Bude Maglev Tokio-Osaka dřív než český rychlovlak?

Japonsko pracuje na první skutečně dlouhé trati magneticky vznášeného vlaku zvaného Maglev. Ta spojí Tokio s Osakou. Ve zkušebním provozu bylo zatím dosaženo rychlosti 603 km/hod.  

První září není v Japonsku začátkem školy, neb ta v předstihu začíná už prvního dubna. Nyní pravda některé univerzity přišly s iniciativou začínat 1. září, aby se dosáhla synchronizace se zbykem světa. Tím pak ale vzniknou pětiměsíční prázdniny pro absolventy středních škol pokračující dál na VŠ. První září však přesto je významné datum - je to den celonárodního nácviku na pohromy, přesněji Den prevence katastrof. Žáci ve školách se učí zalézat pod lavice, ostatní trénují přesuny na vyhrazená evakuační místa, kde přihlížejí různým ukázkám záchranných aktivit. Protože jsme instituce takříkajíc národního významu, hasiči nám třeba předvádějí snášení nešťastníků ze střech s pomocí výsuvných plošin. Vláda v modrých maskáčích provádí nácvik koordinace záchranných prací podle smyšleného scénáře pohromy, který se každý rok mění. Volba data není náhodná – 1.9.1923, minutu před polednem zasáhlo oblast Tokia zemětřesení o intenzitě cca 7,9, které se vyžádalo kolem 140000 obětí a stalo se tak nejničivějším ve známé japonské historii - část obětí připadla na vrub následnému tsunami, požárům (podpořeným blížícím se tajfunem), a etnickým nepokojům, směřujícím hlavně proti Korejcům. Toto zemětřesení vyvolal pohyb tzv. Filipínské zemské kry, jejíž šev prochází kolem jižního a východního pobřeží Japonska. Na tom švu dochází k velkým zemětřesením dosti pravidelně, přibližně jednou za osmdesát let, a to nejpravděpodobněji někde mezi Tokiem a Osakou. Nadto se v blízkosti Tokia tyčí i aktivní sopka Fudži, jejíž erupce také dříve či později nastane - naposledy to bylo v r. 1707. Od velkého zemětřesení Sanriku v Tohoku z jara 2011 s intenzitou 9, které ale způsobila Pacifická kra, má uvnitř sopky stoupat tlak. Existují proto už dlouho jak dosud nerozhodnuté úvahy o zásobním hlavním městě, tak i pokročilejší úvahy o alternativní trase rychlovlaků Šinkansen mezi oběma nejdůležitějšími centry, a to v provedení Maglev.

Maglev je název pro vlak magnetický vznášený, pro což angličtina má termín magnetically levitated, z kterého povstala ona zkrátka Mag-Lev. První Maglev byl sice provozován v anglickém Birminghamu na krátkém úseku na letišti, též třeba v Německu či Číně, ale dnes jsou nejrozsáhlejší projekty Maglevu v Japonsku. Maglev nabízí vysoké provozní rychlosti až 500 km/hod, vysokou účinnost přeměny energie, relativně nízký dopad provozu na životní prostředí. Přináší však vysoké nároky na investice jak ve výzkumu a vývoji, tak při samotné stavbě.

V Japonsku byla stavba prvé zkušební dráhy pro Maglev zahájena v r. 1975 v prefektuře Mijazaki na nejjižnějším ostrově Kjúšú. Tato dráha je dlouhá 7km, a v roce 1987 na ní prototyp Maglevu dosáhl s posádkou rychlosti 401 km/h. V r. 1990 byl projekt Maglevu zařazen mezi celostátně podporované priority. Začala se propracovávat koncepce trasy prvého Maglevu pro osobní dopravu. Tato trasa je známá též jako Lineární šinkansen či Čuo šinkansen. Japonské slovo čuo značí střed, můžeme proto hovořit o Centrálním šinkansenu. Nová trasa skutečně nevede po pobřeží, nýbrž vnitrozemím. To je rozdíl oproti úplně prvé trase Šinkansenu, která vede z Tokia do Osaky převážně po pobřeží Tichého oceánu, a je známá jako Tokaido (cesta podél východního moře). Nová trasa bude také spojovat obě největší japonská města vzdálená přibližně 500 km, ale z Tokia povede přes jižní část Japonských Alp, prefekturou Jamanaši severně od sopky Fudži, městem Kofu, a ještě dál na sever. Poté by se vrátila k pobřeží ve čtvrtém největším japonském městě Nagoji, a přes historickou oblast Nary pokračovala do Osaky. Vytváří tak trasy Tokaido a Čuo šinkansenu jakousi osmičku se středem v Nagoji. To je právě důležité pro případ nějakého velkého zemětřesení či sopečné erupce, po kterém by si alespoň jedna trasa měla zachovat provozuschopnost.

S vytyčením trasy prvého Šinkansenu pracujícího na principu Maglevu se též přistoupilo k zřízení druhé, delší pokusné tratě. Tato nová pokusná trať stojí v prefektuře Jamanaši na západ od Tokia a je nazývána Jamamaši maglev. Ježto došlo k odstátnění a rozdělení japonských státních drah JNR, projekt Maglevu nyní spadá pod ekonomický silnou sekci Central JR. Testovací trať se fakticky v budoucnu stane součástí trasy Čuo šinkansenu. Původně byla dlouhá 18,4 km a od dubna 1997 zde probíhaly rychlostní zkoušky prototypů Maglevu. Postupně zde bylo dosaženo několika světových rekordů - nejprve 12.12.1997 to byl rekord pro vlak s posádkou, a to rychlostí 531 km/h. Na Štědrý večer téhož roku byl vytvořen rychlostí 550 km/h rekord pro vlak bez posádky. Pak 14. dubna 1999 byl rekord pro vlak s posádkou na tomto okruhu posunut na 552 km/h. Této rychlosti bylo dosaženo s magneticky vznášenou soupravou o pěti vozech, která vezla 13 cestujících a 10 tun železné zátěže. Pak 2.2.2003 třívozová experimentální jednotka MLX-01 ustavila rychlostní rekord 581 km/h. Poté probíhalo prodlužování pokusné trasy na délku 42,8 km. Na nové trase probíhají zkoušky již provozního Maglevu série L0, což je až sedmivozová souprava s cestovní rychlosti 500 km/h. Ta zde 21.4.2015 rychlostní rekord posunula na 603 km/h.

Dosud se předpokládalo zprovoznění úseku Tokio-Nagoja do r. 2027, a celé trasy až do Osaky kolem r. 2045. V současnosti ale japonské pořadatelství Olympiády v r. 2020 zřejmě konstrukci Maglevu urychlí. Pro srovnání - v prosinci 1958 schválila japonská vláda projekt šinkansenu Tokaido, přičemž se celonárodní prioritou stalo jeho uvedení do plného provozu před začátkem Tokijských olympijských her v říjnu 1964. Což se i podařilo, byť za cenu překročení rozpočtu (což je jinak v Japonsku absolutní tabu). Za zmínku stojí, že původně v dobách Japonské ekonomické bubliny se hovořilo o možnosti dokončit linku Maglevu z Tokia do Nagoje k začátku světové výstavy v r. 2005, shodou okolností v mě takříkajíc domovské prefektuře Aiči. S koncem ekonomické bubliny vzal tehdy za své i projekt Maglevu do r. 2005, byť ne zcela. Byla tehdy postavena aspoň 8,9 km dlouhá linka Linimo, vedoucí z konečné jedné trasy Nagojského metra do oblasti Expa 2005, což je dodnes pravidelně provozovaný Maglev, pravda s rychlostí do 100 km/h.

Alternativní název Lineární šinkansen má dvojí význam. Jednak obráží skutečnost, že nová trať ma spojovat tři japonská centra o něco příměji, než stávající Tokaido šinkansen (což ale může doznat změny, neb dosud existují tři tvarově různé varianty pro průchod prefekturou Nagano). Ale též se vztahuje ku způsobu pohonu Maglevu tzv. lineárním elektromotorem. Magnetické pole totiž v systému Maglev zajišťuje nejen vznášení se nad železničním svrškem, ale i vlastní pohyb vpřed, a též udržování směru. Všechny tyto tři funkce jsou obstarávány interakcí magnetů umístěných podél svršků a na podvozku vagónů. V běžném elektromotoru je jeho pohyb odvozen od interakce magnetických polí statoru a rotoru. Na pohon Maglevu můžeme pohlížet jako na elektromotor, jež byl rozříznut a jeho stator a rotor byly rozloženy do roviny. Další vynutí pak poskytují magnetické pole pro nadnášení a pro udržování směru.

Elektromagnety jsou řešeny jako supravodivé magnety, což je v této konstelaci technicky nejvýhodnější přístup. Použitým supravodivým materiálem je slitina niobu a titanu. Ta je chlazená kapalným héliem, předchlazovaní je prováděno kapalným dusíkem. Normální bod varu kapalného hélia je přibližně 4 K. Při této teplotě se též stává supravodivou rtuť, vůbec první materiál, u kterého byla supravodivost pozorována. Tento objev z r. 1911 přinesl holandskému fyzikovi se jménem Heike Kamerlingh-Onnes o dva roky později Nobelovu cenu za soubor jeho prací o chování hmoty za velmi nízkých teplot. V jeho době však možnosti pro nějaké praktické uplatnění byly ještě mizivé. Čistý niob se stává supravodivým o něco dříve než rtuť, potřebuje ochladit jen pod 10 K, a některé jeho slitiny se stávají supravodivými již kolem 20 K. Je však možné, že v budoucnu se přejde k podstatně mladším tzv. vysokoteplotním supravodičům, opírajícím se např. o kysličníky mědi či o fullereny. Vysokoteplotní supravodiče je však zatím obtížné rutinně produkovat ve formě drátu. Je nicméně historickou kuriozitou, že v bývalém Československu byl výzkum fullerenů mocensky zastaven přesně v měsíci, kdy v Bellových laboratořích objevena jejich supravodivost. Stalo se tak s dnes komickým formálním zdůvodněním, že je to pro jejich izolovanost.

Za plného provozu nedochází k žádnému kontaktu Maglevu a železničního svršku. Tím je vyloučeno mechanické tření, zbývá pouze tření se vzduchem. Tím je též snížena hladina hluku a produkce zemních vibrací. Musí se ale řešit problém vzduchové nárazové vlny tvořící se při vjezdu do tunelu rychlosti kolem 500 km/h, zatím se tak děje pomocí svislých odvodných komínů v tunelech. Maglev by ale mohl být bezpečnější pro seismicky aktivní oblast, neb stabilita oproti vykolejení při prudkém zemském otřesů je u tohoto řešení vyšší, pokud pravda nedojde až na destrukci instalace svršků. V zásadě ale systém včasného varování a automatického zastavování vlaku při blížícím se zemětřesení u Šinkansenu funguje spolehlivě od začátku provozu. Jediný problém představuje situace, kdyby se vlak nacházel přímo nad epicentrem. V případě výpadku dodávky proudu by vše mělo pokračovat s pomocí elektrických baterií. Při zastavování je hydraulicky vysouván podvozek podobně jako v leteckém provozu. Podobně na nástupištích by byly letištní tunely přímo až ke dveřím, které by stínily cestující před magnetickým polem, stejně jako je stíněn i vnitřek vozů.

Vše závisí na vládních prioritách pro oživení dvě desetiletí stagnujícího hospodářského růstu. Tím se naakumuloval japonský státní dluh na více jak dvojnásobek hrubého národního produktu. Hlavním prostředkem má být návrat k ustáleným tempům růstu, zatím jen alespoň 2%. Vláda je chce povzbuzovat i novými velkými projekty. Vedle Čuo šinkansenu to může být nová super-dálnice podél pacifického pobřeží se třemi obřími mosty přes mořské úžiny spojujícími ostrovy Honšú, Šikoku a Kjúšú, nebo druhé hlavní město (poloha dosud není určena, ale musí to být na trati Šinkansenu mimo známé seismicky zvlášť aktivní oblasti). Definitivní rozhodnutí o vládních prioritách rozhodne i o tempu stavby Šinkansenu maglev.

Foto u perexu: Experimentální Maglev MLX-01, se kterým byla dosažena rekordní rychlost 581 km/h
(na ten nyní navazuje provozní Maglev série L0).

This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0