リニアモーターカー(磁気浮上式鉄道)
同じ極同士が押し合う磁石の力でレールの宙に浮かび、すべるように走る魔法のじゅうたんのような乗り物です。
定義 リニアモーターカー(磁気浮上式鉄道)は、電気で作った磁石の力を利用して車体を宙に浮かび上がらせ、車輪とレールの摩擦なしに磁気の力で前へ進む次世代の高速鉄道です。
磁石の力でどうやって重い列車を浮かすの?
子どもの頃、2つの磁石の同じ極同士を近づけたとき、指先をはじき返すような強い反発力を感じたことがあるのではないでしょうか。リニアモーターカーは、まさにこの見えない磁石の力を利用して、何十トンもの重い車体を宙にふわりと浮かせる乗り物です。
車体を浮かす仕組みには、大きく分けて2つの方式があります。1つは、レールの下に電磁石を配置してレールを下から引き上げ、絶妙な隙間でピタッと保つ「吸引式」。もう1つは、車両側とレール側の磁石の極を同じにして、お互いを強く押し合う力で浮かせる「反発式」です。なお、電磁石とは電気を流したときだけ磁石になる装置のことです。
どちらの方式でも、列車はレールから約1センチ〜10センチほど宙に浮き上がります。レールと車体が一切接触しないため、従来の電車のようなガタガタとした揺れや金属がきしむ騒音がほとんどありません。何より、物体の前進を妨げる車輪とレールの間の摩擦力が完全にゼロになるという決定的な強みが生まれます。
車輪がないのに、どうやって前へ進むの?
車輪を回転させないなら、宙に浮いた列車はどうやって前へ進むのでしょうか? その秘密は、線路と車体の側面にびっしり並んだ電磁石が、1秒間に何十回ものスピードで極性をパッパッと切り替える技術にあります。
列車のすぐ前方にある線路の磁石は、車両側の磁石と「異なる極」になって前へグッと引き寄せます。同時に、通り過ぎた直後の後方にある線路の磁石は「同じ極」になって背中をドンと押し出します。このように、「引っ張る力」と「押す力」が絶妙な連携で同時に働くのです。
この磁石の極性をスタジアムのウェーブ応援のように前方へと素早く切り替えていくと、列車はまるで磁力の波に乗るかのように前へ引き込まれていきます。車輪で地面を蹴って走るのではなく、線路全体を長く広げた巨大なモーターに見立てて、磁気の波の上を滑走していく仕組みです。
もう少し詳しく知ると
車輪の摩擦がなくなったからといって、どこまでも無限にスピードを上げられるわけではありません。レールとの摩擦はゼロになっても、速度が上がるほど正面から受ける空気抵抗(空気との摩擦)が急激に大きくなるためです。
また、非常に強い力で車体を高く浮かせて超高速で走らせるために「超電導技術」が使われることもあります。超電導体とは、極めて低い温度で電気抵抗が完全にゼロになる特別な物質です。抵抗がないため強力な電流を流して強大な磁場を生み出すことができ、実際に日本の実験線では時速603キロという世界最高速度を記録しました。
リニアモーターカーは部品の摩耗や脱線のリスクが少なく、非常に静かですが、全線に精密なコイルを敷き詰める必要があるため建設コストが高くなります。そのため、都市内を静かに走る中低速路線(愛知のリニモなど)と、都市間を超高速で結ぶ長距離路線(中央新幹線など)のそれぞれで実用化・開発が進められています。
🤔 よくある誤解
リニアモーターカーは宙に浮いて走るため、いかなる摩擦や抵抗も受けない。
レールと車輪の物理的な摩擦はありませんが、空気を切り裂いて進む際の空気抵抗は速度が上がるほど強烈になります。そのため、高速なリニアほど飛行機のように滑らかな流線型ボディが欠かせません。
🧺 日常で出会う場面
磁石の引き合う力と反発する力で車体を宙に浮かせ、車輪の摩擦なしに超高速で走る次世代の乗り物です。