Maglev

A finales de la década de 1940, el ingeniero eléctrico británico Eric Laithwaite , profesor de la Universidad de Manchester, desarrolló el primer modelo funcional a escala real del motor de inducción lineal . En 1964, se convirtió en profesor de ingeniería eléctrica pesada en el Imperial College de Londres , donde continuó con éxito el desarrollo del motor lineal. ^{[ 14 ]} Dado que los motores lineales no requieren contacto físico entre el vehículo y la vía, se convirtieron en un elemento común en los sistemas de transporte avanzados de las décadas de 1960 y 1970. Laithwaite participó en uno de estos proyectos, el aerodeslizador sobre orugas RTV-31, con sede cerca de Cambridge, Reino Unido, aunque el proyecto se canceló en 1973. ^{[ 15 ]}

El motor lineal era idóneo para su uso también en sistemas de levitación magnética. A principios de la década de 1970, Laithwaite descubrió una nueva disposición de imanes, el " río magnético" , que permitía que un solo motor lineal produjera tanto sustentación como empuje hacia adelante, lo que posibilitó la construcción de un sistema de levitación magnética con un único conjunto de imanes. Trabajando en la División de Investigación de British Rail en Derby , junto con equipos de varias empresas de ingeniería civil, el sistema de "flujo transversal" se convirtió en un sistema funcional.

El primer sistema comercial de transporte de pasajeros por levitación magnética se llamaba simplemente " MAGLEV " y se inauguró oficialmente en 1984 cerca de Birmingham , Inglaterra. ^{[ 16 ]} Operaba en un tramo elevado de 600 metros (2000 pies) de vía monorraíl entre el aeropuerto de Birmingham y la estación de tren Birmingham International , alcanzando velocidades de hasta 42 kilómetros por hora (26 mph) . El sistema se cerró en 1995 debido a problemas de fiabilidad. ^{[ 17 ]}  

Se concedieron patentes de transporte de alta velocidad a varios inventores en todo el mundo. ^{[ 18 ]} La primera patente relevante, la patente estadounidense 714,851 (2 de diciembre de 1902), otorgada a Albert C. Albertson, utilizaba levitación magnética para quitar parte del peso de las ruedas mientras se utilizaba propulsión convencional.

Las primeras patentes estadounidenses para un tren propulsado por un motor lineal fueron otorgadas al inventor alemán Alfred Zehden . Al inventor se le concedió la patente estadounidense 782,312 (14 de febrero de 1905) y la patente estadounidense RE12700 (21 de agosto de 1907). ^{[ nota 1 ]} En 1907, FS Smith desarrolló otro sistema de transporte electromagnético primitivo. ^{[ 19 ]} En 1908, el alcalde de Cleveland , Tom L. Johnson, solicitó una patente para un "ferrocarril de alta velocidad" sin ruedas levitado por un campo magnético inducido. ^{[ 20 ]} Conocido jocosamente como "Greased Lightning", el vagón suspendido funcionó en una pista de prueba de 90 pies en el sótano de Johnson "absolutamente silencioso y sin la menor vibración". ^{[ 21 ]} Una serie de patentes alemanas para trenes de levitación magnética impulsados ​​por motores lineales fueron otorgadas a Hermann Kemper entre 1937 y 1941. ^{[ nota 2 ]} Un tren maglev primitivo fue descrito en la patente estadounidense 3,158,765 , "Sistema magnético de transporte", por GR Polgreen el 25 de agosto de 1959. El primer uso de "maglev" en una patente de los Estados Unidos fue en "Sistema de guía de levitación magnética" ^{[ 22 ]} por Canadian Patents and Development Limited .

En 1912, el inventor franco-estadounidense Émile Bachelet demostró un tren modelo con levitación y propulsión electromagnética en Mount Vernon, Nueva York. ^{[ 23 ]} La primera patente relacionada de Bachelet, la patente estadounidense 1.020.942, se concedió en 1912. La propulsión electromagnética se basaba en la atracción del hierro del tren mediante solenoides de corriente continua espaciados a lo largo de la vía. La levitación electromagnética se debía a la repulsión entre la placa base de aluminio del tren y los electroimanes de corriente pulsante situados debajo de la vía. Los pulsos eran generados por el interruptor de sincronización propio de Bachelet, patente estadounidense 986.039, alimentado con 220 VCA. A medida que el tren se movía, conmutaba la alimentación a la sección de vía en la que se encontraba. Bachelet presentó su modelo en Londres, Inglaterra, en 1914, lo que dio lugar al registro de Bachelet Levitated Railway Syndicate Limited el 9 de julio en Londres, pocas semanas antes del comienzo de la Primera Guerra Mundial. ^{[ 24 ]}

La segunda patente relacionada de Bachelet, la patente estadounidense 1.020.943 , concedida el mismo día que la primera, describía electroimanes de levitación en el tren, con la vía hecha de una placa de aluminio. En la patente, afirmó que se trataba de una construcción mucho más económica, pero no la demostró.

Japón cuenta con dos sistemas de levitación magnética tecnológicamente distintos, desarrollados de forma independiente: uno es el sistema de levitación magnética superconductora ( SCMaglev ), cuyo desarrollo comenzó en la década de 1960, ^{[ 25 ]} y el otro es el HSST , cuyo desarrollo comenzó en la década de 1970. ^{[ 26 ]} El primero se está construyendo como el Chūō Shinkansen , una línea que une Tokio ( Estación Shinagawa ) y Nagoya a lo largo de una distancia de 285,6 kilómetros (177,5 millas) , ^{[ 25 ]} mientras que el segundo entró en funcionamiento en 2005 como el Linimo , operando en una ruta de 8,9 kilómetros (5,5 millas) en la prefectura de Aichi . ^{[ 26 ] [ 27 ]}  

El desarrollo del primero comenzó en 1962. ^{[ 25 ]} La primera prueba exitosa del SCMaglev se realizó en una vía corta en el Instituto de Investigación Técnica Ferroviaria de los Ferrocarriles Nacionales Japoneses (JNR) en 1972. ^{[ 25 ] [ 28 ]} Los trenes Maglev en la vía de prueba de Miyazaki (una vía de prueba posterior, de 7  km de longitud) alcanzaron regularmente los 517 kilómetros por hora (321 mph) en 1979. Después de que un accidente destruyera el tren, se seleccionó un nuevo diseño. En Okazaki , Japón (1987), el SCMaglev se utilizó para viajes de prueba en la exposición de Okazaki. Las pruebas en Miyazaki continuaron durante la década de 1980, antes de transferirse a una vía de prueba mucho más larga, de 20 kilómetros (12 mi) de longitud, en Yamanashi en 1997. La vía se ha extendido desde entonces a casi 43 kilómetros (27 mi) . El récord mundial de velocidad de 603 kilómetros por hora (375 mph) para trenes tripulados se estableció allí en 2015. ^{[ 25 ] [ 29 ]}    

La construcción del Chūō Shinkansen , que emplea la tecnología SCMaglev, comenzó en 2014. Inicialmente, la sección entre Tokio (Estación Shinagawa) y Nagoya estaba programada para abrirse en 2027, con la extensión a Osaka prevista para la década de 2030. Sin embargo, debido a retrasos en la construcción y a la oposición de Heita Kawakatsu , gobernador de la prefectura de Shizuoka , por donde pasa la línea, la apertura de la sección Tokio-Nagoya, según datos de 2026, no se espera antes de 2036. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

El desarrollo del HSST comenzó en 1974. En 1978, logró operar con éxito sin tripulación a una velocidad de 308 km/h. ^{[ 26 ]} En Tsukuba , Japón (1985), el HSST-03 se popularizó en la Exposición Universal de Tsukuba , a pesar de su baja velocidad máxima de 30 kilómetros por hora (19 mph) . En el proyecto de línea experimental de 1989, que utilizó los vehículos de la Clase 100S, el Ministerio de Transporte y expertos académicos evaluaron la tecnología y determinaron que había alcanzado la etapa de aplicación práctica. Posteriormente, se desarrolló la Clase 100L, de menor costo, y sobre la base de este vehículo se construyó el Linimo . El Linimo se inauguró en 2005 para la Expo 2005 y desde entonces ha operado como un sistema de transporte público local, con una velocidad máxima de 100 kilómetros por hora (62 mph) . ^{[ 26 ] [ 27 ]}  

En 1961, mientras estaba atrapado en el tráfico, el investigador del Laboratorio Nacional de Brookhaven (BNL), James Powell, pensó en utilizar la tecnología de levitación magnética para resolver la congestión. ^{[ 32 ]} Powell y su colega del BNL, Gordon Danby, trabajaron en su tiempo libre para desarrollar un concepto de levitación magnética utilizando imanes estáticos montados en un vehículo en movimiento para inducir fuerzas electrodinámicas de elevación y estabilización en bucles con formas especiales. Solicitaron una patente para su sistema en 1967, que les fue concedida en 1969. ^{[ 33 ]}

El Transrapid 05 fue el primer tren de levitación magnética con propulsión de estator largo autorizado para el transporte de pasajeros. En 1979, se inauguró una vía de 908 metros (2979 pies) en Hamburgo para la primera Exposición Internacional de Transporte (IVA 79). El interés fue tal que las operaciones se extendieron durante tres meses después de finalizada la exposición, transportando a más de 50 000 pasajeros. El Transrapid 05 fue reensamblado en Kassel en 1980. 

En 1979, la ciudad soviética de Ramenskoye ( óblast de Moscú ) construyó un sitio de pruebas experimental para realizar experimentos con automóviles con suspensión magnética. El sitio de pruebas consistía en una rampa de 60 metros, que luego se extendió a 980 metros. ^{[ 34 ]} Desde finales de la década de 1970 hasta la década de 1980 se construyeron cinco prototipos de automóviles que recibieron las designaciones del TP-01 (ТП-01) al TP-05 (ТП-05). ^{[ 35 ]} Se suponía que los primeros automóviles alcanzarían una velocidad de hasta 100 kilómetros por hora (62 mph) . 

La construcción de una vía de levitación magnética utilizando la tecnología de Ramenskoye comenzó en la RSS de Armenia en 1987 ^{[ 36 ]} y estaba previsto que se completara en 1991. La vía debía conectar las ciudades de Ereván y Sevan a través de la ciudad de Abovyan . ^{[ 37 ]} La ​​velocidad de diseño original era de 250 kilómetros por hora (160 mph) , que posteriormente se redujo a 180 kilómetros por hora (110 mph) . ^{[ 38 ]} Sin embargo, el terremoto de Spitak en 1988 y la Primera Guerra de Nagorno-Karabaj provocaron la paralización del proyecto. Finalmente, el paso elevado solo se construyó parcialmente. ^{[ 39 ]}  

A principios de la década de 1990, el Centro de Investigación de Ingeniería "TEMP" (ИНЦ "ТЭМП") continuó con el tema del tren de levitación magnética ^{[ 40 ]} , esta vez por encargo del gobierno de Moscú . El proyecto se denominó V250 (В250). La idea era construir un tren de levitación magnética de alta velocidad para conectar Moscú con el aeropuerto de Sheremetyevo . El tren constaría de vagones de 64 plazas y alcanzaría velocidades de hasta 250 kilómetros por hora (160 mph) . ^{[ 35 ]} En 1993, debido a la crisis financiera , el proyecto fue abandonado. Sin embargo, desde 1999, el centro de investigación "TEMP" ha participado como codesarrollador en el desarrollo de los motores lineales para el sistema de monorraíl de Moscú . 

El primer sistema comercial de levitación magnética del mundo fue un tren lanzadera de baja velocidad que operó entre la terminal del aeropuerto de Birmingham y la cercana estación de tren Birmingham International entre 1984 y 1995. ^{[ 41 ]} Su vía tenía una longitud de 600 metros (2000 pies) ; los trenes levitaban a una altitud de 15 milímetros (0,59 pulgadas) , impulsados ​​por electroimanes y motores de inducción lineal. ^{[ 42 ]} Funcionó durante 11 años y, en un principio, fue muy popular entre los pasajeros, ^{[ 43 ]} pero los problemas de obsolescencia de los sistemas electrónicos lo hicieron cada vez menos fiable ^{[ 44 ]} con el paso de los años, lo que llevó a su cierre en 1995. Uno de los vagones originales se exhibe actualmente en Railworld en Peterborough, junto con el vehículo de tren de levitación RTV31 . Otro se exhibe en el Museo de la Locomoción en Shildon , Condado de Durham . ^{[ 45 ]}  

Existían varias condiciones favorables cuando se construyó el enlace:

• El vehículo de investigación de British Rail pesaba 3 toneladas, y la ampliación a un vehículo de 8 toneladas fue sencilla.
• Había suministro eléctrico.
• Los edificios del aeropuerto y de la estación de tren eran adecuados para servir como andenes de terminal.
• Solo fue necesario cruzar una vía pública y no hubo pendientes pronunciadas.
• Los terrenos eran propiedad del ferrocarril o del aeropuerto.
• Las industrias y los ayuntamientos locales brindaron su apoyo.
• Se contó con financiación gubernamental y, gracias al trabajo compartido, el coste por organización fue bajo.

Después de que el sistema cerró en 1995, la vía original permaneció inactiva ^{[ 46 ]} hasta 2003, cuando se inauguró un sistema de reemplazo por cable , el transportador de personas AirRail Link Cable Liner. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

Transrapid, una empresa alemana de trenes de levitación magnética, contaba con una pista de pruebas en Emsland de 31,5 kilómetros (19,6 millas) . La línea de vía única conectaba Dörpen y Lathen , con bucles de giro en ambos extremos. Los trenes alcanzaban regularmente velocidades de hasta 420 kilómetros por hora (260 mph) . Como parte del proceso de pruebas, se transportaban pasajeros de pago. La construcción de las instalaciones de pruebas comenzó en 1980 y finalizó en 1984.  

En 2006, un accidente de tren de levitación magnética ocurrió en Lathen, causando la muerte de 23 personas. Se determinó que fue causado por un error humano en la realización de los controles de seguridad. Desde 2006, no se transportaron pasajeros. A finales de 2011, la licencia de operación expiró y no fue renovada; a principios de 2012, se otorgó el permiso de demolición para sus instalaciones, incluyendo la vía y la fábrica. ^{[ 49 ]}

En marzo de 2021, se informó que el CRRC estaba investigando la reactivación de la pista de pruebas de Emsland. ^{[ 50 ]} En mayo de 2019, el CRRC había presentado su prototipo "CRRC 600", que está diseñado para alcanzar los 600 kilómetros por hora (370 mph) . 

En Vancouver, Canadá, el HSST-03 de HSST Development Corporation ( Japan Airlines y Sumitomo Corporation ) se exhibió en la Expo 86 , ^{[ 51 ]} y funcionó en una pista de prueba de 400 metros (0,25 millas) que ofrecía a los visitantes un paseo en un solo vagón a lo largo de un tramo corto de la pista en el recinto ferial. ^{[ 52 ]} Fue retirado después de la feria. Se mostró en la Expo Aoi en 1987 y ahora se exhibe de forma estática en el Parque Okazaki Minami. 

En 1993, Corea del Sur completó el desarrollo de su propio tren maglev, presentado en la Expo '93 de Daejeon , que se desarrolló aún más hasta convertirse en un maglev UTM-02 completo capaz de viajar hasta 110 kilómetros por hora (68 mph) en 2006. Este modelo final se incorporó al Maglev del Aeropuerto de Incheon que se inauguró el 3 de febrero de 2016, convirtiendo a Corea del Sur en el cuarto país del mundo en operar su propio maglev de desarrollo propio después del Aeropuerto Internacional de Birmingham del Reino Unido, ^{[ 54 ]} el M-Bahn de Berlín de Alemania , ^{[ 55 ]} y el Linimo de Japón . ^{[ 56 ]} Conecta el Aeropuerto Internacional de Incheon con la Estación Yongyu y el Complejo de Ocio en la isla de Yeongjong . ^{[ 57 ]} Ofrece un transbordo al Metro Metropolitano de Seúl en la Estación del Aeropuerto Internacional de Incheon de AREX y es gratuito para todos los viajeros, operando entre las 9 a. m. y las 6 p. m. con intervalos de 15 minutos. ^{[ 58 ]}   

El sistema de levitación magnética fue desarrollado conjuntamente por el Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea del Sur (KIMM) y Hyundai Rotem . ^{[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]} Tiene 6,1 kilómetros (3,8 millas) de longitud, con seis estaciones y una velocidad operativa de 110 kilómetros por hora (68 mph) . ^{[ 62 ]}  

Se planean dos etapas más de 9,7 kilómetros (6 millas) y 37,4 kilómetros (23,2 millas) . Una vez completada, se convertirá en una línea circular.  

La línea se clausuró en julio de 2022 y se reabrió en octubre de 2025.

Maglev Cobra es un sistema de levitación magnética en desarrollo en la Universidad Federal de Río de Janeiro, Brasil. El prototipo se presentó en 2009. ^{[ 63 ]}

El sistema de transporte Bögl (TSB) es un sistema de levitación magnética sin conductor desarrollado por la constructora alemana Max Bögl desde 2010. Su uso principal es para trayectos de corta a media distancia (hasta 30  km) y velocidades de hasta 150  km/h, por ejemplo, para el transporte desde y hacia aeropuertos . La empresa lleva realizando pruebas en una pista de pruebas de 820 metros de longitud en su sede de Sengenthal , Alto Palatinado , Alemania , desde 2012, acumulando más de 100 000 pruebas que cubren más de 65 000  km hasta 2018.

En 2018, Max Bögl se asoció con la empresa china Chengdu Xinzhu Road & Bridge Machinery Co., otorgando al socio chino los derechos exclusivos de producción y comercialización del sistema en China. La empresa conjunta construyó una línea de demostración de 3,5 km (2,2 millas) cerca de Chengdu , China, y dos vehículos fueron transportados por vía aérea hasta allí en junio de 2020. ^{[ 64 ]} En febrero de 2021, un vehículo en la pista de pruebas china alcanzó una velocidad máxima de 169 km/h (105 mph) . ^{[ 65 ]}    

Según la Junta Internacional de Maglev, existen al menos cuatro programas de investigación sobre trenes de levitación magnética en marcha en China en:

• Universidad Jiaotong del Suroeste (Chengdu)
• Universidad de Tongji (Shanghái)
• CRRC Tangshan-Changchun Railway Vehicle Co.
• Grupo de la Industria Aeronáutica de Chengdu . ^{[ 66 ]}

El último prototipo de alta velocidad , presentado en julio de 2021, fue fabricado por CRRC Qingdao Sifang . ^{[ 67 ]}

Alta velocidad

Existen dos iniciativas contrapuestas para sistemas de levitación magnética de alta velocidad, es decir, de 300 a 620 km/h (190 a 390 mph) .  

• La primera se basa en la tecnología Transrapid utilizada en el tren de levitación magnética de Shanghái y es desarrollada por CRRC bajo licencia de Thyssen-Krupp. ^{[ 71 ]}
  • En 2006 se presentó el prototipo CM1 Dolphin de 500 km/h (310 mph) ^{[ 72 ]} y comenzó a probarse en una nueva pista de pruebas de 1,5 kilómetros (0,93 millas) en la Universidad de Tongji , al noroeste de Shanghái.   
  • Un prototipo del vehículo CRRC 600 de 600 km/h (370 mph) fue desarrollado en 2019 y probado a partir de junio de 2020. ^{[ 73 ]}  
  • En marzo de 2021, un modelo de 300 km/h (190 mph) comenzó a realizar pruebas. ^{[ 74 ]}  
  • En julio de 2021, el tren de levitación magnética CRRC 600 , diseñado para viajar a una velocidad de hasta 600 km/h (370 mph) , fue presentado en Qingdao. ^{[ 75 ]}  
  • En China se está desarrollando una pista de pruebas de alta velocidad y, en abril de 2021, se consideró la posibilidad de reabrir las instalaciones de pruebas de Emsland en Alemania. ^{[ 71 ]}
• Un segundo prototipo de alta velocidad, incompatible con el anterior, fue construido por Max Bögl y Chengdu Xinzhu Road & Bridge Machinery Co. Ltd. y presentado en enero de 2021. Desarrollado en la Universidad Jiaotong del Suroeste en Chengdu, el diseño Super Bullet Maglev utiliza imanes superconductores de alta temperatura y tiene una velocidad máxima propuesta de 620 km/h (390 mph) . Sin embargo, en el momento de su presentación, las pruebas se limitaron a recorridos a baja velocidad en una pista de pruebas de 165 metros (180 yd) utilizando un modelo a escala real. ^{[ 76 ]}   

En los sistemas de suspensión electromagnética (EMS), el tren levita por atracción a un riel ferromagnético (generalmente de acero), mientras que los electroimanes , fijados al tren, se orientan hacia el riel desde abajo. El sistema suele estar dispuesto sobre una serie de brazos en forma de C, con la parte superior de cada brazo unida al vehículo y el borde interior inferior conteniendo los imanes. El riel se sitúa dentro de la C, entre los bordes superior e inferior.

La atracción magnética varía inversamente con el cuadrado de la distancia, por lo que pequeños cambios en la distancia entre los imanes y el riel producen fuerzas muy variables. Estos cambios de fuerza son dinámicamente inestables: una ligera desviación de la posición óptima tiende a aumentar, lo que requiere sistemas de retroalimentación sofisticados para mantener una distancia constante de la vía (aproximadamente 15 milímetros [0,59 pulgadas] ). ^{[ 80 ] [ 81 ]} 

La principal ventaja de los sistemas de levitación magnética suspendidos es que funcionan a todas las velocidades, a diferencia de los sistemas electrodinámicos, que solo funcionan a una velocidad mínima de unos 30 kilómetros por hora (19 mph) . Esto elimina la necesidad de un sistema de suspensión independiente para bajas velocidades y puede simplificar el trazado de las vías. Como desventaja, la inestabilidad dinámica requiere tolerancias estrictas en las vías, lo que puede contrarrestar esta ventaja. A Eric Laithwaite le preocupaba que, para cumplir con las tolerancias requeridas, la separación entre los imanes y el riel tendría que aumentarse hasta el punto de que los imanes serían excesivamente grandes. ^{[ 82 ]} En la práctica, este problema se abordó mediante sistemas de retroalimentación mejorados, que permiten mantener las tolerancias requeridas. 

En la suspensión electrodinámica (EDS), tanto la vía como el tren ejercen un campo magnético, y la fuerza repulsiva y atractiva entre estos campos magnéticos levita el tren. ^{[ 85 ]} En algunas configuraciones, el tren puede levitar solo por la fuerza repulsiva. En las primeras etapas del desarrollo de maglev en la pista de pruebas de Miyazaki, se utilizó un sistema puramente repulsivo en lugar del posterior sistema EDS repulsivo y atractivo. ^{[ 86 ]} El campo magnético se produce ya sea por imanes superconductores (como en JR-Maglev) o por una matriz de imanes permanentes (como en Inductrack ). La fuerza repulsiva y atractiva en la vía se crea por un campo magnético inducido en cables u otras tiras conductoras en la vía.

Una de las principales ventajas de los sistemas de levitación magnética EDS es su estabilidad dinámica: los cambios en la distancia entre la vía y los imanes generan fuerzas intensas que devuelven el sistema a su posición original. ^{[ 82 ]} Además, la fuerza de atracción varía en sentido opuesto, lo que proporciona los mismos efectos de ajuste. No se requiere control de retroalimentación activo.

Sin embargo, a bajas velocidades, la corriente inducida en estas bobinas y el flujo magnético resultante no son suficientes para hacer levitar el tren. Por esta razón, el tren debe contar con ruedas u otro tipo de tren de aterrizaje que lo sostenga hasta alcanzar la velocidad de despegue. Dado que un tren puede detenerse en cualquier punto, por ejemplo, debido a problemas mecánicos, toda la vía debe ser capaz de soportar tanto la operación a baja como a alta velocidad.

Otro inconveniente es que el sistema EDS crea de forma natural un campo en la vía delante y detrás de los imanes de elevación, que se opone a ellos e induce resistencia magnética. Esto generalmente solo representa un problema a bajas velocidades, y es una de las razones por las que JR abandonó un sistema puramente repulsivo y adoptó el sistema de levitación lateral. ^{[ 86 ]} A velocidades más altas, predominan otros modos de resistencia. ^{[ 82 ]}

La fuerza de arrastre puede utilizarse en beneficio del sistema electrodinámico, ya que crea una fuerza variable en los rieles que puede emplearse como sistema de reacción para impulsar el tren, sin necesidad de una placa de reacción independiente, como en la mayoría de los sistemas de motor lineal. Laithwaite lideró el desarrollo de estos sistemas de "flujo transversal" en su laboratorio del Imperial College. ^{[ 82 ]} Como alternativa, se utilizan bobinas de propulsión en la vía para ejercer una fuerza sobre los imanes del tren y hacer que este avance. Las bobinas de propulsión que ejercen una fuerza sobre el tren son, en efecto, un motor lineal: una corriente alterna que circula por las bobinas genera un campo magnético que varía continuamente y que se desplaza a lo largo de la vía. La frecuencia de la corriente alterna se sincroniza con la velocidad del tren. La diferencia entre el campo ejercido por los imanes sobre el tren y el campo aplicado crea una fuerza que impulsa el tren hacia adelante.

El término maglev se refiere no solo a los vehículos, sino también al sistema ferroviario, diseñado específicamente para la levitación y propulsión magnética. Todas las implementaciones operativas de la tecnología maglev dependen mínimamente de la tecnología de trenes con ruedas y no son compatibles con las vías férreas convencionales . Debido a que no pueden compartir la infraestructura existente, los sistemas maglev deben diseñarse como sistemas independientes. El sistema maglev SPM es interoperable con vías férreas de acero, lo que permite que los vehículos maglev y los trenes convencionales operen en las mismas vías. ^{[ 82 ]} MAN en Alemania también diseñó un sistema maglev que funcionaba con rieles convencionales, pero nunca se desarrolló por completo.

Cada implementación del principio de levitación magnética para viajes en tren implica ventajas y desventajas. ^{[ 87 ]}

Ni Inductrack ni el sistema EDS superconductor pueden hacer levitar vehículos detenidos, aunque Inductrack proporciona levitación a velocidades mucho más bajas; estos sistemas requieren ruedas. Los sistemas EMS no requieren ruedas.

Los trenes de levitación magnética Transrapid (alemán), HSST (Linimo) (japonés) y Rotem (coreano ) levitan incluso estando parados. Los dos últimos obtienen la electricidad de la vía mediante raíles eléctricos, mientras que el Transrapid lo hace de forma inalámbrica. Si se interrumpe el suministro eléctrico de la vía durante el movimiento, el Transrapid puede seguir levitando a velocidades de hasta 10 kilómetros por hora (6,2 mph) gracias a la energía de sus baterías a bordo. Esto no ocurre con los sistemas HSST y Rotem. 

Se consume energía para la levitación y la propulsión. Esta energía se recupera al reducir la velocidad del tren mediante el frenado regenerativo . A velocidades más altas, la mayor parte de la energía se necesita para vencer la resistencia del aire . Parte de la energía se utiliza para el aire acondicionado, la calefacción, la iluminación y otros usos diversos.

A bajas velocidades, el porcentaje de potencia utilizada para la levitación puede ser significativo, consumiendo hasta un 15 % más de potencia que un servicio de metro o tren ligero. ^{[ 103 ]} Para distancias cortas, la energía utilizada para la aceleración podría ser considerable.

La fuerza necesaria para vencer la resistencia del aire aumenta con el cuadrado de la velocidad y, por lo tanto, predomina a altas velocidades. La energía requerida por unidad de distancia aumenta con el cuadrado de la velocidad, mientras que el tiempo disminuye linealmente. Sin embargo, la potencia aumenta con el cubo de la velocidad. Por ejemplo, se necesita 2,37 veces más potencia para viajar a 400 kilómetros por hora (250 mph) que a 300 kilómetros por hora (190 mph) , mientras que la resistencia aumenta 1,77 veces la fuerza original. ^{[ 104 ]}  

Los aviones aprovechan la menor presión atmosférica y las temperaturas más bajas volando a gran altitud para reducir el consumo de energía, pero a diferencia de los trenes, necesitan transportar combustible a bordo . Esto ha dado lugar a la sugerencia de transportar vehículos de levitación magnética a través de tubos parcialmente evacuados .

El transporte Maglev es sin contacto y funciona con energía eléctrica. Depende menos o nada de las ruedas, cojinetes y ejes comunes en los sistemas ferroviarios con ruedas. ^{[ 105 ]}

• Velocidad: El sistema Maglev permite alcanzar velocidades máximas superiores a las del ferrocarril convencional. Si bien los trenes experimentales de alta velocidad con ruedas han demostrado velocidades similares, los trenes convencionales sufren fricción entre las ruedas y la vía, lo que aumenta los costos de mantenimiento a dichas velocidades, a diferencia de los trenes Maglev.
• Mantenimiento : Los trenes Maglev actualmente en funcionamiento han demostrado la necesidad de un mantenimiento mínimo de la vía. El mantenimiento del vehículo también es mínimo (basado en las horas de funcionamiento, en lugar de en la velocidad o la distancia recorrida). El riel tradicional está sujeto a un desgaste mecánico que aumenta rápidamente con la velocidad, lo que también incrementa el mantenimiento. ^{[ 105 ]} Por ejemplo, el desgaste de los frenos y del cable aéreo ha causado problemas al Shinkansen Fastech 360. El Maglev eliminaría estos problemas.
• Clima : En teoría, los trenes de levitación magnética no deberían verse afectados por la nieve, el hielo, el frío intenso, la lluvia o los fuertes vientos. Sin embargo, hasta la fecha, ningún sistema de levitación magnética se ha instalado en un lugar con un clima tan extremo.
• Aceleración : Los vehículos Maglev aceleran y desaceleran más rápido que los sistemas mecánicos, independientemente de la lubricidad de la vía o la pendiente, porque son sistemas sin contacto. ^{[ 105 ]}
• Vía : Los trenes Maglev no son compatibles con las vías convencionales y, por lo tanto, requieren infraestructura personalizada para todo su recorrido. En cambio, los trenes convencionales de alta velocidad, como el TGV, pueden circular, aunque a velocidades reducidas, por la infraestructura ferroviaria existente, lo que reduce los gastos donde la nueva infraestructura sería particularmente costosa (como en los accesos finales a las terminales urbanas) o en extensiones donde el tráfico no justifica una nueva infraestructura. John Harding, ex científico jefe de Maglev en la Administración Federal de Ferrocarriles , afirmó que la infraestructura Maglev independiente se amortiza con creces gracias a una mayor disponibilidad operativa en cualquier condición climática y unos costes de mantenimiento mínimos. Estas afirmaciones aún no se han demostrado en un entorno operativo intensivo y no tienen en cuenta el aumento de los costes de construcción de los trenes Maglev. Sin embargo, en países como China, se está debatiendo la construcción de algunos túneles/puentes ferroviarios convencionales clave de alta velocidad con un estándar que permita su adaptación a Maglev.
• Eficiencia : El ferrocarril convencional probablemente sea más eficiente a bajas velocidades. Pero debido a la falta de contacto físico entre la vía y el vehículo, los trenes de levitación magnética no experimentan resistencia a la rodadura , quedando solo la resistencia del aire y el arrastre electromagnético , lo que puede mejorar la eficiencia energética. ^{[ 106 ]} Sin embargo, algunos sistemas, como el SCMaglev de la Central Japan Railway Company, utilizan neumáticos de caucho a bajas velocidades, lo que reduce las ganancias de eficiencia.
• Masa : Los electroimanes en muchos diseños de EMS y EDS requieren entre 1 y 2 kilovatios por tonelada. ^{[ 107 ]} El uso de imanes superconductores puede reducir el consumo de energía de los electroimanes. Un vehículo de levitación magnética Transrapid de 50 toneladas puede levantar 20 toneladas adicionales, para un total de 70 toneladas, que consume entre 70 y 140 kilovatios (94-188 hp) . La mayor parte del uso de energía para el TRI es para la propulsión y para vencer la resistencia del aire a velocidades superiores a 100 millas por hora (160 km/h) .  
• Carga de peso : El ferrocarril de alta velocidad requiere mayor soporte y construcción debido a la carga concentrada en sus ruedas. Los vagones Maglev son más ligeros y distribuyen el peso de manera más uniforme. ^{[ 108 ]}
• Ruido : Debido a que la principal fuente de ruido de un tren de levitación magnética proviene del aire desplazado en lugar de las ruedas que tocan los rieles, estos trenes producen menos ruido que un tren convencional a velocidades equivalentes. Sin embargo, el perfil psicoacústico de la levitación magnética puede reducir este beneficio: un estudio concluyó que el ruido de la levitación magnética debería evaluarse como el del tráfico rodado, mientras que los trenes convencionales experimentan una  "ventaja" de 5 a 10 dB, ya que se consideran menos molestos al mismo nivel de sonoridad. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]}
• Fiabilidad de los imanes: Los imanes superconductores se utilizan generalmente para generar los potentes campos magnéticos necesarios para la levitación y propulsión de los trenes. Estos imanes deben mantenerse por debajo de su temperatura crítica (que oscila entre 4,2  K y 77  K, según el material). Las nuevas aleaciones y técnicas de fabricación de superconductores y sistemas de refrigeración han contribuido a solucionar este problema.
• Sistemas de control : Los trenes de levitación magnética de alta velocidad no requieren sistemas de señalización, ya que están controlados por computadora. Los operadores humanos no pueden reaccionar con la suficiente rapidez para gestionar trenes de alta velocidad. Estos sistemas requieren vías exclusivas y suelen estar elevados. Dos torres de microondas del sistema de levitación magnética mantienen contacto constante con los trenes. Tampoco se necesitan bocinas ni silbatos.
• Terreno : Los trenes Maglev pueden ascender pendientes más pronunciadas, lo que ofrece mayor flexibilidad de ruta y reduce la necesidad de túneles. ^{[ 112 ]}

Diferencias entre viajar en avión y en levitación magnética:

• Eficiencia : En los sistemas de levitación magnética, la relación sustentación-resistencia puede superar la de las aeronaves (por ejemplo, Inductrack puede alcanzar una relación cercana a 200:1 a alta velocidad, muy superior a la de cualquier aeronave). Esto puede hacer que los trenes de levitación magnética sean más eficientes por kilómetro. Sin embargo, a altas velocidades de crucero, la resistencia aerodinámica es mucho mayor que la resistencia inducida por la sustentación. Las aeronaves a reacción aprovechan la baja densidad del aire a gran altitud para reducir significativamente la resistencia aerodinámica. Por lo tanto, a pesar de su desventaja en la relación sustentación-resistencia, pueden viajar de forma más eficiente a altas velocidades que los trenes de levitación magnética que operan a nivel del mar.
• Rutas : Los trenes Maglev ofrecen tiempos de viaje competitivos para distancias de 800 kilómetros (500 millas) o menos. Además, pueden conectar fácilmente con destinos intermedios. Las rutas aéreas no requieren infraestructura entre el aeropuerto de origen y el de destino, lo que proporciona mayor flexibilidad para modificar los puntos de destino según sea necesario. 
• Disponibilidad : Los trenes Maglev se ven poco afectados por las condiciones meteorológicas.
• Tiempo de viaje : Los trenes Maglev no están sujetos a los protocolos de seguridad extendidos a los que se enfrentan los viajeros aéreos, ni se consume tiempo en el rodaje o en las colas para el despegue y el aterrizaje.

La línea de demostración de levitación magnética de Shanghái costó 1200 millones de dólares estadounidenses en 2004. ^{[ 114 ]} Este total incluye costos de capital como la limpieza de la servidumbre de paso, la extensa hinca de pilotes, la fabricación in situ de la vía, la construcción in situ de pilares a intervalos de 25 metros (82 pies) , una instalación de mantenimiento y un patio de vehículos, varios desvíos, dos estaciones, sistemas de operación y control, sistema de alimentación eléctrica, cables e inversores, y capacitación operativa. El número de pasajeros no es el objetivo principal de esta línea de demostración, ya que la estación de Longyang Road se encuentra en las afueras orientales de Shanghái. Una vez que la línea se extienda a la estación de tren del sur de Shanghái y a la estación del aeropuerto de Hongqiao, lo cual podría no ocurrir por razones económicas, se esperaba que el número de pasajeros cubriera los costos de operación y mantenimiento y generara ingresos netos significativos. 

Se preveía que la extensión del sur de Shanghái costaría aproximadamente 18 millones de dólares estadounidenses por kilómetro. En 2006, el gobierno alemán invirtió 125 millones de dólares en el desarrollo de la reducción de costes de la vía, lo que dio como resultado un diseño modular totalmente de hormigón que es más rápido de construir y un 30 % más económico. También se desarrollaron otras nuevas técnicas de construcción que situaron el precio del tren de levitación magnética en un nivel igual o inferior al de la construcción de nuevos trenes de alta velocidad. ^{[ 115 ]}

En Corea del Sur, el tren Maglev del aeropuerto de Incheon, que entró en funcionamiento en 2016, ejemplifica una aplicación urbana de baja velocidad en la que los costos de construcción (aproximadamente 65 millones de dólares estadounidenses por kilómetro) han demostrado ser más manejables, ofreciendo un modelo para un despliegue rentable en áreas densamente pobladas. ^{[ 116 ] [ 59 ]}

Debido a que los trenes de levitación magnética eliminan la fricción mecánica mediante la levitación magnética, sus requisitos de mantenimiento tienden a ser menores que los de los trenes de alta velocidad convencionales. Los sistemas avanzados, como los que utilizan imanes superconductores o control adaptativo para la gestión de la energía, reducen aún más los costos operativos. ^{[ 117 ]} Por ejemplo, algunos diseños afirman reducciones en el consumo de energía de hasta un 30 % en comparación con los sistemas de levitación magnética anteriores, con menores gastos de mantenimiento a largo plazo debido al menor desgaste. ^{[ 118 ]} Los estudios estadounidenses sobre los corredores propuestos (por ejemplo, el proyecto de tren rápido Baltimore-Washington) han estimado costos de construcción en el rango de US$50 a US$100 millones por milla, al tiempo que destacan beneficios potenciales como la creación de empleo durante las fases de construcción y operación. ^{[ 119 ] [ 120 ]}

La principal justificación económica del sistema de levitación magnética (maglev) es la drástica reducción de los tiempos de viaje, lo que podría generar importantes aumentos de productividad e impulsar la integración económica regional. En Japón, se prevé que el ahorro de tiempo que ofrece el Chuo Shinkansen genere beneficios del orden de varios billones de yenes durante su vida útil. ^{[ 121 ]} De manera similar, las propuestas en Estados Unidos destacan los beneficios duales de la rápida conectividad interurbana y la reducción de la congestión en las autopistas, a pesar de la necesidad de superar los desafíos políticos y de financiación. La investigación alemana sobre el sistema Transrapid —que, aunque no se ha implementado comercialmente, dio lugar a innovaciones en la fabricación de vías modulares que redujeron los costes hasta en un 30 %— respalda aún más el potencial de los sistemas maglev para alcanzar la paridad de precios con las nuevas líneas ferroviarias de alta velocidad en las condiciones adecuadas. ^{[ 122 ] [ 119 ]} En Suiza, si bien aún no se ha implementado un sistema maglev comercial a gran escala, la I+D en curso (incluidas las pruebas inspiradas en Hyperloop) indica que medidas similares de ahorro de costes podrían aplicarse eventualmente en los mercados europeos. ^{[ 123 ] [ 124 ]}

El Linimo HSST japonés costó aproximadamente US$100 millones/km construirlo. ^{[ 125 ]} Además de ofrecer mejores costos de operación y mantenimiento que otros sistemas de transporte, estos trenes de levitación magnética de baja velocidad proporcionan niveles ultra altos de confiabilidad operativa, generan poco ruido y no producen contaminación del aire en entornos urbanos densos .

El 25 de septiembre de 2007, Baviera anunció un servicio de tren de levitación magnética de alta velocidad desde Múnich hasta su aeropuerto . El gobierno bávaro firmó contratos con Deutsche Bahn y Transrapid con Siemens y ThyssenKrupp para el proyecto de 1850 millones de euros. ^{[ 190 ]}

El 27 de marzo de 2008, el ministro de Transportes alemán anunció la cancelación del proyecto debido al aumento de los costes de construcción. Una nueva estimación situó el coste del proyecto entre 3.200 y 3.400 millones de euros. ^{[ 191 ]}

El proyecto de levitación flexible sobre rieles (FLOAT), anunciado por la NASA , planea construir un tren de levitación magnética en la Luna . ^{[ 180 ] [ 192 ]}