازوی C-شکل و آهن‌رباهای نصب شده روی ریل همدیگر را جذب کرده و به هم نزدیک می‌شوند اما به‌طور کامل یکدیگر را لمس نمی‌کنند و همین مسئله باعث می‌شود قطار در ارتفاع کمی از ریل قرار گیرد؛ این ارتفاع معمولا در حدود ۱۵ میلی‌متر است و یک سیستم رایانه‌ای وظیفه‌ی کنترل دائمی ارتفاع را بر عهده دارد. با کاهش یا افزایش جریان برق، میزان قدرت میدان مغناطیسی کنترل می‌شود تا فاصله‌ی میان ریل و بازی C-شکل همواره در حد مطلوب باشد.

در دو سوی بازوی C-شکل نیز آهن‌ربایی قراردارد که با عنوان آهن‌ربای هدایتی شناخته می‌شود. وظیفه‌ی این آهن‌ربا حفظ فاصله‌ی مناسب میان بازو و ریل از دو جهت (چپ و راست) است. به کمک این آهن‌ربا نه‌تنها از برخورد در طرف بازو با ریل جلوگیری می‌شود، بلکه هدایت قطار در طول ریل نیز به کمک این آهن‌ربا امکان‌پذیر می‌شود.

جریان الکتریکی ارسالی به سیم‌پیچ‌های موجود در دیواره‌های ریل نیز به‌صورت متناوب تغییر می‌یابد. این سیم‌پیچ‌ها حالت مغناطیسی دارند و تغییرات جریان موجب تغییر قطب مغناطیسی آن‌ها می‌شود. همین تغییر قطب باعث می‌شود میدان مغناطیسی ایجاد شده در قسمت جلوی قطار آن‌ را به سمت جلو بکشد؛ در عین‌حال میدان مغناطیسی ایجاد شده در پشت قطار نیز آن‌ را به سمت جلو می‌راند. در اکثر قطارهای مگلو از جمله قطارهای آلمانی ترنس‌رپید و قطارهای Linimo HSST ژاپن از این سیستم برای تعلیق قطار و پیش‌رانش آن استفاده می‌شود.

تعلیق الکترودینامیک

در روش تعلیق الکترودینامیک بدنه‌ی قطار دارای آهن‌رباهایی است و درون دیواره‌هایی که در دو طرف ریل یا همان «مسیر هدایتی» قرار دارند نیز سیم‌پیچ‌هایی به شکل عدد هشت انگلیسی قرار گرفته‌اند. زمانی که قطار به سرعت مناسب (سرعتی در حدود ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت) برسد، آهن‌رباهای موجود در بدنه‌ی قطار و سیم‌پیچ‌های موجود در دیواره‌ی ریل میدان‌های مغناطیسی بر یکدیگر اعمال می‌کنند که نیروی دفعی و جذبی میان میان این میدان‌های مغناطیسی موجب معلق ماندن قطار در هوا می‌شود.

سیستم تعلیق الکترودینامیک

علاوه‌ بر سیم‌پیچ‌هایی به شکل عدد هشت انگلیسی که در دیواره‌ی ریل‌ها قرار گرفته‌اند، سیم‌پیچ‌های دیگری نیز در دیواره‌ی ریل‌ها قرار گرفته‌اند که با تغییر دادن میدان مغناطیسی خود قطار را به سمت جلو حرکت می‌دهند. از آنجا که معلق ماندن قطار وابسته به ایجاد میدان‌های مغناطیسی بین بدنه‌ی قطار و سیم‌پیچ‌های موجود در دیواره‌ی ریل است و این میدان‌های مغناطیسی نیز پس از دست‌یابی به سرعت مشخصی ایجاد می‌شوند، قطارهایی که از سیستم تعلیق الکترودینامیک استفاده می‌کنند به چرخ‌هایی مجهز هستند. تا زمانی که قطار به سرعت مناسب دست پیدا کند، این چرخ‌ها به قطار اجازه می‌دهند روی ریل حرکت کنند و پس از دست‌یابی به سرعت مناسب قطار روی ریل شناور می‌شود.

یکی از نکات قابل توجه این است که میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیستم تعلیق الکترودینامیک بسیار شدید است و افرادی که از ضربان‌سازهای قلب مصنوعی استفاده می‌کنند یا دستگاه‌های ذخیره‌سازی مغناطیسی به‌ همراه دارند ممکن است با مشکلاتی روبرو شوند. به همین دلیل انجام اقدامات مناسب برای مصون نگه‌داشتن مسافران از این میدان‌های مغناطیسی امری ضروری است.

ژاپنی‌ها در قطارهای مجهز به سیستم تعلیق الکترودینامیک از آهن‌رباهای الکترومغناطیسی ابررسانا در دمای بسیار پایین استفاده می‌کنند. استفاده از این نوع آهن‌ربا با دمای بسیار پایین موجب می‌شود حتی پس از قطع شدن جریان برق نیز قطار تا مدتی روی ریل شناور بماند؛ پس از آن نیز چرخ‌های مورد استفاده در این سیستم به‌قطار اجازه می‌دهند با ایمنی مناسب روی ریل حرکت کنند. در مقابل در سیستم تعلیق الکترومغناطیسی به محض قطع شدن جریان برق، قطار توانایی شناور ماندن روی ریل را از دست خواهد داد. به همین دلیل قطارهای طراحی شده توسط شرکت آلمانی ترنس‌رپید از باتری‌های پشتیبان استفاده می‌کنند.

ژاپنی‌ها موفق‌‌شده‌اند نوعی از سیستم تعلیق الکترودینامیک توسعه دهند که با نام Inductrack شناخته می‌شود. در این سیستم به‌جای استفاده از آهن‌رباهای الکترومغناطیسی از آهن‌رباهای معمولی استفاده می‌شود که با آرایشی خاص در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و همین آرایش موجب می‌شود شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط این آهن‌رباها به حد مطلوب برسد. همچنین برای ساخت این آهن‌رباها از آلیاژی جدید که از ترکیب بور، آهن و نئودیمیم ساخته شده استفاده شده تا شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده افزایش یابد.

در حال حاضر تعلیغ الکترومغناطیسی و تعلیق الکترودینامیک تنها روش‌هایی هستند که به‌طور گسترده مورد بررسی عملی قرار گرفته‌اند؛‌ اما برخی دیگر از روش‌ها نظیر تعلیق مغناطیسی-دینامیکی نیز از نظر تئوریک مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما به‌طور گسترده مورد بررسی‌های عملی قرار نگرفته‌اند. در عین‌حال، پیشنهاد‌هایی نیز برای افزایش بیش از پیش سرعت قطارهای مگلو ارائه شده که قابل توجه‌ترین آن‌ها استفاده از تونل‌های خلاء است.

از آن‌جا که اصلی‌ترین مانع بر سر راه افزایش سرعت قطارهای مگلو مقاومت هوا است، با استفاده از خلاء و به حداقل رساندن مقاومت هوا، این قطارها از نظر تئوری می‌توانند به سرعت‌هایی برابر با هواپیماهای مسافربری دست پیدا کنند. اما این ایده با چالش‌هایی نیز روبرو است، برای مثال برای استفاده از تونل‌های خلاء لازم است کابین قطار تحت فشار باشد و در صورت از دست رفتن فشار مشکلات بزرگی ایجاد خواهد شد. برای آشنایی بیشتر با چگونگی کارکرد قطارهای مگلو می‌توانید این ویدئو را تماشا کنید.

مزایا و معایب قطارهای مگلو

پیش از هرچیز شایان ذکر است که قطارهای سریع‌السیر فعلی نیز پیشرفت قابل توجهی داشته اند و پیشینه‌ی خوبی از خود برجا گذاشته‌اند. برای مثال در اغلب قطارهای سریع‌السیر فعلی از سیستم هدایت الکترونیکی استفاده می‌شود؛ چرا که انسان‌ها در سرعت‌های بالا نمی‌توانند با سرعت مناسب عکس‌العمل نشان دهند و این سیستم‌های هدایتی نیز به‌خوبی توانایی‌های خود را نشان داده‌اند. همچنین قطارهای سریع‌السیر فعلی از نظر ایمنی نیز توانسته‌اند شایستگی خود را ثابت کنند.

اما همانگونه که پیش از این گفته‌شد، در اکثر قطارهای فعلی حداکثر سرعت کاربردی به چیزی در حدود ۳۵۰ کیلومتر محدود شده است، برای مثال می‌توان به قطارهای سری CHR در چین اشاره کرد. این در حالی است که قطارهای مگلو به سرعت‌هایی بالغ بر ۶۰۰ کیلومتر بر ساعت رسیده‌اند و سرعت کاربردی قطار مگلو شانگهای به ۴۳۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد؛ منظور از سرعت کاربردی سرعتی است که در استفاده‌ی روزمره‌، قطار با آن سرعت حرکت می‌کند. لازم به ذکر است که این قطارها می‌توانند به‌سرعت و در کوتاه‌ترین زمان به حداکثر سرعت خود دست پیدا کنند؛ اما قطارهای معمولی برای دست‌یابی به حداکثر سرعت خود باید مسافت قابل توجهی را طی کنند.

نمایشگر داخلی قطار مگلو سری L0 ژاپن سرعت ۶۰۳ کیلومتر بر ساعت را نشان می‌دهد

به‌لطف دست‌یابی به سرعت‌های بالاتر در قطارهای مگلو، این قطارها می‌توانند در مسیرهای ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ کیلومتر زمان کلی سفر را به ۳ الی ۴ ساعت برسانند که باعث می‌شود قطارهای مگلو به رقیبی جدی برای هواپیماها تبدیل شوند. لیکن در قطارهای مگلو با افزایش سرعت، مقاومت هوا نیز افزایش پیدا می‌کند که موجب افزایش مصرف انرژی می‌شود. این در حالی است که هواپیماها با پرواز در ارتفاع بالاتر می‌توانند مصرف سوخت خود را کاهش دهند. این مسئله تنها در صورت عملی شدن ایده‌ی تونل‌های خلاء حل خواهد شد؛ هرچند حفر این تونل‌ها بسیار هزینه‌بر خواهد بود.

یکی دیگر از برتری‌های قطارهای مگلو سر و صدای بسیار کم است؛ تنها صدای ایجاد شده توسط قطارهای مگلو صدای برخورد هوا با قطار است و به همین دلیل برتری قطارهای مگلو بر قطارهای معمولی در زمینه‌ی کاهش سر و صدا غیر قابل انکار است. از نظر هزینه نیز هزینه‌ی استفاده و نگه‌داری از قطارهای مگلو بسیار پایین است. هزینه‌ی استفاده از قطارهای مگلو معادل ۳ سنت برای هر مسافر در هر مایل (۱۶۰۰ متر) است. در زمینه‌ی قطارهای باری نیز هزینه‌ی حمل هر تن بار معادل ۷ سنت برای هر یک تن بار در یک مایل است. حداقل عمر ریل‌های مگلو نیز به لطف عدم وجود اصطکاک به ۵۰ سال می‌رسد. میزان اعتمادپذیری این قطارها هم بالاتر از قطارهای عادی است و انجام کارهایی نظیر ترمزگیری برای قطارهای مگلو با سادگی بیشتری انجام می‌شود.

در عین حال قطارهای مگلو با ریل‌های عادی سازگاری ندارند و همین مسئله باعث سر به فلک کشیدن هزینه‌های اولیه‌ی استفاده از قطارهای مگلو می‌شود. این هزینه‌های بالا مانع از فراگیر شدن قطارهای مگلو شده به‌گونه‌ای که در حال حاضر تنها در چین، ژاپن و کره‌ی جنوبی از قطارهای مگلو استفاده می‌شود. چنین چالش بزرگی ممکن است آینده‌ی این قطارها را با خطر مواجه کند.

حوادث

قطارهای مگلو تا کنون تنها دو حادثه را در کارنامه‌ی خود داشته‌اند. روز جمعه بیستم مرداد ۱۳۸۵ (یازدهم آگوست ۲۰۰۶) یکی از واگن‌های قطار مگلو شانگهای دچار آتش‌سوزی شد. در این حادثه شخصی صدمه ندید و بررسی‌های بعدی نشان داد که دلیل اصلی حادثه اشکال در باتری‌های موجود در قطار بوده‌است.

حادثه‌ی قطار مگلو ترنس‌رپید در امسلاند آلمان

تقریبا چهل روز بعد در سی‌ و یکم شهریور ۱۳۸۵ (۲۲ سپتامبر ۲۰۰۶) طی یک برنامه‌ی آزمایشی، یک قطار مگلو متعلق به شرکت ترنس‌رپید در امسلاند آلمان با سرعت ۱۹۳ کیلومتر بر ساعت در حال حرکت بود. این قطار ناگهان با یکی از ماشین‌های تعمیراتی که اشتباها روی ریل باقی مانده بود برخورد کرد؛ قطار مذکور حامل ۲۹ سرنشین بود که ۲۳ نفر از آن‌ها در این حادثه جان خود را از دست دادند.

مگلو یا هایپرلوپ؟

نمی‌توان در مورد حمل و نقل زمینی پرسرعت صحبت کرد اما از هایپرلوپ سخنی به میان نیاورد. در حالی که یک قرن از معرفی ایده‌ی اولیه‌ی قطارهای مگلو می‌گذرد، چند سالی است که ایلان ماسک نیز با معرفی ایده‌ی سیستم هایپرلوپ سر و صدای زیادی به پا کرده و توجه جهانیان را به سمت خود معطوف کرده است. در هایپرلوپ از لوله‌هایی با سیستم تعلیق هوایی استفاده می‌شود و کپسول‌های حامل بار یا مسافر با سرعت سرسام آوری در این لوله‌ها به حرکت در می‌آیند.

ماسک قول داده که مسافران می‌توانند مسیر لس‌آنجلس به سن‌فرانسیسکو را تنها در ۳۵ دقیقه طی کنند. گفته می‌شود که سرعت کپسول‌های هایپرلوپ به بیش از ‍۱۱۰۰‍ کیلومتر بر ساعت خواهد رسید؛ چنین سرعتی نه تنها به مراتب بیشتر از بیشینه‌ی سرعت کاربردی قطار مگلو شانگ‌های است که به ۴۳۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد، بلکه از سرعت هواپیماهای مسافربری امروز نیز بیشتر است و به سرعت صوت نزدیک می‌شود. در این بخش به‌طور مختصر مقایسه‌ی کوتاهی خواهیم داشت بین هایپرلوپ و قطارهای مگلو.

قطار مگلو شانگهای با سرعت کاربردی ۴۳۰ کیلومتر بر ساعت

یکی از فاکتورهای تعیین کننده، حق استفاده از مسیرهای مختلف است. دست کم در ایالات متحده، هایپرلوپ هنوز با چالش‌های قانونی مختلفی روبرو است تا اجازه‌ی فعالیت و برپایی زیرساخت‌های لازم در مسیرهای مختلف را کسب کند. اما این مسئله برای قطارهای مگلو تا حد زیادی حل شده است چرا که دست کم در ایالات متحده شرکت‌های توسعه دهنده‌ی این قطارها در سطح ایالتی و کشوری مراحل قانونی مربوط به فعالیت در مسیرهای مختلف را طی کرده‌اند. برای مثال در مریلند و واشنگتن این قطارها قرار است جایگزین شبکه‌های ریلی قدیمی شوند.

از نظر زیرساخت‌ها نیز قطارهای مگلو می‌توانند با سیستم ریلی موجود در کشورهای  مختلف ترکیب شوند و از ایستگاه‌های قطار عادی استفاده کنند. این در حالی است که به‌نظر می‌رسد شبکه‌ی هایپرلوپ به ایستگاه‌های اختصاصی خود نیاز خواهد داشت. یکی دیگر از عوامل موثر توانایی حمل بار است. قطارهای مگلو ممکن است با انجام تغییراتی همچون قطارهای عادی جهت حمل بار مورد استفاده قرار گیرند؛ اما سرعت بالای این قطارها و محدودیت‌های آیرودینامیک می‌تواند انجام این کار را با مشکلاتی روبرو کند. این در حالی است که کپسول‌های هایپرلوپ که در حال حاضر در حال آزمایش هستند نیز برای حمل بار فضای کافی ندارند و لازم است لوله‌ها و کپسول‌های بزرگ‌تری برای حمل بار مورد استفاده قرار گیرند.

از آنجا که در سیستم هایپرلوپ از لوله‌هایی با خلاء نسبی استفاده می‌شود، باید تمام انشعاب‌ها و محل استقرار ایستگاه‌ها در ابتدا به درستی برنامه‌ریزی شود و انجام تغییرات بعدی تا حدی مشکل خواهد بود؛ اما قطارهای مگلو بیشتر شبیه به قطارهای عادی هستند و انجام تغییرات در شبکه‌ی ریلی مگلو آسان‌تر بوده و با انعطاف‌پذیری بالاتری همراه خواهد بود.

آن‌چه در چندخط بالا گفته شد نشان دهنده‌ی برتری قطارهای مگلو به عنوان راهکاری برای حمل و نقل زمینی سریع در آینده است. اما از طرفی نمی‌توان ایده‌ها و گفته‌های شخصی که توانسته دنیای خودروهای الکتریکی را متحول کند و در آستانه‌ی فرستادن انسان به فضا است را نادیده گرفت. در رقابت میان هایپرلوپ و مگلو عوامل مختلفی نقش بازی خواهند کرد. همچنین ایده‌هایی مانند استفاده از قطارهای مگلو در لوله‌های خلاء یا استفاده از سیستم تعلیق مغناطیسی در تونل‌های هایپرلوپ می‌توانند در عمل ترکیبی از فناوری‌های مگو و هایپرلوپ را ارائه کنند. با وجود مطرح شدن و انجام تحقیقات روی چنین ایده‌هایی متحول کننده‌ای، آینده‌ی حمل و نقل زمینی می‌تواند بسیار هیجان‌انگیز باشد.

موقعیت فعلی و آینده‌ی قطارهای مگلو

با وجود چندین دهه تحقیق و توسعه‌ی قطارهای مگلو، استفاده‌ی کنونی از این قطارها بسیار محدود است. سریع‌ترین خط تجای مگلو در شهر شانگهای در چین واقع شده که سرعت آن در سفرهای روزمره به ۴۳۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد؛ اما مسیر طی شده توسط این قطار به ۳۰ کیلومتر محدود است. چینی‌ها در شهرهای پکن و چانگشا نیز از قطارهای مگلو استفاده می‌کنند ولی سرعت این قطارها حدودا به ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت محدود می‌شود.

ژاپنی‌ها نیز در استان آیچی از قطارهای مگلو شهری استفاده می‌کنند، اما این قطارها نیز سرعتی در محدوده‌ی ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت دارند. همچنین از سال ۲۰۱۶ تا کنون کره‌ای ها نیز در شهر اینچئون از قطارهای مگلو استفاده می‌کنند. خط مگلو اینچئون فرودگاه بین‌المللی این شهر را به استادیوم یانگیو متصل می‌کند، لیکن این خط نیز از نوع کم سرعت است و سرعت کاربردی آن ۱۱۰ کیلومتر بر ساعت است.

قطار مگلو اینچئون

اما برای بررسی آینده‌ی قطارهای مگلو باید به بازارهای احتمالی این دستاورد جدید دنیای حمل و نقل نگاهی بیندازیم. شاید محتمل‌ترین بازار این قطارها کشور پهناور و پرجمعیت چین باشد؛ این کشور هم‌اکنون نیز به بزرگ‌ترین شبکه‌ی ریلی مجهز است و به دلیل جمعیت بالای این کشور توسعه‌ی شبکه‌ی ریلی در آینده نیز ادامه خواهد داشت. با وجود تقاضا برای حمل و نقل ریلی، می‌‌توان متصور بود که بخش بیشتری از شبکه‌ی ریلی چین در آینده از قطارهای مگلو استفاده کند.

ژاپنی‌ها نیز رکورد بیشترین استفاده از قطارهای شهری را در اختیار دارند که همین مسئله می‌تواند احتمال گسترش استفاده از قطارهای مگلو شهری را در این کشور افزایش دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر نیز ژاپنی‌ها از فناوری قطار شهری مگلو استفاده می‌کنند و به‌طور بومی این فناوری را در اختیار دارند، شانس فناوری مگلو برای موفقیت در سرزمین آفتاب تابان بالا خواهد بود.

از طرفی در پنهاورترین کشور جهان نیز روس‌ها همواره به دنبال راهی بوده‌اند تا نواحی شرقی این کشور را به مرکز و غرب کشورشان متصل کنند و با حداکثر سرعت ممکن به حمل بار و مسافر در این مسیر بپردازند. قطارهای مگلو می‌توانند در اتصال نواحی شرقی روسیه با دیگر نقاط این کشور نقش به‌سزایی بازی کنند و به‌ویژه در زمینه‌ی حمل بار جایگزین قطارهای فعلی و هواپیماهای باری شوند.

از طرفی در ایالات متحده نیز بخشی از زیرساخت‌های ریلی این کشور قدیمی شده و نیاز به به‌روزسانی در راه‌آهن این کشور احساس می‌شود. شرکت‌های مختلفی روی قطارهای مگلو تمرکز کرده‌اند و برنامه‌های متعددی برای جایگزینی خطوط ریلی قدیمی با قطارهای سریع‌السیر مگلو در آمریکا وجود دارد. پیش از این نیز ژاپنی‌ها از گسترش فناوری مگلو در ایالات متحده استقبال کرده‌بودند؛ دلیل این مسئله این است که ایالات متحده می‌تواند یک بازار بالقوه برای قطارهای سریع‌السیر ژاپنی باشد. با توجه به توانایی مالی ایالات متحده، با حل موانع قانونی در ایالت‌های مختلف احتمالا شاهد گسترش استفاده از قطارهای مگلو در این کشور خواهیم بود.

اما در کشورهای اروپایی به دلیل وجود شبکه‌ی گسترده و مدرن قطارهای سریع‌السیر، احتمالا قطارهای مگلو با اقبال کمی روبه‌رو خواهند شد؛ چرا که این کشورهای میلیاردها دلار برای ساخت شبکه‌ی ریلی فعلی خود هزینه کرده‌اند و با توجه به سرعت مناسب شبکه‌ی ریلی فعلی، استفاده از قطارهای مگلو تا زمانی که قطارهای فعلی به پایان عمر خود نرسیده‌اند چندان منطقی نخواهد بود.

در عین حال نباید فراموش کرد که هنوز هم هزینه‌ی بالای ایجاد زیرساخت‌های مورد نیاز برای استفاده از فناوری مگلو، به‌ویژه ریل‌های اختصاصی این قطارها بسیار هزینه‌بر است. از طرفی کاربرد فناوری مگلو تا کنون بسیار محدود بوده و هنوز به اندازه‌ی قطارهای عادی به تکامل نرسیده‌اند. با وجود این موارد و همچنین رقابت با فناوری‌هایی نظیر هایپرلوپ، باید منتظر باشیم تا ببینیم آیا کشورها حاضر خواهند بود بودجه‌ی خود را برای استفاده از قطارهای مگلو صرف کنند یا خیر؟