Treno Maglev di Shanghai: come funziona la levitazione magnetica
Il treno a levitazione magnetica di Shanghai, noto anche come Shanghai Maglev o Transrapid Shanghai, è la prima linea commerciale ad alta velocità a levitazione magnetica del mondo. Entrato in servizio nel 2004, collega la stazione di Longyang Road con l'aeroporto internazionale di Pudong percorrendo circa 30 chilometri in poco più di sette minuti. La sua particolarità è che il veicolo non possiede ruote né tocca mai la via di corsa: viaggia sospeso a circa un centimetro dal binario grazie a campi magnetici controllati, eliminando l'attrito meccanico tipico dei treni convenzionali. Questo articolo spiega in dettaglio i tre principi su cui si fonda la tecnologia: levitazione, guida laterale e propulsione.
Una tecnologia tedesca su rotaia cinese
Il sistema di Shanghai utilizza la tecnologia Transrapid, sviluppata in Germania dal consorzio Transrapid International, che riuniva i gruppi industriali Siemens e ThyssenKrupp. Il principio adottato è quello dell'elettromagnetic suspension (EMS), ovvero la sospensione elettromagnetica, basata sulla forza di attrazione tra elettromagneti di bordo e una via di corsa in materiale ferromagnetico.
Questa scelta distingue il Transrapid da altri sistemi maglev: i treni giapponesi della linea Chūō Shinkansen, ad esempio, adottano la sospensione elettrodinamica (EDS) basata su magneti superconduttori e forze di repulsione. Nel sistema EMS di Shanghai, invece, gli elettromagneti vengono attratti verso l'alto contro la via, e un sistema di controllo regola continuamente l'intensità della corrente per mantenere stabile lo spazio tra treno e binario.
La levitazione: sospesi a un centimetro dalla via
Sotto la cassa del treno, avvolgenti la via di corsa con una struttura a forma di "C", sono montati gli elettromagneti di sostegno. Questi magneti vengono attratti verso le rotaie ferromagnetiche poste nella parte inferiore della via, generando una forza che solleva il veicolo dal basso verso l'alto.
Il risultato è un traferro (lo spazio d'aria tra magnete e rotaia) di circa 10 millimetri. Poiché la forza di attrazione magnetica è intrinsecamente instabile — più i magneti si avvicinano, più la forza aumenta — il sistema necessita di una regolazione elettronica estremamente rapida. Sensori misurano costantemente la distanza e i circuiti di controllo correggono la corrente negli elettromagneti circa diecimila volte al secondo, così da mantenere il traferro praticamente costante anche a velocità elevatissime. La levitazione resta attiva anche da fermo, a differenza di alcuni sistemi che richiedono una velocità minima per sollevarsi.
La guida laterale: restare al centro della via
La sola levitazione non basta: il treno deve anche rimanere centrato sulla via di corsa, soprattutto in curva e in presenza di vento laterale. A questo provvedono elettromagneti di guida separati, montati lateralmente sulla struttura avvolgente e affacciati ai bordi laterali della via.
Questi magneti generano forze che spostano il veicolo verso il centro ogni volta che tende a deviare da un lato. In pratica, il sistema di sostegno governa il movimento verticale, mentre il sistema di guida governa quello orizzontale: insieme tengono il treno perfettamente allineato senza alcun contatto fisico con la struttura.
La propulsione: un motore lineare lungo tutta la via
L'aspetto forse più sorprendente è che il treno di Shanghai non ha un motore a bordo. La propulsione è affidata a un motore lineare sincrono a statore lungo (long-stator linear synchronous motor), che si può immaginare come un normale motore elettrico rotativo "srotolato" e disteso lungo l'intero percorso.
In un motore tradizionale lo statore avvolge il rotore rotante; qui lo statore — costituito da avvolgimenti percorsi da corrente alternata — è installato nella via di corsa, mentre la funzione di "rotore" è svolta dagli stessi elettromagneti di sostegno del veicolo. Alimentando gli avvolgimenti dello statore si crea un campo magnetico viaggiante che si sposta lungo la via: i magneti del treno "inseguono" questo campo, trascinati in avanti in modo sincrono.
La velocità del treno dipende direttamente dalla frequenza della corrente fornita allo statore: aumentandola, il campo viaggia più rapidamente e il veicolo accelera. Poiché alimentare l'intera linea contemporaneamente sarebbe inefficiente, lo statore è suddiviso in sezioni e viene energizzata solo la porzione effettivamente occupata dal treno. Lo stesso motore funziona anche da freno: invertendo il senso del campo magnetico si genera una decelerazione, recuperando parte dell'energia. Per le emergenze sono previsti pattini di frenatura meccanica.
Velocità: dai 431 km/h ai 300 km/h attuali
Dall'apertura nel 2004, il Maglev di Shanghai ha funzionato per anni a una velocità commerciale di punta di 431 km/h, che ne ha fatto il treno passeggeri più veloce in servizio regolare al mondo. A questa velocità il tragitto tra Longyang Road e l'aeroporto di Pudong richiedeva circa sette minuti e venti secondi.
Dal maggio 2021 la velocità massima nelle corse ordinarie è stata però ridotta a 300 km/h, in linea con i moderni treni ad alta velocità su rotaia tradizionale. Nel 2026 la linea continua a operare regolarmente a questo regime, con corse ogni circa 15-20 minuti nella fascia diurna. Resta comunque, nonostante la riduzione, la più veloce linea maglev commerciale al mondo in esercizio quotidiano.
Perché la levitazione magnetica permette queste prestazioni
L'assenza di contatto fisico tra treno e via elimina l'attrito di rotolamento e l'usura meccanica di ruote, assi e rotaie. L'unica resistenza significativa al moto resta quella aerodinamica dell'aria. Questo consente accelerazioni elevate, una marcia particolarmente silenziosa e fluida e minori costi di manutenzione delle parti in movimento. Per contro, la costruzione della via di corsa, dotata lungo tutta la sua lunghezza di avvolgimenti dello statore e di sistemi di alimentazione, è molto costosa: è questa una delle ragioni principali per cui la tecnologia maglev, pur tecnicamente matura, è rimasta finora limitata a pochissime linee nel mondo.
Domande frequenti
Il treno maglev di Shanghai ha le ruote?
No. Durante la marcia il veicolo è sospeso a circa 10 millimetri dalla via grazie a elettromagneti, senza alcun contatto con il binario. Dispone solo di pattini di emergenza utilizzati in caso di necessità.
Come fa il treno a muoversi se non ha un motore a bordo?
La propulsione è fornita da un motore lineare sincrono il cui statore è installato lungo l'intera via di corsa. Una corrente alternata crea un campo magnetico viaggiante che trascina i magneti del veicolo, accelerandolo o frenandolo a seconda della frequenza applicata.
Quanto è veloce il Maglev di Shanghai nel 2026?
Dal maggio 2021 la velocità massima in servizio commerciale è di 300 km/h, mentre in precedenza raggiungeva i 431 km/h. Nel 2026 la linea opera regolarmente a 300 km/h e percorre i circa 30 km in poco meno di otto minuti.
Che differenza c'è con i treni maglev giapponesi?
Shanghai usa la tecnologia tedesca Transrapid con sospensione elettromagnetica (EMS), basata sull'attrazione tra elettromagneti e via ferromagnetica. I treni giapponesi del progetto Chūō Shinkansen adottano invece la sospensione elettrodinamica (EDS) con magneti superconduttori e forze di repulsione.