Kereta maglev

Shanghai Maglev memiliki rekor kecepatan 431 km/jam, menjadikannya kereta maglev tercepat di dunia yang beroperasi saat ini

Transrapid 09 di fasilitas pengujian Emsland di Niedersachsen, Jerman

Kereta maglev (berasal dari kata magnetic levitation) atau kereta rel magnet (KRM) adalah jenis kereta api yang bergerak pada posisi melayang atau mengambang (levitasi). Posisi tersebut dihasilkan oleh gaya elektromagnetik, sehingga menghilangkan hambatan gelinding.

Dibandingkan dengan kereta api konvensional, kereta maglev memiliki kecepatan yang lebih tinggi, akselerasi dan deselerasi yang lebih unggul, biaya perawatan yang lebih rendah, penanganan derajat yang lebih baik, dan tingkat kebisingan yang lebih rendah. Namun, biaya pembangunannya lebih mahal, tidak dapat menggunakan infrastruktur yang ada, dan memakan lebih banyak energi di fase kecepatan tinggi.

Kereta Maglev telah mencetak beberapa rekor kecepatan. Rekor kecepatan 603 km/jam dipegang oleh maglev eksperimental Seri L0 dari Jepang pada tahun 2015. Sejak tahun 2002 hingga 2021, rekor kecepatan maglev operasional tertinggi yaitu 431 km/jam dipegang oleh Maglev Shanghai, yang menggunakan teknologi Transrapid dari Jerman. Maglev ini menghubungkan Bandara Internasional Pudong Shanghai dan pinggiran Pudong, Shanghai. Pada kecepatan tertinggi di sejarahnya, ia menempuh jarak 30,5 km hanya dalam waktu 8 menit.

Sistem maglev yang berbeda mencapai levitasi dengan cara yang berbeda, yang secara umum terbagi dalam dua kategori: suspensi elektromagnetik (EMS) dan suspensi elektrodinamik (EDS). Penggerak kereta maglev biasanya adalah motor linier. Daya yang dibutuhkan untuk mengambang biasanya bukan merupakan persentase besar dari keseluruhan konsumsi energi sistem maglev berkecepatan tinggi. Sebaliknya, mengatasi gaya hambat memerlukan energi paling besar. Teknologi kereta vakum (vactrain) telah diusulkan sebagai cara untuk mengatasi keterbatasan ini.

Meskipun penelitian dan pengembangan maglev telah dilakukan selama lebih dari satu abad, saat ini hanya ada enam kereta maglev yang beroperasi — tiga di Tiongkok, dua di Korea Selatan, dan satu di Jepang.

Riset dan pengembangan

Paten pertama untuk kereta maglev didorong oleh motor "linear" adalah paten AS 3.470.828 dikeluarkan pada Oktober 1969 oleh James R. Powell dan Gordon T. Danby. Teknologi dasarnya ditemukan oleh Eric Laithwaite, dan dijelaskan olehnya dalam "Proceedings of the Institution of Electrical Engineers", vol. 112, 1965, pp. 2361–2375, dengan judul "Electromagnetic Levitation". Laithwaite mematenkan motor "linear" pada 1948.

Pada 31 Desember 2000, superkonduktor temperatur tinggi berawak pertama secara sukses diuji di barat daya Universitas Jiaotong, Chengdu, Tiongkok. Sistem ini berdasarkan prinsip "bulk" konduktor temperatur tinggi dapat diangkat atau dilayangkan secara stabil di atas atau di bawah magnet permanen. Muatannya di atas 530 kg dan jarak pelayangannya lebih dari 20 mm. Sistem ini menggunakan nitrogen cair, yang sangat murah, untuk mendinginkan superkonduktor.

Sejarah singkat

Birmingham International Maglev

Pembuatan maglev diawali oleh empat penemuan awal yaitu kereta motor linear (Alfred Zehden, 1907), sistem transportasi elektromagnetik (F.S. Smith), kereta pengangkatan magnet dengan motor linear (Hermann Kemper, 1937), dan sistem magnetik transportasi (G.R. Polgreen, 1959). Pengembangan awal kereta maglev dimulai di Inggris pada periode tahun 1960-an. Kekurangan dana menyebabkan pengembangan sempat dihentikan pada tahun 1973. Kereta maglev pertama baru berhasil dibuat pada tahun 1984. Perhubungan yang dilakukan antara Bandar Udara Internasional Birmingham dan Stasiun Kereta Internasional Birmingham. Negara lain seperti Jepang juga telah memulai riset kereta maglev sejak tahun 1969. Japan Airlines berhasil membuat transportasi permukaan kecepatan tinggi, sedangkan Japan Railways Group berhasil membuat JR-Maglev. Pengembangan kereta maglev juga diakukan oleh Jerman melalui teknik suspensi elektromagnetik dan suspensi elektrodinamik. Nama maglev diperoleh dari singkatan magnetically levitated trains.

Teknologi

Ada empat jenis teknologi maglev:

• tergantung pada magnet superkonduktivitas (suspensi elektrodinamik);
• tergantung pada elektromagnetik terkontrol (suspensi elektromagnetik); atau yang
• terbaru, mungkin lebih ekonomis, menggunakan magnet permanen (Inductracker)
• tergantung pada arah magnet (courasnet)

Suspensi elektromagnetik (EMS)

Artikel utama: Suspensi elektromagnetik

Suspensi elektromagnetik (EMS) digunakan untuk mengangkat kereta Transrapid di lintasan, sehingga kereta bisa lebih cepat dibandingkan sistem kereta beroda.

Dalam sistem suspensi elektromagnetik (EMS), kereta melayang karena tarikan ke rel feromagnetik (biasanya dari baja), sementara elektromagnet yang dipasang pada kereta diorientasikan ke arah rel dari bawah. Sistem ini biasanya disusun pada serangkaian lengan berbentuk C, dengan bagian atas lengan menempel pada kendaraan, dan tepi bawah bagian dalam berisi magnet. Rel terletak di dalam huruf C, di antara tepi atas dan bawah.

Daya tarik magnet berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, sehingga perubahan kecil pada jarak antara magnet dan rel menghasilkan gaya yang sangat bervariasi. Perubahan gaya ini tidak stabil secara dinamis—sedikit perbedaan dari posisi optimal cenderung bertambah, sehingga memerlukan sistem umpan balik yang canggih untuk menjaga jarak konstan dari lintasan, (kira-kira 15 mm).

Kelebihan sistem maglev ini adalah dapat bekerja pada kecepatan apapun, tidak seperti sistem elektrodinamik yang hanya bekerja pada kecepatan minimum (sekitar 30 km/jam). Hal ini menghilangkan kebutuhan akan sistem suspensi kecepatan rendah yang terpisah, dan dapat menyederhanakan tata letak lintasan. Kekurangannya, ketidakstabilan dinamis memerlukan toleransi lintasan yang baik, yang dapat mengimbangi keunggulan ini. Eric Laithwaite mengatakan bahwa untuk memenuhi toleransi yang disyaratkan, jarak antara magnet dan rel harus ditingkatkan hingga titik di mana magnet akan menjadi terlalu besar. Dalam praktiknya, masalah ini telah diatasi melalui sistem umpan balik yang lebih baik, yang mendukung toleransi yang disyaratkan. Celah udara dan efisiensi energi dapat ditingkatkan dengan menggunakan apa yang disebut "Hybrid Electromagnetic Suspension (H-EMS)", di mana gaya angkat utama dihasilkan oleh magnet permanen, sedangkan elektromagnet mengontrol celah udara yang disebut magnet elektropermanen. Idealnya diperlukan daya kecil untuk menstabilkan suspensi, dan dalam praktiknya kebutuhan daya akan lebih kecil dibandingkan jika seluruh gaya suspensi disediakan oleh elektromagnet saja.

Suspensi elektrodinamik (EDS)

Artikel utama: Suspensi elektrodinamik

Suspensi EDS SCMaglev Jepang ditenagai oleh medan magnet yang diinduksi pada kedua sisi kereta melalui magnet superkonduktor kendaraan.

Penggerak maglev EDS melalui kumparan propulsi

Dalam suspensi elektrodinamik (EDS), baik jalur maupun kereta mengerahkan medan magnet, dan kereta melayang karena gaya tolak-menolak dan gaya tarik-menarik antara medan magnet ini. Dalam beberapa konfigurasi, kereta hanya dapat melayang dengan gaya tolak-menolak. Pada tahap awal pengembangan maglev di jalur pengujian Miyazaki, sistem tolak-menolak murni digunakan, bukan sistem EDS yang tolak-menolak dan atraktif. Medan magnet dihasilkan baik oleh magnet superkonduktor (seperti pada JR – Maglev) atau oleh serangkaian magnet permanen (seperti pada Inductrack). Gaya tolak-menolak dan gaya tarik-menarik pada lintasan diciptakan oleh induksi elektromagnet pada kabel atau strip penghantar lainnya di lintasan.

Keuntungan utama sistem maglev EDS adalah stabil secara dinamis—perubahan pada jarak antara lintasan dan magnet menciptakan gaya yang kuat untuk mengembalikan sistem ke posisi semula. Selain itu, gaya tarik-menarik bervariasi dalam cara yang berlawanan, memberikan efek penyesuaian yang sama. Tidak diperlukan kontrol umpan balik yang aktif.

Namun, pada kecepatan lambat, arus yang diinduksi dalam kumparan ini dan fluks magnet yang dihasilkan tidak cukup besar untuk membuat kereta melayang. Oleh karena itu, kereta harus mempunyai roda atau roda pendaratan untuk menopang kereta hingga mencapai kecepatan yang cukup untuk melayang. Karena kereta dapat berhenti di lokasi mana pun (misalnya karena masalah teknis), seluruh jalur harus mampu mendukung pengoperasian baik untuk kecepatan rendah dan tinggi.

Kelemahan lainnya adalah sistem EDS secara alami menciptakan medan pada lintasan di depan dan belakang magnet pengangkat, yang bekerja melawan magnet dan menciptakan tarikan magnet. Hal ini umumnya hanya terjadi pada kecepatan rendah, dan merupakan salah satu alasan mengapa JR meninggalkan sistem ini dan mengadopsi sistem levitasi dinding samping. Pada kecepatan yang lebih tinggi, mode gaya hambat lain mendominasi.

Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan utama dari kereta ini adalah kemampuannya yang bisa melayang di atas rel, sehingga tidak menimbulkan gesekan. Konsekuensinya, secara teoretis tidak akan ada penggantian rel atau roda kereta, karena tidak akan ada yang aus (biaya perawatan dapat dihemat). Keuntungan sampingan lainnya adalah tidak ada gaya resistansi akibat gesekan. Gaya resistansi udara tentu masih ada. Untuk itu dikembangkan lagi Kereta Maglev yang lebih aerodinamis.

Dikarenakan bentuk dan kecepatan kereta yang fantastis ini, kebisingan (suara) yang ditimbulkan ketika kereta ini bergerak hampir sama dengan sebuah pesawat jet, dan diperhitungkan lebih mengganggu dibanding kereta konvensional. Dalam salah satu studi, suara yang ditimbulkan oleh kereta maglev dengan kereta konvensional biasa lebih bising, sekitar 5 desibel atau 78 persen-nya. Kekurangan lain kereta ini adalah mahalnya investasi terutama pengadaan relnya.

Jaringan maglev

Beroperasi saat ini

Kecepatan tinggi

• Shanghai Maglev

Kecepatan rendah

• Changsha Maglev Express
• Jalur S1
• Fenghuang Maglev
• Linimo
• Maglev Bandara Incheon
• Daejeon Expo Maglev [ko] (dihentikan dari tahun 2020)

• 
  Shanghai Maglev
• 
  Jalur S1
• 
  Changsha Maglev Express
• 
  Linimo
• 
  Maglev Bandara Incheon
• 
  Daejeon Expo Maglev [ko]

Dalam pembangunan

• Chūō Shinkansen (2027)
• Qingyuan Maglev (2024)

• 
  Chūō Shinkansen
• 
  Qingyuan Maglev

Dalam tahap pengusulan

• Amerika Serikat
  • Washington, D.C.–New York City
  • Union Pacific freight conveyor
  • California-Nevada Interstate Maglev
  • The Pennsylvania Project
  • San Diego–Imperial County Airport
  • Orlando International Airport–Orange County Convention Center
  • San Juan–Caguas
• Australia
  • Sydney–Illawarra
  • Melbourne

    

    Maglev Melbourne direncanakan akan menghubungkan kota Geelong melalui koridor dari pinggiran luar kota metropolitan Melbourne, terminal domestik dan internasional Tullamarine dan Avalon dalam waktu kurang dari 20 menit, dan ke Frankston, Victoria, dalam waktu kurang dari 30 menit.

• Britania Raya
  • UK Ultraspeed (London–Glasgow)
• Hong Kong
• India
  • Mumbai–Delhi
  • Mumbai–Nagpur
  • Chennai–Bengaluru–Mysore
• Iran
  • Teheran–Mashhad
• Italia
• Kanada
  • Toronto Zoo
• Swiss
  • SwissRapide
  • Swissmetro
• Tiongkok
  • Beijing–Guangzhou
  • Shanghai–Hangzhou
  • Shanghai–Beijing

Insiden

11 Agustus 2006

Pada 11 Agustus 2006 terjadi kebakaran di kereta Transrapid di Shanghai, beberapa saat setelah meninggalkan terminal di Longyang. Peristiwa kebakaran ini merupakan yang pertama pada sebuah trayek komersial.

22 September 2006

Pada tanggal 22 September 2006 sebuah kereta Transrapid layang menabrak sebuah gerbong pemeliharaan di Lathen (Emsland, Sachsen Hilir, Jerman). Kecelakaan ini menewaskan 23 jiwa dan sepuluh orang luka-luka.

Maglev ini merupakan kecelakaan Maglev pertama yang mengakibatkan korban jiwa.

Lihat pula

• Pengambangan magnetis
• Kereta kecepatan tinggi

Pranala luar

• International Maglev Board: Info, Photos
• MLX01 Diarsipkan 2005-02-05 di Wayback Machine. - Kereta api tercepat di Jepang.
• Urban Maglev Interest Group
• Lawrence Livermore's InducTrack Site
• Slideshow on the Transrapid Diarsipkan 2005-03-09 di Wayback Machine.
• Maglev in Asia (China, Japan) and Europe. Photos and Info
• Shanghai Pudong Airport Maglev in depth Diarsipkan 2005-08-23 di Wayback Machine..
• UniModal PRT system
• UK Ultraspeed Project Diarsipkan 2006-10-08 di Wayback Machine.