Das Interessanteste an Zügen mit Magnetfederung

Magnetoplan oder Maglev (aus der englischen Magnetschwebebahn) ist ein Zug auf einer magnetischen Aufhängung, der durch magnetische Kräfte angetrieben und gesteuert wird. Eine solche Zusammensetzung berührt im Gegensatz zu herkömmlichen Zügen die Schienenoberfläche während der Bewegung nicht. Da zwischen dem Zug und der Bewegungsfläche ein Spalt besteht, wird die Reibung beseitigt, und die einzige Widerstandskraft ist die Kraft des Luftwiderstands.

Die vom Muggel erreichbare Geschwindigkeit ist vergleichbar mit der Geschwindigkeit des Flugzeugs und ermöglicht es Ihnen, mit dem Flugverkehr auf kleinen Entfernungen (für die Luftfahrt) (bis zu 1000 km) zu konkurrieren. Obwohl die Idee eines solchen Verkehrs nicht neu ist, konnten sie sich aufgrund wirtschaftlicher und technischer Einschränkungen nicht vollständig entfalten: Für den öffentlichen Gebrauch wurde die Technologie nur wenige Male implementiert. Derzeit kann Maglev die vorhandene Verkehrsinfrastruktur nicht nutzen, obwohl es Projekte gibt, bei denen die Elemente der Magnetstraße zwischen den Schienen einer konventionellen Eisenbahn oder unter dem Gleis liegen.

Übersicht über den Magnetfederzug

Derzeit gibt es drei Haupttechnologien für die magnetische Aufhängung von Zügen:

1. Auf supraleitenden Magneten (elektrodynamische Suspension, EDS).

Supraleitender Magnet - ein Magnet oder Elektromagnet mit einer Wicklung aus supraleitendem Material. Eine Wicklung in einem Zustand der Supraleitung hat einen ohmschen Widerstand von Null. Wenn eine solche Wicklung kurzgeschlossen wird, bleibt der darin induzierte elektrische Strom fast jederzeit erhalten.

Das Magnetfeld des ungedämpften Stroms, der durch die Wicklung des supraleitenden Magneten zirkuliert, ist äußerst stabil und frei von Wellen, was für eine Reihe von Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung und Technologie wichtig ist. Die Wicklung eines supraleitenden Magneten verliert seine supraleitende Eigenschaft, wenn die Temperatur über die kritische Temperatur Tk des Supraleiters steigt, wenn der kritische Strom Ik oder das kritische Magnetfeld Hk die Wicklung erreicht. Vor diesem Hintergrund für Wicklungen supraleitender Magnete. Materialien mit hohen Werten von Tk, Ik und Hk auftragen.

2. An Elektromagneten (elektromagnetische Aufhängung, EMS).

3. Auf Permanentmagneten; Es ist ein neues und möglicherweise das wirtschaftlichste System.

Die Zusammensetzung schwebt aufgrund der Abstoßung der gleichen Magnetpole und umgekehrt der Anziehungskraft verschiedener Pole. Die Bewegung wird von einem Linearmotor ausgeführt.

Linearmotor - Ein Elektromotor, bei dem eines der Elemente des Magnetsystems offen ist und eine erweiterte Wicklung aufweist, die ein sich bewegendes Magnetfeld erzeugt, und das andere in Form einer Führung hergestellt ist, die eine lineare Bewegung des beweglichen Teils des Motors ermöglicht.

Heutzutage wurden viele Linearmotorprojekte entwickelt, aber alle können in zwei Kategorien unterteilt werden - Motoren mit niedriger Beschleunigung und Motoren mit hoher Beschleunigung.

Motoren mit niedriger Beschleunigung werden im öffentlichen Verkehr (Magnetschwebebahn, Einschienenbahn, U-Bahn) eingesetzt. Motoren mit hoher Beschleunigung sind sehr klein und werden normalerweise verwendet, um ein Objekt auf hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen und es dann freizugeben. Sie werden häufig zur Erforschung von Hypergeschwindigkeitskollisionen wie Waffen oder Trägerraketen verwendet. Linearmotoren werden auch häufig in Vorschubantrieben von Zerspanungsmaschinen und in der Robotik eingesetzt. befindet sich entweder im Zug oder auf dem Weg oder sowohl dort als auch dort. Ein ernstes Konstruktionsproblem ist das große Gewicht ausreichend starker Magnete, da ein starkes Magnetfeld erforderlich ist, um eine massive Zusammensetzung in der Luft aufrechtzuerhalten.

Nach dem Earnshaw-Theorem (manchmal von Earnshaw geschrieben) sind statische Felder, die nur von Elektromagneten und Permanentmagneten erzeugt werden, im Gegensatz zu diamagnetischen Feldern instabil.

Diamagnete - Substanzen, die in Richtung des auf sie einwirkenden externen Magnetfelds magnetisiert sind. In Abwesenheit eines externen Magnetfelds haben Diamagnete kein magnetisches Moment. und supraleitende Magnete. Es gibt Stabilisierungssysteme: Sensoren messen ständig den Abstand vom Zug zum Gleis und dementsprechend ändert sich die Spannung an den Elektromagneten. Die aktivsten Muggelentwicklungen sind Deutschland und Japan.

Vorteile

• Theoretisch die höchste Geschwindigkeit, die beim seriellen (nicht sportlichen) Bodentransport erreicht werden kann.

• Geräuscharm.

Nachteile

• Die hohen Kosten für die Erstellung und Wartung eines Messgeräts.

• Gewicht der Magnete, Stromverbrauch.

• Das durch die Magnetaufhängung erzeugte elektromagnetische Feld kann für die Zugbesatzung und / oder die umliegenden Bewohner schädlich sein. Selbst Traktionstransformatoren, die bei mit Wechselstrom elektrifizierten Eisenbahnen eingesetzt werden, sind für die Fahrer schädlich. In diesem Fall ist die Feldstärke jedoch um eine Größenordnung höher. Es ist auch möglich, dass Muggelschnüre für Personen, die Herzschrittmacher verwenden, nicht verfügbar sind.

• Bei hoher Geschwindigkeit (Hunderte von km / h) muss der Abstand zwischen Straße und Zug (mehrere Zentimeter) kontrolliert werden. Dies erfordert ultraschnelle Steuerungssysteme.

• Eine komplexe Reiseinfrastruktur ist erforderlich.

Der Pfeil für den Muggel besteht beispielsweise aus zwei Abschnitten der Straße, die sich je nach Drehrichtung gegenseitig ersetzen. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Muggellinien mehr oder weniger verzweigte Netzwerke mit Gabeln und Kreuzungen bilden.

Optionen

Es gibt Projekte von Magnetstraßen mit verschiedenen Arten von Magnetaufhängungen, zum Beispiel bietet Tubular Rail an, die Schiene als solche aufzugeben und nur periodisch beabstandete Ringstützen zu verwenden.

Implementierung

M-Bahn in Berlin

Das erste öffentliche Muggelsystem (M-Bahn) wurde in den 1980er Jahren in Berlin gebaut.

Eine 1,6 km lange Straße verband 3 U-Bahnstationen vom Gleisdreieck mit dem Messegelände der Potsdamer Straße. Nach langen Versuchen war die Straße am 28. August 1989 für den Personenverkehr geöffnet. Die Fahrt war kostenlos, die Autos wurden automatisch ohne Fahrer gesteuert, die Straße funktionierte nur am Wochenende. In dem Gebiet, in dem sich die Straße näherte, sollte sie Massenbauarbeiten durchführen. Die Straße wurde auf dem Bock der ehemaligen U-Bahnlinie U2 gebaut, wo der Verkehr aufgrund der Teilung Deutschlands und der Zerstörung während des Krieges unterbrochen wurde. Am 18. Juli 1991 nahm die Linie den kommerziellen Betrieb auf und ist Teil des Berliner U-Bahn-Systems.

Nach der Zerstörung der Berliner Mauer hat sich die Bevölkerung Berlins tatsächlich verdoppelt und es war notwendig, die Verkehrsnetze von Ost und West miteinander zu verbinden. Die neue Straße unterbrach eine wichtige U-Bahnlinie, und die Stadt musste für einen hohen Passagierverkehr sorgen. 13 Tage nach der Inbetriebnahme am 31. Juli 1991 beschloss die Gemeinde, die Magnetstraße abzubauen und die U-Bahn wiederherzustellen. Am 17. September wurde die Straße abgebaut und später die U-Bahn restauriert.

Birmingham

Zwischen 1984 und 1995 fuhr ein schneller Muggel-Shuttle vom Flughafen Birmingham zum nächsten Bahnhof. Die Gleislänge betrug 600 m und der Aufhängungsspalt 1,5 cm. Nach 10-jähriger Arbeit wurde die Straße aufgrund von Beschwerden der Fahrgäste über Unannehmlichkeiten gesperrt und durch eine traditionelle Einschienenbahn ersetzt.

Shanghai

Das Scheitern der ersten Muggelstraße in Berlin hinderte das deutsche Unternehmen Transrapid, eine Tochtergesellschaft der Siemens AG und ThyssenKrupp, nicht daran, weiter zu forschen. Später erhielt das Unternehmen von der chinesischen Regierung den Auftrag, eine Hochgeschwindigkeits-Muggelstraße (450 km / h) vom Flughafen Shanghai Pudong nach zu bauen Shanghai. Die Straße wurde 2002 eröffnet, ihre Länge beträgt 30 km. In Zukunft ist geplant, es auf das andere Ende der Stadt bis zum alten Flughafen Hongqiao und weiter südwestlich nach Hangzhou auszudehnen. Danach sollte seine Gesamtlänge 175 km betragen.

Japan

In Japan wird in der Nähe der Präfektur Yamanashi eine Straße mit JR-Maglev-Technologie getestet. Die Geschwindigkeit, die bei Tests mit dem MLX01-901 mit Passagieren am 2. Dezember 2003 erreicht wurde, betrug 581 km / h.

Dort, in Japan, wurde bei der Eröffnung der Expo 2005 im März 2005 eine neue Strecke in Betrieb genommen. Die 9 km lange Linie Linimo (Nagoya) besteht aus 9 Stationen. Der minimale Radius beträgt 75 m, die maximale Neigung 6%. Mit dem Linearmotor kann der Zug in Sekunden auf 100 km / h beschleunigen. Die Linie bedient den Bereich neben dem Veranstaltungsort, der Aichi-Universität und einigen Teilen von Nagakute. Züge hergestellt von Chubu HSST Development Corp.

Es gibt Hinweise darauf, dass die oben genannten japanischen Unternehmen in Südkorea eine ähnliche Linie aufbauen.

Japan wird einen Magnetkissenzug starten

Japan plant, im Geschäftsjahr 2025 einen ultraschnellen Magnetkissenzug auf den Markt zu bringen. Der Bau der Strecke und der Züge wird laut AFP rund 45 Milliarden US-Dollar kosten.

Der Zug wird benutzen Magnetschwebetechnik (manchmal Muggel genannt). Ein Magnetfeld ermöglicht es der Zusammensetzung, trotz der Schwerkraft der Erde über die Linie zu steigen und sich dadurch viel schneller zu bewegen als ein normaler Zug.

Die weltweit einzige in Betrieb befindliche Magnetschwebebahn für Fahrgäste befindet sich in Shanghai und hat eine Länge von 30,5 Kilometern. Der Zug fährt mit einer Geschwindigkeit von 430 Stundenkilometern entlang.

Eine 290 Kilometer lange japanische Linie verbindet Tokio und das noch nicht definierte Gebiet in Zentraljapan. Es wird erwartet, dass Züge mit einem linearen Elektromotor Geschwindigkeiten von etwa 500 Stundenkilometern erreichen.

Der Bau der Strecke wird von der Central Japan Railway Co. durchgeführt. (JR Central), die bereits 2003 die Magnetschwebetechnologie getestet hat. Das erfahrene Team stellte dann einen Geschwindigkeitsweltrekord für den Zug auf: 581 Stundenkilometer. Denken Sie daran, dass der Geschwindigkeitsrekord für einen konventionellen Eisenbahnzug zu Frankreich gehört - 574,8 Stundenkilometer.

Das Unternehmen wird rund 45 Milliarden US-Dollar für das Projekt ausgeben. Ursprünglich wurde erwartet, dass die Regierung den Bau der Strecke teilweise subventionierte, aber diese Hoffnungen wurden nicht verwirklicht. Infolgedessen wird das Unternehmen durch die Erhöhung seiner langfristigen Schulden Mittel finden. Jr-maglev

JR-Maglev verwendet eine elektrodynamische Aufhängung für supraleitende Magnete (EDS), die sowohl im Zug als auch auf der Strecke installiert sind. Im Gegensatz zum deutschen Transrapid-System (Betriebslinie von Shanghai zum Flughafen Shanghai in China) verwendet JR-Maglev kein Einschienenbahnschema: Züge bewegen sich im Kanal zwischen den Magneten. Ein solches Schema ermöglicht es Ihnen, höhere Geschwindigkeiten zu entwickeln, bietet mehr Sicherheit für die Passagiere im Falle einer Evakuierung und eine einfache Bedienung.

Die Bewegung des Muggels wird von einem Linearmotor ausgeführt.

Im Gegensatz zur elektromagnetischen Aufhängung (EMS) benötigen Züge, die mit EDS-Technologie hergestellt wurden, zusätzliche Räder, wenn sie mit niedriger Geschwindigkeit (bis zu 150 km / h) fahren. Wenn eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht ist, werden die Räder vom Boden getrennt und der Zug „fliegt“ in einem Abstand von mehreren Zentimetern von der Oberfläche. Im Falle eines Unfalls ermöglichen die Räder auch ein weicheres Anhalten des Zuges. Auf Kosten des Aufbaus und des Betriebs des von JR-Maglev implementierten EDS-Systems ist es jedoch teurer als EMS Transrapid-Systeme.

Zum Bremsen im Normalmodus werden elektrodynamische Bremsen verwendet. Für Notfälle ist der Zug mit einziehbaren Aerodynamik- und Scheibenbremsen an Karren ausgestattet.

Auf der Strecke in Yamanashi werden mehrere Züge mit unterschiedlichen Formen der Nasenverkleidung getestet: von der üblichen spitzen bis fast flachen, 14 Meter langen, um die laute Baumwolle loszuwerden, die den Zug begleitet, der mit hoher Geschwindigkeit in den Tunnel fährt. Ein Muggelzug kann vollständig computergesteuert sein.Der Fahrer überwacht den Betrieb des Computers und erhält ein Bild des Weges durch die Videokamera (die Fahrerkabine hat keine Frontfenster).

Die Chinesen gegen die "Straße der Zukunft"

Die Menschen in Shanghai haben Massenproteste gegen den lokalen Stolz geführt - eine einzigartige Magnetkissenbahn, deren Züge durch die Luft zu fliegen scheinen.

Darüber hinaus gingen nicht halb verhungerte Arbeiter auf die Straße, sondern wohlhabende Vertreter der Mittelklasse. Sie verstießen gegen das Demonstrationsverbot des Landes und sangen: "Rette die Kinder, widersetze dich der Strahlung!"

Leistungsstarke Magnete hängen den Zug sozusagen über den Bahnsteig und schieben ihn mit einer Geschwindigkeit von bis zu 430 Stundenkilometern vorwärts. 1,4 Milliarden Dollar wurden für den Start der ersten Route gezahlt - vom Flughafen bis zum Stadtrand, und jetzt in Shanghai beschlossen sie, diese Straße um weitere 30 Kilometer durch die Stadt zu verlängern.

"Wir haben das Gefühl, in einer Mikrowelle zu leben, unsere Häuser sind abgewertet, Makler weigern sich, mit uns umzugehen, wenn sie feststellen, dass sich unsere Häuser in der Nähe der Bahnstrecke befinden", beklagen sich die Chinesen, deren Häuser sich in unmittelbarer Nähe der "Straße der Zukunft" befinden. "" Ihnen zufolge strahlt die Autobahn eine starke aus elektromagnetische Strahlung.

Die „Eisenbahn der Zukunft“ wurde in Deutschland gegründet und hatte zuvor Proteste der Menschen in Shanghai ausgelöst. Doch diesmal versprachen die Behörden, die Angst vor Demonstrationen hatten, die zu größeren Unruhen führen könnten, sich mit Zügen zu befassen. Um die Demonstrationen rechtzeitig zu stoppen, hängten die Beamten sogar Videokameras an den Orten auf, an denen am häufigsten Massenproteste stattfanden. Das chinesische Publikum ist sehr organisiert und mobil, es kann sich in Sekundenschnelle versammeln und sich in eine Demonstration mit Slogans verwandeln.

Dies sind die größten Volksaufführungen in Shanghai seit den antijapanischen Märschen im Jahr 2005. Dies ist nicht der erste Protest, der von der chinesischen Besorgnis über die sich verschlechternde Umwelt verursacht wird. Im vergangenen Sommer zwangen Tausende Demonstranten die Regierung, den Bau eines Chemiekomplexes zu verschieben.

Kommentar

Laut WWF-Ökologen besteht die größte Gefahr durch Magnetkissenzüge in der sogenannten Lärmbelastung. Der Lärm dieser Züge ist viel unangenehmer und störender als der herkömmlicher Züge oder Züge. Ein ständiger Aufenthalt im Bereich dieses Geräusches verursacht ein Gefühl von Angst, Unsicherheit und Irritation. Alle Geräusche auf die eine oder andere Weise wirken nervig auf Menschen, und diese betonen insbesondere Experten. Probleme mit magnetischer oder thermischer Strahlung werden normalerweise nicht beobachtet, da solche Züge über kurze Strecken und mit großen Zeitintervallen fahren.

Siehe auch: Minato Magnetmotor