يُثبَّت المغناطيس الكهربائي المتحرك ذو الإثارة الكهربائية ثلاثية الأطوار (كجزء ثابت) على جانبي الصفيحة الألومنيومية (دون تلامس) في صفين. يكون خط القوة المغناطيسية عموديًا على الصفيحة الألومنيومية، وتولد الصفيحة تيارًا كهربائيًا بالحث، مما يُولِّد قوة دافعة. نتيجةً لذلك، يكون الجزء الثابت للمحرك الحثي الخطي في القطار قصيرًا، لذامحرك خطيويطلق عليه أيضًا اسم "المحركات الخطية ذات الجزء الثابت القصير" (محرك الجزء الثابت القصير)؛
مبدأ عمل المحرك الخطي هو أن يتم توصيل مغناطيس فائق التوصيل بالقطار (كجزء دوار) ويتم تركيب ملف محرك ثلاثي الأطوار (كجزء ثابت) على المسار لتحريك المركبة عندما يقوم الملف الموجود على المسار بتزويد تيار متردد ثلاثي الأطوار بعدد متغير من الدورات.
نظراً لأن سرعة نظام حركة المركبة تتناسب مع السرعة المتزامنة مع تردد التيار المتردد ثلاثي الأطوار، فإن عدد الأجزاء المتحركة هو ما يسمى بالمحرك المتزامن الخطي، ونتيجة لذلك، فإن الجزء الثابت للمحرك المتزامن الخطي يدور في مدار طويل، لذلك يُعرف المحرك المتزامن الخطي أيضاً باسم "المحرك الخطي ذو الجزء الثابت الطويل" (المحرك ذو الجزء الثابت الطويل).
بسبب استخدام سكة حديدية مخصصة ونظام نقل بالسكك الحديدية واستخدام العجلة الفولاذية كدعم وتوجيه، فإن نظام النقل التقليدي يعتمد على استخدام سكة حديدية مخصصة ونظام نقل بالسكك الحديدية، وبالتالي مع زيادة السرعة، تزداد مقاومة القيادة، بينما عندما تكون المقاومة أكبر من قوة الجر، لا يستطيع القطار التسارع، وبالتالي لم يتمكن من اختراق نظام النقل البري الذي تبلغ سرعته القصوى النظرية 375 كيلومترًا في الساعة.
على الرغم من أن قطار TGV الفرنسي قد سجل رقماً قياسياً عالمياً بلغ 515.3 كم/ساعة لنظام نقل بالسكك الحديدية التقليدية، إلا أن مواد العجلات والسكك الحديدية يمكن أن تسبب ارتفاع درجة الحرارة والإجهاد، لذلك فإن القطارات عالية السرعة الحالية في ألمانيا وفرنسا وإسبانيا واليابان وغيرها من البلدان لا تتجاوز 300 كم/ساعة في التشغيل التجاري.
لذا، ولزيادة سرعة المركبات بشكل أكبر، من الضروري التخلي عن الطريقة التقليدية للقيادة على العجلات واعتماد "الرفع المغناطيسي"، الذي يسمح للقطار بالطفو بعيدًا عن المسار لتقليل الاحتكاك وزيادة سرعة المركبة بشكل كبير. إضافةً إلى عدم التسبب في الضوضاء أو تلوث الهواء، فإن ممارسة الطفو بعيدًا عن المسار يمكن أن تُحسّن كفاءة الطاقة.
كما أن استخدام المحرك الخطي يمكن أن يسرع نظام النقل بالقطار المغناطيسي، لذلك ظهر نظام النقل بالقطار المغناطيسي باستخدام المحرك الخطي.
يستخدم نظام الرفع المغناطيسي هذا قوة مغناطيسية تجذب أو تدفع القطار بعيدًا عن مساره. وتأتي المغناطيسات من مغناطيس دائم أو مغناطيس فائق التوصيل.
المغناطيس ذو الموصلية الثابتة هو مغناطيس كهربائي عام، أي أنه لا يمتلك مغناطيسية إلا عند تشغيل التيار الكهربائي، وتختفي المغناطيسية عند انقطاعه. ونظرًا لصعوبة توليد الكهرباء عند السرعات العالية جدًا للقطار، فإن المغناطيس ذو الموصلية الثابتة يُستخدم فقط في قطارات الرفع المغناطيسي التي تعمل بمبدأ التنافر المغناطيسي، والتي تعمل بسرعات منخفضة نسبيًا (حوالي 300 كم/ساعة). أما في قطارات الرفع المغناطيسي التي تصل سرعتها إلى 500 كم/ساعة (والتي تعمل بمبدأ التجاذب المغناطيسي)، فيجب أن تكون المغناطيسات فائقة التوصيل مغناطيسية بشكل دائم (حتى لا يحتاج القطار إلى توليد الكهرباء).
يمكن تقسيم نظام الرفع المغناطيسي إلى نظام التعليق الكهروديناميكي (EDS) ونظام التعليق الكهرومغناطيسي (EMS) وذلك بسبب مبدأ أن القوة المغناطيسية تجذب أو تتنافر مع بعضها البعض.
يعتمد نظام التعليق الكهربائي (EDS) على نفس مبدأ حركة القطار بفعل قوة خارجية. يقوم جهاز مثبت على القطار بتحريك مجال مغناطيسي موصل بشكل متكرر، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي في ملف على القضبان. يتجدد هذا التيار في المجال المغناطيسي، وبما أن المجالين المغناطيسيين في نفس الاتجاه، يتولد بينهما تداخل مغناطيسي بين القطار والسكك الحديدية، مما يُولد قوة رفع وتعليق للقطار. وبما أن تعليق القطار يتم عن طريق موازنة القوتين المغناطيسيتين، فإنه يمكن تثبيت ارتفاع التعليق (حوالي 10-15 مم)، مما يمنح القطار استقرارًا كبيرًا.
بالإضافة إلى ذلك، يجب تشغيل القطار بطرق أخرى قبل أن يتمكن مجاله المغناطيسي من توليد تيار مستحث ومجال مغناطيسي، وعندها سيرتفع القطار. لذلك، يجب تزويد القطار بعجلات للإقلاع والهبوط. عندما تتجاوز السرعة 40 كم/ساعة، يبدأ القطار بالتحليق (أي الإقلاع)، وتُطوى العجلات تلقائيًا. ومن المنطقي أنه عندما تنخفض السرعة ويتوقف القطار عن الارتفاع، ستسقط العجلات تلقائيًا للانزلاق (أي الهبوط).
لا يُمكن استخدام المحرك المتزامن الخطي (LSM) كنظام دفع إلا عند السرعات المنخفضة نسبيًا (حوالي 300 كم/ساعة). يوضح الشكل 1 تركيب نظام التعليق الكهربائي (EDS) مع المحرك المتزامن الخطي (LSM).
تاريخ النشر: ٢١ أكتوبر ٢٠١٩
