ในจินตนาการของสาธารณะ, "maglev" มักจะกระตุ้นแนวคิดของรถไฟรางเดี่ยว (อังกฤษ: monorail) ยกระดับที่มีมอเตอร์แนวราบ. แนวคิดนี้อาจทำให้เข้าใจผิด. ในขณะที่ระบบ maglev หลายระบบเป็นแบบรางเดี่ยว, แต่ไม่ใช่ทุก Maglevs จะใช้รางเดี่ยว (ยกตัวอย่างเช่น SCMaglev MLX01 ใช้รางคล้ายร่อง) และไม่ทั้งหมดของรถไฟโมโนเรลใช้มอเตอร์แนวราบหรือการยกตัวด้วยแม่เหล็ก. บางระบบขนส่งทางรถไฟประกอบด้วยมอเตอร์แนวราบ แต่ใช้คุณสมบัติของแม่เหล็กเท่านั้นสำหรับการขับเคลื่อน, ไม่ได้ยกยานพาหนะให้ลอยจริงๆ. รถไฟดังกล่าว (ซึ่งอาจจะเป็นโมโนเรล) เป็นยานแบบใช้ล้อและไม่ใช่รถไฟ maglev. เช่นโมโนเรลของมอสโคว, ซึ่งเป็นรถระบบโมโนเรลที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แนวราบแต่ไม่ใช่แม็กเลฟที่อยู่ระหว่างการให้บริการในปัจจุบัน. รางวิ่งของ Maglev, โมโนเรลหรือไม่ใช่โมโนเรลนี้ยังสามารถสร้างขึ้นให้เป็นทางลาด (คือไม่ต้องยกระดับ) ก้ได้. ตรงกันข้าม รางของรถที่ไม่ใช่ maglev, โมโนเรลหรือไม่ใช่โมโนเรล, สามารถจะถูกยกให้สูงก็ได้. รถไฟ maglev บางขบวนมีล้อและทำงานเหมือนขบวนรถที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แนวราบที่ความเร็วช้า แต่ "ออกตัว" และยกลอยที่ความเร็วสูง. นี่เป็นกรณีทั่วไปกับรถไฟแม็กเลฟที่มีการยกตัวแบบไฟฟ้าพลศาสตร์ (อังกฤษ: electrodynamic suspension). ปัจจัยด้านอากาศพลศาสตร์อาจมีส่วนในการยกตัวของขบวนรถเช่นนี้. ถ้าเป็นเช่นนั้น, อาจมีข้อถกเถียงว่ามันเป็นระบบไฮบริดเมื่อการยกตัวไม่ได้เป็นเพราะแรงแม่เหล็กแท้ๆ แต่มอเตอร์แนวราบของขบวนเป็นระบบแม่เหล็กไฟฟ้า, และขบวนนี้บรรลุความเร็วสูงเพราะปัจจัยด้านอากาศพลศาสตร์มีส่วนช่วย.

ภาพรวม

MLX01 โบกี้รถไฟ Maglev ที่ใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด

คำว่า "maglev" ไม่ได้หมายถึงแต่เพียงต้วรถเท่านั้น, แต่หมายถึงระบบรางด้วย, ที่ได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับการยกตัวและการขับเคลื่อนด้วยแรงแม่เหล็ก. ทุกการใช้งานการดำเนินงานของเทคโนโลยี maglev ได้มีการซ้อนทับกันน้อยที่สุดกับเทคโนโลยีรถไฟแบบมีล้อและยังไม่เข้ากันได้กับรางรถไฟธรรมดา. เนื่องจากพวกมันไม่สามารถแชร์โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่แล้ว, ระบบ maglev เหล่านี้จะต้องได้รับการออกแบบเป็นระบบการขนส่งที่สมบูรณ์. ระบบ maglev แบบ SPM ที่มีการลอยตัวแบบประยุกต์สามารถใช้ร่วมกันได้กับรางเหล็กและจะยอมให้ยานพาหนะ maglev และรถไฟธรรมดาสามารถดำเนินการได้ในเวลาเดียวกัน, ทางด้านขวาของทางเดียวกัน. บริษัท MAN ในเยอรมนียังออกแบบระบบ maglev ที่ทำงานกับรางรถไฟธรรมดา, แต่มันก็ไม่เคยได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่[28].

"ดูเพิ่มเติม: SCMaglev, Transrapid, Magnetic levitation"

มีเทคโนโลยี maglev สองประเภทที่โดดเด่นโดยเฉพาะ คือ:

• การลอยตัวด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (อังกฤษ: electromagnetic suspension (EMS)), แม่เหล็กไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ในขบวนรถจะดึงดูดกับราง(โดยปกติเป็นเหล็ก)ที่เป็นตัวนำสนามแม่เหล็ก
• การลอยตัวด้วยไฟฟ้าพลศาสตร์ (อังกฤษ: Electrodynamic suspension (EDS)), จะใช้แม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดหรือแม่เหล็กถาวรที่มีสนามแรงๆเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสในตัวนำไฟฟ้าที่เป็นโลหะที่อยู้ใกล้เคียงเมื่อมีการเคลื่อนไหวที่สัมพันธ์กันที่ดันและดึงรถไฟไปสู่ตำแหน่งยกตัวที่ได้ออกแบบไว้บน guideway.

อีกเทคโนโลยีหนึ่งที่อยู่ระหว่างการทดลอง, ซึ่งได้รับการออกแบบ, การพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์, การทบทวนโดยเพื่อนร่วมงาน, และจดสิทธิบัตร, แต่ยังไม่ได้สร้าง, คือการลอยตัวด้วยแม่เหล็กพลศาสตร์ (อังกฤษ: magnetodynamic suspension (MDS)), ซึ่งใช้แรงดูกแม่เหล็กของอาร์เรย์ของแม่เหล็กถาวรใกล้รางเหล็กเพื่อยกขบวนรถและยึดมันให้อยู่กับที่. เทคโนโลยีอื่น ๆ เช่นแม่เหล็กถาวรแบบผลักและแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดได้มีการวิจัยกันอยู่.

การลอยตัวด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า

บทความหลัก: Electromagnetic suspension

การลอยตัวด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (EMS) ใน Transrapid

ในระบบการลอยตัวด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (EMS) ปัจจุบัน, รถไฟจะลอยเหนือรางเหล็กในขณะที่แม่เหล็กไฟฟ้าที่แนบมากับตัวรถจะวางตัวไปตามทางรถไฟจากด้านล่าง. ระบบมักจะจัดเรียงตัวบนแถวรูปแขนตัว C, ที่มีส่วนบนของแขนแนบอยู่มากับตัวรถ, และขอบภายในด้านล่างจะมีแม่เหล็ก. รถไฟจะลอยอยู่ระหว่างขอบบนและขอบล่าง.

การดึงดูดของแม่เหล็กจะแปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสาม, ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างแม่เหล็กและรางวิ่งจะผลิตแรงที่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก. การเปลี่ยนแปลงของแรงเหล่านี้จะไม่แน่นอนแบบไดนามิก - คือถ้ามีความแตกต่างเล็กน้อยจากตำแหน่งที่ดีที่สุด, แนวโน้มก็จะทำให้มันแย่มากขึ้นไปอีก, และระบบที่ซับซ้อนของการควบคุมแบบฟีดแบ็คจะต้องนำมาใช้เพื่อรักษาระยะห่างจากรางของตัวรถให้คงที่ (ประมาณ 15 มิลลิเมตร (0.59 นิ้ว))[29][30].

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของระบบ maglev ยกลอยก็คือการที่พวกมันทำงานได้ทุกความเร็ว, ไม่เหมือนระบบไฟฟ้าพลศาสตร์ที่จะทำงานที่ความเร็วขั้นต่ำประมาณ 30 กิโลเมตร/ชั่วโมง (19 ไมล์ต่อชั่วโมง)เท่านั้น. ข้อได้เปรียบนี้ขจัดความจำเป็นสำหรับระบบยกตัวความเร็วต่ำที่แยกต่างหาก, และมีผลทำให้สามารถลดความซับซ้อนของรูปแบบของรางวิ่งได้. ในด้านลบ, เสถียรภาพแบบไดนามิกของระบบทำให้เกิดความต้องการสูงในการควบคุมความคลาดเคลื่อนของระยะห่าง (อังกฤษ: tolerance) ของรางวิ่ง, ที่สามารถลบล้าง, หรือขจัดข้อได้เปรียบนี้. Laithwaite ระแวงในแนวคิดนี้เป็นอย่างมาก. เขามีความกังวลว่าในการที่จะทำให้รางวิ่งมีระยะห่างที่ต้องการ, ช่องว่างระหว่างแม่เหล็กและรางวิ่งจะต้องถูกเพิ่มขึ้นไปยังจุดที่แม่เหล็กจะมีขนาดใหญ่อย่างเหลือเชื่อ[28]. ในทางปฏิบัติ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบฟีดแบ็คที่จะช่วยให้ระบบการทำงานที่มี ระยะห่างที่ใกล้กันมาก.

การลอยตัวด้วยไฟฟ้าพลศาสตร์

บทความหลัก: Electrodynamic suspension

การลอยตัวแบบ EDS ของ SCMaglev เกิดจากสนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำที่ด้านข้างด้านใดด้านหนึ่งของตัวรถโดยทางเดินของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดของตัวรถ การขับเคลื่อน Maglev ด้วย EDS ผ่านขดลวดขับเคลื่อน

ในการลอยตัวด้วยไฟฟ้าพลศาสตร์ (EDS), ทั้ง guideway และขบวนรถจะออกแรงสนามแม่เหล็ก, และขบวนรถจะถูกยกลอยด้วยแรงผลักและแรงดูดระหว่างสนามแม่เหล็กด้วยกันเหล่านี้[31]. ในบางรูปแบบ, ขบวนรถสามารถถูกยกลอยโดยแรงผลักแต่เพียงอย่างเดียว. ในช่วงแรกของการพัฒนา maglev บนรางทดสอบที่เมืองมิยาซากิ, ระบบผลักล้วนๆถูกนำมาใช้แทนระบบ EDS ที่ผลักและดูดต่อมา[32]. มีความเข้าใจผิดว่าระบบ EDS เป็นระบบผลักล้วนๆ, ซึ่งไม่จริง. สนามแม่เหล็กในตัวขบวนรถจะผลิตโดยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด (เช่นใน JR-Maglev) หรือโดยอาร์เรย์ของแม่เหล็กถาวร (เช่นใน Inductrack). แรงผลักและแรงดูดในรางวิ่งถูกสร้างขึ้นโดยสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำในสายโลหะหรือแถบตัวนำอื่นๆในราง. ข้อได้เปรียบหลักของ maglev ที่ใช้ระบบ EDS ก็คือว่าพวกมันมีความเสถียรโดยธรรมชาติ - นั่นคือ ระยะห่างที่ "แคบ" เล็กน้อยระหว่างรางวิ่งและแม่เหล็กจะสร้างแรงที่แข็งแกร่งที่จะผลักแม่เหล็กให้กลับไปยังตำแหน่งเดิมของพวกมัน, ในขณะที่การเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในระยะห่างจะช่วยลดแรงผลักได้อย่างมากและทำให้ขบวนรถกลับมาที่ระยะห่างที่ถูกต้องอีกครั้ง[28]. นอกจากนี้แรงดูดจะแปรเปลี่ยนในลักษณะที่ตรงข้าม, ทำให้เกิดการปรับตัวไปในทางเดียวกัน. การควบคุมการฟีดแบ็คเป็นสิ่งไม่จำเป็น.

ระบบ EDS ก็มีข้อเสียเหมือนกัน. ที่ความเร็วต่ำ, กระแสที่เหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดเหล่านี้และสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นมีขนาดไม่ใหญ่พอที่จะรองรับน้ำหนักของขบวนรถ. ด้วยเหตุนี้, ขบวนรถจะต้องมีล้อหรือบางรูปแบบอื่นๆของ landing gear เพื่อรองรับขบวนรถจนกว่ามันจะถึงความเร็วที่สามารถรักษาการลอยได้. เนื่องจากขบวนรถอาจหยุดอยู่ที่สถานที่ใดๆ, เช่นเกิดปัญหาของอุปกรณ์, รางวิ่งทั้งหมดจะต้องสามารถรองรับการดำเนินงานทั้งความเร็วต่ำและความเร็วสูง. ข้อเสียอีกอย่างก็คือระบบ EDS โดยธรรมชาติจะสร้างสนามแมเหล็กในรางวิ่งในด้านหน้าและไปทางด้านหลังของแม่เหล็กยก, ซึ่งทำหน้าที่ต้านกับแม่เหล็กและสร้างรูปแบบของแรงต้านหรือแรงลาก (อังกฤษ: drag). นี้เป็นความกังวลโดยทั่วไปอย่างเดียวเท่านั้นที่ความเร็วต่ำ (นี่คือหนึ่งในเหตุผลที่ว่าทำไม JR จีงทอดทิ้งระบบผลักล้วนๆและนำระบบยกลอยแบบ sidewall มาใช้[32]); ที่ความเร็วสูงกว่า ผลกระทบไม่ได้มีเวลาพอในการสร้างให้เต็มศักยภาพของมันและรูปแบบอื่นๆของ drag จะมีอำนาจเหนือกว่า[28]

อย่างไรก็ตาม, แรงลากสามารถนำมาใช้เพื่อประโยชน์ของระบบ electrodynamic ได้, เนื่องจากมันสร้างแรงที่แปรเปลี่ยนได้ในรางที่สามารถใช้เป็นระบบปฏิกิริยาเพื่อขับรถไฟ, โดยไม่ต้องใช้แผ่นปฏิกิริยาแยกต่างหาก, เหมือนกับในระบบมอเตอร์แนวราบส่วนใหญ่. Laithwaite ได้นำการพัฒนาของระบบ "การไหลของสนามทางขวาง" (อังกฤษ: transverse-flux) ดังกล่าวที่ห้องปฏิบัติการอิมพีเรียลคอลเลจของเขา[28]. ในอีกทางเลือกหนึ่ง ขดลวดแรงขับบน guideway จะใช้ในการออกแรงบังคับกับแม่เหล็กในขบวนรถและทำให้ขบวนรถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า. ขดลวดแรงขับที่ออกแรงกับขบวนรถได้อย่างมีประสิทธิภาพคือมอเตอร์แนวราบ: กระแสสลับไหลผ่านขดลวดไปสร้างสนามแม่เหล็กที่แปรเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าตามรางวิ่ง. ความถี่ของกระแสสลับจะ synchronize เพื่อให้ตรงกับความเร็วของขบวนรถ. การชดเชยระหว่างสนามแม่เหล็กที่กระทำโดยแม่เหล็กบนรถไฟและสนามที่จ่ายให้จะสร้างแรงที่ขับรถไฟไปข้างหน้า.

ข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน

การดำเนินการแต่ละประเภทตามหลักการยกตัวด้วยแม่เหล็กสำหรับการเดินทางด้วยรถไฟมีทั้งข้อดีและข้อเสียดังต่อไปนี้

เทคโนโลยี		ข้อดี		ข้อเสีย
EMS[33][34] (Electromagnetic suspension)	สนามแม่เหล็กภายในและภายนอกตัวรถจะน้อยกว่าแบบ EDS; พิสูจน์แล้ว, เทคโนโลยีมีให้ใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ที่สามารถบรรลุความเร็วสูงมาก (500 กิโลเมตร/ชั่วโมง (310 ไมล์ต่อชั่วโมง)); ไม่มีล้อหรือระบบแรงขับสำรองที่จำเป็น.	การแยกกันระหว่างตัวรถและ guideway จะต้องมีการตรวจสอบและการแก้ไขอย่างต่อเนื่องโดยระบบคอมพิวเตอร์เพื่อหลีกเลี่ยงการปะทะกันอันเนื่องมาจากธรรมชาติทีไม่แน่นอนของแรงดูดของแม่เหล็กไฟฟ้า, เนื่องจากระบบของความไม่แน่นอนโดยธรรมชาติและการแก้ไขอย่างต่อเนื่องตามความต้องการของระบบโดยระบบภายนอก, การสั่นสะเทือนอาจเกิดขึ้น.
EDS[35][36] (Electrodynamic suspension)	แม่เหล็กบนตัวรถและระยะห่างขนาดใหญ่ระหว่างรางวื่งและตัวรถให้ความเร็วสูงสุดที่บันทึกไว้ (581 กิโลเมตร/ชั่วโมง (361 ไมล์ต่อชั่วโมง)) และความสามารถในการบรรทุกโหลดที่หนักมาก; ได้แสดงให้เห็น (ธันวาคม 2005) การดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จโดยการใช้ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงในแม่เหล็กบนตัวรถของมัน, ระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวที่ไม่แพง.	สนามแม่เหล็กแรงสูงบนตัวรถจะทำให้ผู้โดยสารที่มีเครื่องกระตุ้นหัวใจไม่สามารถเข้าภายในตัวรถได้หรือข้อมูลแม่เหล็ก, สื่อเก็บข้อมูลเช่นฮาร์ดไดรฟ์และบัตรเครดิตจำเป็นต้องมีการใช้โล่ป้องกันแม่เหล็ก; ข้อจำกัดของการนำไฟฟ้าของ guideway จะจำกัดความเร็วสูงสุดของรถ; ยานพาหนะจะต้องมีล้อสำหรับการเดินทางที่ความเร็วต่ำ.
ระบบ Inductrack[37][38] (การลอยตัวแบบ Passive ด้วยแม่เหล็กถาวร)	'การลอยตัวแบบป้องกันความผิดพลาด' - ไม่ต้องการพลังเพื่อสั่งให้แม่เหล็กทำงาน; สนามแม่เหล็กถูกวางอยู่ด้านล่างของตัวรถ; สามารถสร้างแรงพอที่ความเร็วต่ำ (ประมาณ 5 km/h (3.1 ไมล์ต่อชั่วโมง)) เพื่อยกรถไฟ maglev ให้ลอยขึ้นได้; ในกรณีที่ไฟฟ้าขัดข้อง, รถจะชะลอตัวลงเพื่อความปลอดภัยของตัวมันเอง; 'อาร์เรย์ Halbach' ของแม่เหล็กถาวรอาจพิสูจน์ได้ว่ามีประสิทธิภาพด้านค่าใช้จ่ายมากกว่าแบบแม่เหล็กไฟฟ้า.	ต้องมีล้อหรือส่วนของรางที่เคลื่อนที่เมื่อรถหยุด. เทคโนโลยีใหม่ที่ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา (เมื่อปี 2008) และในขณะที่ยังไม่มีรุ่นในเชิงพาณิชย์หรือเครื่องต้นแบบที่มีระบบเต็มรูปแบบ.

ทั้ง Inductrack และ EDS ตัวนำยิ่งยวดไม่สามารถยกตัวยานพาหนะได้ขณะหยุดนิ่ง, แม้ว่า Inductrack จะยกรถให้ลอยต่ำลงได้ที่ความเร็วต่ำมาก; ล้อเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบเหล่านี้. ระบบ EMS ไม่มีล้อ.

Transrapid ของเยอรมัน, HSST (Linimo) ของญี่ปุ่น และ Rotem EMS Maglevs ของเกาหลีสามารถลอยหยุดนิ่งได้, ด้วยไฟฟ้าที่สกัดจาก guideway โดยใช้รางพลังงาน (รางที่มีไฟฟ้า)สำหรับสองระบบหลังและแบบไร้สายสำหรับ Transrapid. ถ้า guideway สูญเสียพลังงานไปขณะเคลื่อนที่, Transrapid ยังคงสามารถลอยลงไปที่ความเร็ว 10 km/h (6.2 ไมล์ต่อชั่วโมง)[ต้องการอ้างอิง] โดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่บนตัวรถ. ระบบ HSST และ Rotem ไม่ได้เป็นแบบนี้.

แรงขับ

บางระบบ EMS เช่น HSST/Linimo สามารถให้ทั้งการยกตัวและการขับเคลื่อนโดยใช้มอเตอร์แนวราบที่อยูบนตัวรถ. แต่ระบบ EDS และบางระบบ EMS เช่น Transrapid สามารถยกตัวรถโดยใช้แม่เหล็กบนตัวรถเท่านั้น, ไม่ได้ขับเคลื่อนตัวรถไปข้างหน้า. เมื่อเป็นดังนั้น ยานพาหนะจึงต้องมีเทคโนโลยีอื่นๆสำหรับการขับเคลื่อน. มอเตอร์แนวราบ (ขดลวดแรงขับ) ที่ติดตั้งอยู่ในรางวิ่งก็เป็นวิธีหนึ่ง. ในระยะทางไกลค่าใช้จ่ายของขดลวดแรงขับอาจจะแพงมาก.

เสถียรภาพ

ทฤษฎีของ Earnshaw แสดงให้เห็นว่าการรวมกันของแม่เหล็กอยู่กับหลายตัวไม่สามารถอยู่ในความสมดุลที่เสถียร[39]. ดังนั้นสนามแม่เหล็กแบบไดนามิก (แปรตามเวลา) จำเป็นต้องมีเสถียรภาพ. ระบบ EMS พึ่งพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างความเสถียร (อังกฤษ: Voltage regulator for stabilization) ที่วัดระยะห่างช่องอากาศและปรับกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าตามอย่างต่อเนื่อง. ทุกระบบ EDS พึ่งพาการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กที่สร้างกระแสไฟฟ้าและสิ่งเหล่านี้สามารถให้ความมั่นคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง.

เพราะยานพาหนะ maglev โดยหลักแล้วจะบิน, ปรับเสถียรภาพของการเงย, ม้วนและหันเหต้องอาศัยเทคโนโลยีแม่เหล็ก. นอกเหนือไปจากการหมุน, การพุ่ง (การเคลื่อนไหวไปข้างหน้าและย้อนกลับ), การแกว่ง (เคลื่อนไหวด้านข้าง) หรือยก (การเคลื่อนไหวขึ้นและลง) อาจเป็นปัญหากับบางเทคโนโลยี.

ถ้าแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดถูกใช้บนตัวรถเหนือรางที่ทำจากแม่เหล็กถาวร, ตัวรถจะถูกล็อกในตำแหน่งด้านข้างของมันบนราง. มันอาจเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงไปตามทางวิ่ง, แต่ไม่ได้หลุดออก. นี่คือผลกระทบของ Meissner และ flux pinning.

การควบคุมแนววิ่ง

บางระบบใช้ ระบบกระแสเป็นศูนย์ (อังกฤษ: Null Current systems) (บางครั้งเรียกว่าระบบ Null ฟลักซ์)[31][40]; ระบบเหล่านี้ใช้ขดลวดที่พันรอบเพื่อที่ว่ามันจะเข้าสู่สนามสลับที่ตรงข้ามกันสองสนาม, เพื่อที่ว่าการไหลของสนามเฉลี่ยในวงเป็นศูนย์. เมื่อรถอยู่ในตำแหน่งทางตรงข้างหน้า, จะไม่มีกระแสไหล, แต่ถ้ามันเคลื่อนออกจากสายทาง, มันจะสร้างการเปลี่ยนแปลงของการไหลของสนามที่สร้างสนามอันหนึ่งที่โดยธรรมชาติจะดันและดึงมันกลับเข้ามาในสายทาง

ท่ออพยพ

บทความหลัก: Vactrain

บางระบบ (โดยเฉพาะระบบ Swissmetro) นำเสนอการใช้เทคโนโลยีรถไฟ maglev แบบ vactrains ที่ใช้ในท่อ(สุญญากาศ)การอพยพ, ซึ่งจะลบล้างแรงลากจากอากาศ (อังกฤษ: air drag). ระบบนี้มีศักยภาพที่จะเพิ่มความเร็วและประสิทธิภาพอย่างมาก, เพราะส่วนใหญ่ของพลังงานสำหรับรถไฟ maglev ธรรมดามีการสูญเสียให้กับแรงต้านอากาศพลศาสตร์[41].

หนึ่งในความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นสำหรับผู้โดยสารของรถไฟที่ปฏิบัติการในท่ออพยพก็คือพวกเขาจะได้สัมผัสกับห้องโดยสารที่ขาดแรงกดดันนอกเสียจากระบบเฝ้าระวังความปลอดภัยอุโมงค์สามารถปรับระดับความดันในท่อในกรณีที่มีความผิดปกติของรถไฟหรือมีอุบัติเหตุเกิดขึ้นแม้ว่าตั้งแต่รถไฟมีแนวโน้มที่จะดำเนินการที่หรืออยู่ใกล้พื้นผิวของดาวเคราะห์เช่นโลก, การฟื้นฟูฉุกเฉินของความดันบรรยากาศปกติจะไม่ก่อให้เกิดความท้าทายพิเศษ. RAND Corporation ได้วาดภาพรถไฟท่อสูญญากาศที่สามารถ,ในทางทฤษฎี, ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกหรือสหรัฐอเมริกาในเวลา ~ 21 นาที[42].

กำลังงานและการใช้พลังงาน

พลังงานสำหรับรถไฟ maglev ถูกนำมาใช้ในการเร่งความเร็ว, และอาจจะได้รับคืนมาเมื่อรถไฟวิ่งช้าลง ("การผลิตขึ้นใหม่จากการเบรก") (อังกฤษ: regenerative braking). นอกจากนี้ มันยังถูกใช้เพื่อยกขบวนรถไฟให้ลอยและทำให้การเคลื่อนไหวของรถไฟมีเสถียรภาพ. ส่วนหลักของพลังงานเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อใช้บังคับให้ขบวนรถวิ่งผ่านอากาศ ("air drag"). นอกจากนี้ยังมีพลังงานบางส่วนที่ใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศ, เครื่องให้ความร้อน, แสงสว่างและระบบอื่นๆอีกจิปาถะ.

ที่ความเร็วต่ำ ร้อยละของการใช้กำลังงาน (พลังงานต่อเวลา) ที่ใช้สำหรับการยกตัวอาจจะต้องใช้สูงถึง 15% มากกว่ารถไฟใต้ดินหรือบริการรางเบา[43]. นอกจากนี้สำหรับระยะทางที่สั้นมากๆ พลังงานที่ใช้สำหรับการเร่งความเร็วอาจจะมีมากเหมือนกัน.

แต่กำลังที่จะใช้ในการเอาชนะแรงลากอากาศจะเพิ่มขึ้นตามลูกบาศก์ของความเร็ว, และด้วยเหตุนี้มันจึงใช้อย่างมากเมื่อความเร็วสูง (หมายเหตุ: พลังงานที่จำเป็นต่อไมล์จะเพิ่มขึ้นด้วยกำลังสองของความเร็วและเวลาจะลดลงเป็นเส้นตรง). ยกตัวอย่าง, มันจะใช้กำลังในการเดินทางที่ 400km/h มากกว่าที่ความเร็ว 300 กิโลเมตร/ชม ประมาณสองเท่าครึ่ง[44].

เปรียบเทียบกับรถไฟธรรมดา

การขนส่งด้วย Maglev ไม่มีการสัมผัสกับไฟฟ้าที่ให้พลังงาน. มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับล้อ, แบริ่งและเพลาเหมือนกับระบบรางที่พึ่งแรงเสียดทานที่มีกลไก[45].

• ความเร็ว: Maglev ให้ความเร็วสูงสุดที่สูงกว่ารถไฟธรรมดา, แต่ยังอยู่ระหว่างการทดลอง, รถไฟความเร็วสูงที่ใช้ล้อก็มีความสามารถที่จะแสดงให้เห็นถึงความเร็วที่คล้ายกัน.

• ความต้องการการบำรุงรักษาของระบบอิเล็กทรอนิกส์เมื่อเทียบกับระบบเครื่องกล: รถไฟ Maglev ในการดำเนินงานปัจจุบันได้แสดงให้เห็นความจำเป็นสำหรับการบำรุงรักษา guideway เกือบจะไม่มีนัยสำคัญ. การบำรุงรักษาระบบอิเล็กทรอนิกส์ของตัวรถมีน้อยที่สุดและอยู่ในแนวที่ใกล้เคียงกับตารางเวลาการบำรุงรักษาอากาศยานที่ขึ้นอยู่กับชั่วโมงการทำงาน, มากกว่าจะขึ้นกับความเร็วหรือระยะทางที่เดินทาง. รางแบบดั้งเดิมอาจมีการสึกหรอและการฉีกขาดเป็นระยะทางหลายไมล์ของแรงเสียดทานในระบบเครื่องกลและจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความเร็วที่ไม่เหมือนระบบ maglev. ความแตกต่างของค่าใช้จ่ายในการดำเนินการเป็นข้อได้เปรียบของ maglev ที่เหนือกว่าระบบรางทั่วไปและยังมีผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของระบบ, ความพร้อมใช้และความยั่งยืน[45].

• การดำเนินงานในทุกสภาพอากาศ: ในขณะที่รถไฟ maglev ในการดำเนินงานปัจจุบันไม่ได้หยุด, ชะลอตัว, หรือมีตารางเวลาที่ได้รับผลกระทบจากหิมะ, น้ำแข็ง, ความเย็นจัด, ฝนหรือลมแรง, พวกมันไม่ได้ดำเนินการในช่วงกว้างของเงื่อนไขแบบเดียวกับที่ระบบรางที่ขึ้นกับแรงเสียดทานแบบดั้งเดิมดำเนินการอยู่[ต้องการอ้างอิง]. ยาน Maglev เร่งและชะลอตัวลงได้เร็วกว่าระบบเครื่องกลโดยไม่คำนึงถึงความลื่นของ guideway หรือความลาดเอียงของเนินดินเพราะพวกมันเป็นระบบที่ไม่มีการสัมผัส[45].

• การเข้ากันได้ย้อนหลัง: รถไฟ Maglev ในการดำเนินงานปัจจุบันไม่ได้เข้ากันได้กับรางแบเดิม, ดังนั้นมันจึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานใหม่ทั้งหมดตลอดทั้งเส้นทาง. แต่นี้ไม่ได้เป็นแง่ลบถ้าระดับสูงของความน่าเชื่อถือและต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำจะเป็นเป้าหมาย. โดยที่ตรงข้ามกับทางรถไฟความเร็วสูงแบบเก่าเช่น TGV ที่สามารถวิ่งด้วยความเร็วที่ลดลงในโครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟที่มีอยู่เดิม, ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในที่ซึ่งโครงสร้างใหม่จะมีราคาแพงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง (เช่นวิธีการสุดท้ายที่จะไปสถานีในเมือง) หรือสำหรับส่วนต่อขยายที่การจราจรไม่คุ้มที่จะเป็นโครงสร้างพื้นฐานใหม่. อย่างไรก็ตาม "วิธีการใช้รางวิ่งร่วมกัน"นี้ไม่สนใจความต้องการการบำรุงรักษาสูงของรางแบบเครื่องกลธรรมดา, ค่าใช้จ่ายต่างๆและการหยุดชะงักในการเดินทางจากการบำรุงรักษาเป็นระยะๆในสายทางที่มีอยู่แล้วเหล่านี้. มันถูกอ้างสิทธิ์โดยผู้สนับสนุน maglev ที่สำคัญที่สุด, Dr. John Harding, อดีตหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ maglev ที่สำนักบริหารรางรถไฟกลางว่า การใช้โครงสร้างพื้นฐาน maglev แยกต่างหากอย่างสมบูรณ์มากกว่าที่จะจ่ายสำหรับตัวมันเองด้วยระดับที่สูงกว่าอย่างมากของความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานทุกสภาพอากาศและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่เกือบไม่มีนัยสำคัญ, แต่การอ้างสิทธิ์เหล่านี้ยังต้องได้รับการพิสูจน์ในการตั้งค่าการดำเนินงานที่รุนแรงเช่นเดียวกับการดำเนินการทางรถไฟแบบดั้งเดิมหลายแห่ง, และไม่สนใจความแตกต่างในค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างเริ่มต้นของรางแบบ maglev และรถไฟแบบดั้งเดิม. ดังนั้นผู้ให้การสนับสนุน maglev ทั้งหลายจะเถียงค้านกับความเข้ากันได้ย้อนหลังของรางและความต้องการและค่าใช้จ่ายการบำรุงรักษาสูงที่มาพร้อมกันของมัน

• ประสิทธิภาพ: รางรถไฟธรรมดาน่าจะมีประสิทธิภาพดีกว่าที่ความเร็วต่ำ. แต่เนื่องจากการขาดการสัมผัสทางกายภาพระหว่างทางวิ่งและยานพาหนะ, รถไฟ maglev จึงไม่เกิดแรงต้านการม้วน (อังกฤษ: rolling resistance), เหลือแต่แรงต้านอากาศและแรงลากแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น, ที่อาจปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน[46]. แต่บางระบบเช่น SCMaglev ของบริษัทรถไฟกลางญี่ปุ่นใช้ยางที่ความเร็วต่ำ.

• น้ำหนัก: น้ำหนักของแม่เหล็กไฟฟ้าในหลายระบบของ EMS และ EDS ดูเหมือนประเด็นการออกแบบที่สำคัญ. สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งจะต้องใช้เพื่อยกตัวรถ maglev. สำหรับ Transrapid จะใช้ระหว่าง 1 และ 2 กิโลวัตต์ต่อตัน[47]. อีกเส้นทางหนึ่งสำหรับการลอยก็คือการใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดเพื่อลดการใช้พลังงานของแม่เหล็กไฟฟ้า, และค่าใช้จ่ายในการรักษาสนามแม่เหล็ก. อย่างไรก็ตาม รถ Transrapid maglev หนัก 50 ตันสามารถยกน้ำหนักเพิ่มเติมได้อีก 20 ตันรวมเป็น 70 ตัน, ซึ่งจะใช้ระหว่าง 70 และ 140 กิโลวัตต์[ต้องการอ้างอิง]. การใช้พลังงานส่วนใหญ่สำหรับ TRI ก็เพื่อขับเคลื่อนและเอาชนะแรงเสียดทานของแรงต้านอากาศที่ความเร็วกว่า 100 ไมล์ต่อชั่วโมง[ต้องการอ้างอิง].

• น้ำหนักบรรทุก: ตู้รถไฟความเร็วสูงต้องกาการรสนับสนุนและการก่อสร้างมากขึ้นสำหรับการโหลดล้อที่เข้มข้น. ในทางตรงกันข้าม Maglevs ไม่เพียงแต่มีน้ำหนักเบากว่าเพื่อนของมันที่เป็นรถไฟแบบดั้งเดิม, แต่น้ำหนักของมันยังมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกัน[48].

• เสียงรบกวน: เนื่องจากแหล่งที่มาของเสียงรบกวนของรถไฟ maglev มาจากอากาศที่ถูกแทนที่, รถไฟ maglev จึงสร้างเสียงรบกวนน้อยกว่ารถไฟธรรมดาที่ความเร็วเท่ากัน. อย่างไรก็ตาม รายละเอียดของจิตสวนศาสตร์ (อังกฤษ: psychoacoustic profile) (การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ของการรับรู้เกี่ยวกับเสียง หรือการตอบสนองด้านจิตใจและด้านกายภาพที่เกี่ยวกับเสียง) ของ maglev อาจจะลดประโยชน์ข้างต้น: การศึกษาได้ข้อสรุปว่าเสียงจาก maglev ควรได้รับการจัดอันดับเท่ากับการจราจรบนถนนในขณะที่รถไฟธรรมดาทั้งหลายมี 5-10 เดซิเบล "โบนัส" เพราะพวกมันถูกพบว่ามีความน่ารำคาญน้อยกว่าในระดับความดังที่เท่ากัน[49][50][51].

• การเปรียบเทียบการออกแบบ: การเสื่อมสภาพของระบบเบรกและสายไฟเหนือศีรษะได้ก่อให้เกิดปัญหาสำหรับชินคันเซ็นสาย Fastech 360. Maglev จะกำจัดปัญหาเหล่านี้. ความน่าเชื่อถือของแม่เหล็กที่อุณหภูมิสูงกว่าเป็นข้อเสียเมื่อเปรียบเทียบแล้วชดเชยกัน (ดูประเภทการลอย), แต่เทคนิคของเหล็กหล่อและการผลิตใหม่มีผลให้ได้แม่เหล็กที่รักษาแรงยกของพวกมันไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น.

• ระบบการควบคุม: ไม่มีระบบการส่งสัญญาณสำหรับระบบ maglev ความเร็วสูงหรือต่ำ. ไม่มีความจำเป็นเนื่องจากระบบเหล่านี้ทั้งหมดจะถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์. นอกจากนี้ ที่ความเร็วสูงของระบบเหล่านี้ยังไม่มีผู้ใช้งานที่เป็นมนุษย์ที่สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วพอเพื่อชะลอความเร็วหรือหยุดทันเวลา. และนี่ก็เป็นเหตุผลที่ระบบเหล่านี้ต้องการสิทธิของทาง (อังกฤษ: right of way) ที่จัดสรรให้โดยเฉพาะและมักจะมีการเสนอให้มีการยกระดับหลายเมตรเหนือระดับพื้นดิน. สองอาคารไมโครเวฟของระบบ maglev ใช้ในการติดต่อกับยานพาหนะ EMS ตลอดเวลาสำหรับการสื่อสารสองทางระหว่างรถและคอมพิวเตอร์ อำนวนการหลักของศูนย์บัญชาการกลาง. ไม่มีความจำเป็นสำหรับนกหวีดรถไฟหรือแตรเช่นกัน.

• เชิงลาดต่ำกว่า: Maglevs จะสามารถขึ้นเชิงลาดที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับคู่แข่งรถไฟแบบดั้งเดิมของมัน, นั่นหมายถึงการขุดเจาะอุโมงค์ผ่านภูเขามีน้อยกว่าและความสามารถที่จะวิ่งถึงปลายทางด้วยเส้นทางที่ตรงมากกว่า[48].

เมื่อเทียบกับเครื่องบิน

แม้ว่า Maglev และอากาศยานทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันมากด้านการดำเนินงาน, แต่ก๋ยังมีความแตกต่างบางประการอย่างมีนัยสำคัญ:

• ประสิทธิภาพ: สำหรับระบบจำนวนมาก, มันเป็นไปได้ที่จะกำหนดอัตราส่วนการยกต่อการลาก (อังกฤษ: lift-to-drag ratio). สำหรับระบบ maglev อัตราส่วนเหล่านี้สามารถมากกว่าอัตราส่วนของอากาศยาน (ตัวอย่างเช่น Inductrack สามารถสูงถึง 200: 1 ที่ความเร็วสูง, สูงกว่าเครื่องบินใดๆมากๆ). สิ่งนี้สามารถทำให้ maglev มีประสิทธิภาพมากกว่าต่อกิโลเมตร. อย่างไรก็ตาม ที่ความเร็วแบบ cruising ที่สูง, แรงลากเนื่องจากอากาศพลศาสตร์มีขนาดใหญ่กว่าแรงลากที่เกิดจากแรงยก. เครื่องบินขนส่งแบบเจ็ตใช้ข้อได้เปรียบของความหนาแน่นอากาศต่ำที่ระดับความสูงเพื่อลดแรงลากอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการล่องเรือ, ด้วยเหตุนี้ ถึงแม้ว่าอัตราส่วนการยกต่อการลากจะเป็นข้อเสียของมันก็ตาม, พวกมันสามารถเดินทางด้วยความเร็วสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ากว่ารถไฟ maglev ที่ทำงานที่ระดับน้ำทะเล (สิ่งนี้ได้รับการนำเสนอให้มีการแก้ไขโดยแนวคิด vactrain)[งานค้นคว้าต้นฉบับ?][ต้องการอ้างอิง].

• ความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือ: ในขณะที่เครื่องบินทางทฤษฎีมีความยืดหยุ่นมากกว่า, เส้นทางบินเชิงพาณิชย์ไม่ใช่. Maglevs ความเร็วสูงถูกออกแบบมาเพื่อแข่งขันด้านเวลาการเดินทางด้วยการบินระยะ 800 กิโลเมตร (500 ไมล์) หรือน้อยกว่า. นอกจากนี้, ในขณะที่ Maglevs สามารถให้บริการหลายเมืองที่อยู่ในเส้นทางดังกล่าวและจะตรงเวลาในทุกสภาพอากาศ, สายการบินไม่สามารถมาใกล้เคียงกับความน่าเชื่อถือหรือประสิทธิภาพการทำงานดังกล่าว[งานค้นคว้าต้นฉบับ?][ต้องการอ้างอิง].

• ค่าใช้จ่ายในการเดินทาง: เนื่องจากรถไฟ maglev ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและไม่บรรทุกเชื้อเพลิง, ค่าโดยสาร maglev มีความไวน้อยต่อการแกว่งของราคาที่ผันผวนที่สร้างขึ้นโดยตลาดน้ำมัน. การเดินทางโดย maglev ยังให้ระดับความปลอดภัยที่มีนัยสำคัญเหนือกว่าการเดินทางทางอากาศเนื่องจาก Maglevs ได้รับการออกแบบไม่ให้ชนกับ Maglevs อื่นๆหรือหลุดออกจาก guideways ของพวกมัน[52][53][54]. น้ำมันเชื้อเพลิงของอากาศยานเป็นอันตรายอย่างมีนัยสำคัญในช่วงการเกิดอุบัติเหตุระหว่างการบินขึ้นและลงจอด.

• เวลาในการเดินทาง: ในโลกแห่งความเป็นจริงความเร็วของ maglev จะน้อยกว่าเครื่องบิน, แต่ maglev ยังประหยัดเวลาเนื่องจากความยุ่งยากที่น้อยที่สุดในการเดินทางในรถ maglev เมื่อเทียบกับการเดินทางทางอากาศ. ด้วยการเดินทางทางอากาศ, คนจำเป็นต้องใช้เวลาในสนามบินเพื่อเช็คอิน, การรักษาความปลอดภัย, ขึ้นเครื่อง,และอื่นๆ. ในการเดินทางทางอากาศ เวลาจะเสียไป (ส่วนใหญ่ในสนามบินที่หนาแน่น) เนื่องจากการแท็กซี่, รออยู่ในคิวเพื่อบินขึ้นและลงจอด, ซึ่งเป็นสิ่งที่ตัดทิ้งได้ในกรณีของ maglev[งานค้นคว้าต้นฉบับ?][ต้องการอ้างอิง].