Hệ thống SkyTran

SkyTran là hệ thống vận chuyển cá nhân tốc độ cao đầu tiên, được Douglas Malewicki đề xuất vào năm 1990 và hiện đang được phát triển bởi Unimodal Inc. Phương tiện này chở hai người, di chuyển trên đường ray đệm từ trường thụ động và dự kiến đạt tốc độ lên đến 160 km/h hoặc nhanh hơn, với mức tiêu thụ nhiên liệu rất tiết kiệm – khoảng 240 mpg Anh (1,2 L/100 km). Nguyên mẫu và một phần của hệ thống đường ray đã được hoàn thiện. Hệ thống đệm từ trường Inductrack dành cho SkyTran đã được General Atomics thử nghiệm thành công với mô hình toàn diện. UniModal Inc. hiện đang hợp tác với NASA để thử nghiệm và phát triển SkyTran. Một dự án thí điểm của hệ thống SkyTran đang được xây dựng tại Israel và dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2015 tại Tel Aviv. Các dự án khác cũng đã được đề xuất ở nhiều quốc gia như Pháp, Đức, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Pakistan, Ả Rập Xê Út, Slovenia, Anh và Mỹ.

Thông tin chi tiết về hệ thống

Để giảm thiểu việc bảo trì và tăng hiệu quả vận hành ở tốc độ cao, các phiên bản đầu tiên của hệ thống SkyTran sử dụng công nghệ đệm từ thụ động Inductrack thay vì bánh xe. Đệm từ này không cần nguồn điện bên ngoài để nâng phương tiện, mà sử dụng lực đẩy từ trường do chuyển động của phương tiện qua các cuộn dây điện ngắn trong đường ray. Phương tiện hoạt động nhờ động cơ tuyến tính gắn trong đường ray hoặc chính phương tiện, nên hệ thống có rất ít bộ phận chuyển động, chủ yếu là phương tiện di chuyển trên đường ray, các cánh quạt trong bộ phận sưởi ấm và điều hòa không khí. Do đó, hệ thống này được quảng bá là có cấu trúc 'thể rắn'.

Cuộn dây từ trường thụ động được bao bọc bởi lớp vỏ nhẹ gọi là đường dẫn, giúp cố định toa xe và ngăn chặn trật bánh. Malewicki đề xuất thiết kế lưới 3D với các nút giao thông khác mức để tránh các vụ tai nạn giao thông, với các đường dẫn và dốc lên xuống nằm trên hoặc dưới mỗi toa xe. Đường ray sẽ được dựng bằng cột kim loại tiêu chuẩn với chiều cao 6 hoặc 9 mét so với mặt đất, hoặc gắn vào các công trình. Sau khi nhận diện các vấn đề và chi phí liên quan đến Inductrack, nhà sáng chế SkyTran đã trình bày thiết kế cải tiến trong một cuộc phỏng vấn Horizon của BBC với SkyTran tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở Mountain View, California.

So sánh với các hệ thống giao thông công cộng khác

Theo dữ liệu từ Cơ sở dữ liệu Vận tải Quốc gia Mỹ, hệ thống đường sắt nhẹ trung bình có chi phí khoảng 5,66 USD mỗi hành khách (gồm 1,78 USD chi phí vốn và 3,55 USD chi phí vận hành). Trong khi đó, các dự án đường sắt nhẹ tiêu tốn khoảng 100 triệu USD mỗi dặm (62 triệu USD mỗi km), SkyTran chỉ cần 10 triệu USD mỗi dặm (6,2 triệu USD mỗi km). Cơ sở hạ tầng của SkyTran giảm trọng lượng của toa xe trống xuống dưới 70 lb/ft (104 kg/m), so với 990 lb/ft (1.473 kg/m) của các toa xe đường sắt nhẹ.

Hệ thống SkyTran có công suất tối đa lên tới 11.500 hành khách mỗi giờ mỗi hướng, với khoảng cách giữa các toa xe là 1/2 khoảng trống thứ hai. Khi vận hành ở tốc độ 80 dặm mỗi giờ (130 km/h), các toa xe cách nhau 59 feet (18 m) và được trang bị nhiều hệ thống an toàn dự phòng. Hệ thống điều khiển tự động của SkyTran đảm bảo vận hành an toàn hơn so với lái xe cá nhân nhờ loại bỏ lỗi của con người, nguyên nhân chính gây ra tai nạn giao thông. Khi công suất đạt tối đa, tuyến đường mới sẽ được xây dựng song song cách 1 dặm với tuyến hiện tại để mở rộng mạng lưới phủ sóng.

Lịch sử

Vào năm 1990, Malewicki đã phát triển ý tưởng cơ bản về SkyTran và nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cùng năm đó. Bằng sáng chế #5108052 được cấp vào năm 1992. Ông đã công bố một số tài liệu kỹ thuật về SkyTran trong những năm tiếp theo. Năm 1991, ông trình bày bài báo 'People Pods - Miniature Magnetic Levitation Vehicles for Personal Non-Stop Transportation' tại Hội nghị Giao thông vận tải Tương lai của Hiệp hội Kỹ sư Ôtô (SAE) ở Portland, Oregon. Bài viết này mô tả chi tiết về khái niệm SkyTran lúc bấy giờ, với các tính năng như tàu đệm từ trên cao thay cho bánh xe và treo dưới đường dẫn thay vì lướt trên đó.

Bài viết mô tả cách Malewicki chế tạo và lái thử một mẫu xe tiết kiệm 154-MPG trên làn đường cao tốc hợp pháp vào năm 1981. Ông nhanh chóng nhận ra rằng xe không thể an toàn di chuyển trên đường phố đông đúc với các phương tiện nặng hơn. Các làn đường trên cao sẽ tạo điều kiện cho các phương tiện nhẹ hoạt động an toàn hơn, đồng thời giảm chi phí hệ thống do không cần làm đường lớn và giải phóng mặt bằng. Bài viết cũng nêu rõ phân tích khí động học của Malewicki (ông là kỹ sư hàng không vũ trụ) về hiệu suất năng lượng cao, với thông số 407 mpg-US (489 mpg-imp) hay 0.578 L/100 km cho mẫu thiết kế toa xe chở hai người hiện tại của SkyTran, mặc dù Unimodal chỉ tuyên bố khoảng 200 mpg-US (240 mpg-imp) hoặc 1.2 L/100 km. Bài viết mô tả cách một phương tiện nhẹ có thể siết chặt hai bề mặt làn đường, giảm tốc đáng tin cậy ở mức 6-G và hãm phanh an toàn ở tốc độ 100 dặm mỗi giờ (161 km/h) chỉ trong 55 feet (16.76 m).

Năm 1999, Malewicki được mời trình bày về tương lai ngành giao thông vận tải trong Kỷ yếu của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE). Ông không chỉ dự đoán tương lai mà còn mô tả 'sự hồi tưởng về các hệ thống vận chuyển trạng thái vững chắc' với viễn cảnh SkyTran năm 2052. Một thập kỷ sau, ông cập nhật thông tin cho Kỷ yếu tháng 11 năm 2009 về giao thông vận tải bằng động cơ tuyến tính. Cùng năm đó, ông cũng có cuộc phỏng vấn với tạp chí Industrial Design và EV World. Khi Malewicki và đối tác bắt đầu đề xuất hệ thống vận chuyển tốc độ cao, các đề xuất và nỗ lực công khai ý tưởng của họ bắt đầu được đăng tải trên các tạp chí công nghệ và tin tức nổi tiếng.

Khủng hoảng năng lượng năm 2008 đã làm gia tăng sự quan tâm đến các phương tiện xanh như SkyTran. Trang bìa của tạp chí Popular Science số tháng 6 năm 2008 'Tương lai của Môi trường' đã giới thiệu một phương tiện giống SkyTran trong bối cảnh 'Siêu Đô thị Xanh' tương lai. Đề tài 'Maglev SkyTran' trích dẫn các ý tưởng của SkyTran và hệ thống vận chuyển cá nhân tốc độ cao PRT, như hành khách lên xuống ngay tại các 'cổng chính' của trạm dừng trên cao hoạt động độc lập trong khi phương tiện vẫn tiếp tục vận hành tốc độ cao trên tuyến chính.

Vào tháng 9 năm 2009, NASA đã ký thỏa thuận hợp tác phát triển với Unimodal thông qua Space Act. Unimodal đã thử nghiệm toa xe nguyên mẫu trên đoạn đường dẫn ngắn tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở Mountain View, California. NASA đã phát triển phần mềm mô phỏng động cơ và điều khiển cho Unimodal, sử dụng nguồn vốn từ DOT của Mỹ. Tháng 6 năm 2014, Unimodal và Israel Aerospace Industries (IAI) ký hợp đồng xây dựng quãng đường thử nghiệm trên cao dài 400-500 mét quanh khuôn viên IAI ở miền trung Israel. Nếu dự án thành công, IAI sẽ xây dựng mạng lưới SkyTran thương mại tại Tel Aviv.

• Phương tiện xanh
• Inductrack
• Kế hoạch tàu đệm từ
• MISTER: Một hệ thống PRT của Ba Lan với thiết kế tương tự nhưng không có đường tàu đệm từ trên cao hoặc đường sắt khí động học.
• Hệ thống giao thông cá nhân tốc độ cao
• Giao thông vận tải
• Shweeb: Một dự án PRT chạy bằng sức người được phát triển và thử nghiệm như một trò chơi giải trí, được Google tài trợ dựa trên ý tưởng trong cuộc thi 10^100.
• Giao thông bền vững

Liên kết tham khảo

• Trang chính của SkyTran
• Bằng sáng chế Mỹ D329028, 'Phương tiện đường đơn' Lưu trữ 2016-01-23 trên Wayback Machine, nộp đơn ngày 12 tháng 6 năm 1990 và cấp ngày 1 tháng 9 năm 1992.
• Lưu trữ trang cũ của SkyTran.net
• Có phải 'Sky Pods' đệm từ là tương lai của du lịch?
• Maglevboard Quốc tế
• Phương tiện và đường ray Skytran tại NASA Ames Lưu trữ 2016-03-04 trên Wayback Machine
• Thông cáo báo chí Skytran của NASA Lưu trữ 2015-03-01 trên Wayback Machine