Το πιο ενδιαφέρον πράγμα για τα τρένα σε μια μαγνητική ανάρτηση

Το Magnetoplan ή Maglev (από την αγγλική μαγνητική διεύρυνση) είναι μια αμαξοστοιχία σε μια μαγνητική ανάρτηση, που οδηγείται και ελέγχεται από μαγνητικές δυνάμεις. Μια τέτοια σύνθεση, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά τρένα, δεν αγγίζει την επιφάνεια της σιδηροτροχιάς κατά τη διάρκεια της κίνησης. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα κενό μεταξύ της αμαξοστοιχίας και της επιφάνειας της κίνησης, η τριβή εξαλείφεται και η μόνη δύναμη οπισθέλκουσας είναι η δύναμη της αεροδυναμικής οπισθέλκουσας.

Η ταχύτητα που επιτυγχάνεται από τον Muggle είναι συγκρίσιμη με την ταχύτητα του αεροσκάφους και σας επιτρέπει να ανταγωνίζεστε την εναέρια κυκλοφορία σε μικρές (για αεροπορικές) αποστάσεις (έως 1000 χλμ.). Αν και η ιδέα μιας τέτοιας μεταφοράς δεν είναι νέα, οι οικονομικοί και τεχνικοί περιορισμοί δεν επέτρεψαν την πλήρη ανάπτυξή της: για τη δημόσια χρήση, η τεχνολογία εφαρμόστηκε μόνο μερικές φορές. Επί του παρόντος, ο Maglev δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει την υπάρχουσα υποδομή μεταφορών, αν και υπάρχουν έργα με τη θέση των στοιχείων του μαγνητικού δρόμου μεταξύ των σιδηροτροχιών ενός συμβατικού σιδηροδρόμου ή κάτω από την τροχιά.

Μαγνητική επισκόπηση της αμαξοστοιχίας αναστολής

Προς το παρόν, υπάρχουν 3 κύριες τεχνολογίες για τη μαγνητική αναστολή των αμαξοστοιχιών:

1. Στους υπεραγώγιμους μαγνήτες (ηλεκτροδυναμική ανάρτηση, EDS).

Υπεραγώγιμος μαγνήτης - ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ή ηλεκτρομαγνήτη με περιέλιξη υπεραγώγιμου υλικού. Μια περιέλιξη σε κατάσταση υπεραγωγιμότητας έχει μηδενική ωμική αντίσταση. Εάν ένα τέτοιο τύλιγμα βραχυκυκλωθεί, τότε το ηλεκτρικό ρεύμα που προκαλείται σε αυτό διατηρείται για σχεδόν οποιοδήποτε χρόνο.

Το μαγνητικό πεδίο του ανεμπόδιστου ρεύματος που κυκλοφορεί μέσω της περιέλιξης του υπεραγώγιμου μαγνήτη είναι εξαιρετικά σταθερό και απαλλαγμένο από κυματισμούς, το οποίο είναι σημαντικό για πολλές εφαρμογές στην επιστημονική έρευνα και τεχνολογία. Η περιέλιξη ενός υπεραγώγιμου μαγνήτη χάνει την ιδιότητα υπεραγωγιμότητάς του όταν η θερμοκρασία αυξηθεί πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία Tk του υπεραγωγού, όταν το κρίσιμο ρεύμα Ik ή το κρίσιμο μαγνητικό πεδίο Hk φτάσει στην περιέλιξη. Με δεδομένο αυτό, για περιελίξεις υπεραγώγιμων μαγνητών. εφαρμόστε υλικά με υψηλές τιμές Tk, Ik και Nk.

2. Σε ηλεκτρομαγνήτες (ηλεκτρομαγνητική ανάρτηση, EMS).

3. Σε μόνιμους μαγνήτες. είναι ένα νέο και ενδεχομένως το πιο οικονομικό σύστημα.

Η σύνθεση αφηγείται λόγω της απώθησης των ίδιων πόλων μαγνητών και, αντιστρόφως, της προσέλκυσης διαφορετικών πόλων. Η κίνηση πραγματοποιείται από γραμμικό κινητήρα.

Γραμμικός κινητήρας - ένας ηλεκτρικός κινητήρας στον οποίο ένα από τα στοιχεία του μαγνητικού συστήματος είναι ανοιχτό και έχει μια επεκτεινόμενη περιέλιξη που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο μετακίνησης και το άλλο είναι κατασκευασμένο με τη μορφή ενός οδηγού που παρέχει γραμμική κίνηση του κινούμενου μέρους του κινητήρα.

Σήμερα έχουν αναπτυχθεί πολλά έργα γραμμικών μηχανών, αλλά όλα αυτά μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες - κινητήρες χαμηλής επιτάχυνσης και κινητήρες υψηλής επιτάχυνσης.

Οι μηχανές χαμηλής επιτάχυνσης χρησιμοποιούνται στις δημόσιες συγκοινωνίες (maglev, monorail, μετρό). Οι μηχανές υψηλής επιτάχυνσης είναι πολύ μικρού μήκους και συνήθως χρησιμοποιούνται για την επιτάχυνση ενός αντικειμένου σε υψηλή ταχύτητα και στη συνέχεια την απελευθέρωσή του. Χρησιμοποιούνται συχνά για την έρευνα σε συγκρούσεις υπερ-ταχύτητας, όπως τα όπλα ή οι εκτοξευτές διαστημικών οχημάτων. Οι γραμμικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε τροφοδοτικά τροφοδοσίας μηχανών κοπής μετάλλων και σε ρομποτική. που βρίσκεται είτε στο τρένο, είτε στο δρόμο, είτε και εκεί και εκεί. Ένα σοβαρό πρόβλημα σχεδίασης είναι το μεγάλο βάρος των επαρκώς ισχυρών μαγνητών, αφού απαιτείται ισχυρό μαγνητικό πεδίο για να διατηρηθεί μια μαζική σύνθεση στον αέρα.

Με το θεώρημα Earnshaw (μερικές φορές γραμμένο από τον Earnshaw), τα στατικά πεδία που δημιουργούνται από τους ηλεκτρομαγνήτες και τους μόνιμους μαγνήτες είναι ασταθή, σε αντίθεση με τα πεδία των διαμαγνητικών πεδίων.

Διαμάντες - ουσίες που μαγνητίζονται προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου που ενεργεί πάνω τους. Απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, τα διαμάντια δεν έχουν μαγνητική ροπή. και υπεραγώγιμους μαγνήτες. Υπάρχουν συστήματα σταθεροποίησης: οι αισθητήρες μετρούν συνεχώς την απόσταση από την αμαξοστοιχία προς την τροχιά και, κατά συνέπεια, αλλάζει η τάση στους ηλεκτρομαγνήτες. Οι πιο δραστήριες εξελίξεις του Muggle είναι η Γερμανία και η Ιαπωνία.

Πλεονεκτήματα

• Θεωρητικά, η υψηλότερη ταχύτητα που μπορεί να επιτευχθεί με σειριακή (όχι αθλητική) επίγεια μεταφορά.

• Χαμηλό θόρυβο.

Μειονεκτήματα

• Το υψηλό κόστος δημιουργίας και συντήρησης ενός μετρητή.

• Βάρος των μαγνητών, κατανάλωση ενέργειας.

• Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τη μαγνητική ανάρτηση ενδέχεται να είναι επιβλαβές για τα πληρώματα των τρένων και / ή τους κατοίκους που το περιβάλλουν. Ακόμη και οι μετασχηματιστές έλξης που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτροφόρους σιδηρόδρομους με εναλλασσόμενο ρεύμα είναι επιβλαβείς για τους οδηγούς, αλλά στην περίπτωση αυτή η ένταση του πεδίου είναι κατά σειρά τάξης μεγέθους. Είναι επίσης πιθανό ότι δεν θα είναι διαθέσιμες οι γραμμές muggle σε άτομα που χρησιμοποιούν βηματοδότες.

• Θα απαιτηθεί με μεγάλη ταχύτητα (εκατοντάδες χιλιόμετρα / ώρα) να ελέγχεται το χάσμα μεταξύ του δρόμου και της αμαξοστοιχίας (αρκετά εκατοστά). Αυτό απαιτεί εξαιρετικά γρήγορα συστήματα ελέγχου.

• Απαιτείται σύνθετη ταξιδιωτική υποδομή.

Για παράδειγμα, το βέλος για το Muggle είναι δύο τμήματα του δρόμου που αντικαθιστούν το ένα το άλλο ανάλογα με την κατεύθυνση περιστροφής. Ως εκ τούτου, είναι απίθανο οι γραμμές Muggle να σχηματίζουν περισσότερο ή λιγότερο διακλαδισμένα δίκτυα με διχάλες και διασταυρώσεις.

Επιλογές

Υπάρχουν σχέδια μαγνητικών δρόμων με διάφορους τύπους μαγνητικής ανάρτησης, για παράδειγμα, το Tubular Rail προσφέρει να εγκαταλείψει τη σιδηροτροχιά ως έχει και να χρησιμοποιεί μόνο περιοδικά τοποθετημένα δακτυλιοειδή στηρίγματα.

Εφαρμογή

M-Bahn στο Βερολίνο

Το πρώτο δημόσιο σύστημα Muggle (M-Bahn) χτίστηκε στο Βερολίνο τη δεκαετία του 1980.

Ένας δρόμος μήκους 1,6 χλμ. Συνδέθηκε με 3 σταθμούς του μετρό από τη σιδηροδρομική διασταύρωση Gleisdreieck προς τους εκθεσιακούς χώρους της Πότσνταμ Στρασέ. Μετά από μακρές δοκιμές, ο δρόμος ήταν ανοικτός για επιβατική κυκλοφορία στις 28 Αυγούστου 1989. Το ταξίδι ήταν δωρεάν, τα αυτοκίνητα ελέγχονταν αυτόματα χωρίς οδηγό, ο δρόμος δούλευε μόνο τα σαββατοκύριακα. Στην περιοχή όπου πλησίασε ο δρόμος, έπρεπε να πραγματοποιήσει μαζική κατασκευή. Ο δρόμος χτίστηκε πάνω στην πτέρυγα της πρώην γραμμής του μετρό U2, όπου η κυκλοφορία διακόπηκε λόγω της διχοτόμησης της Γερμανίας και της καταστροφής κατά τη διάρκεια του πολέμου. 18 Ιουλίου 1991 η γραμμή τέθηκε σε εμπορική λειτουργία και συμπεριλαμβάνεται στο σύστημα του μετρό του Βερολίνου.

Μετά την καταστροφή του τείχους του Βερολίνου ο πληθυσμός του Βερολίνου διπλασιάστηκε και ήταν απαραίτητο να συνδεθούν τα δίκτυα μεταφορών Ανατολής και Δύσης. Ο νέος δρόμος διέκοψε μια σημαντική γραμμή μετρό και η πόλη έπρεπε να εξασφαλίσει υψηλή κυκλοφορία επιβατών. 13 ημέρες μετά τη θέση σε εμπορική λειτουργία, στις 31 Ιουλίου 1991, ο δήμος αποφάσισε να αποσυναρμολογήσει τον μαγνητικό δρόμο και να αποκαταστήσει το μετρό. Στις 17 Σεπτεμβρίου ο δρόμος αποσυναρμολογήθηκε και αργότερα το μετρό αποκαταστάθηκε.

Μπέρμιγχαμ

Από το αεροδρόμιο του Μπέρμιγχαμ μέχρι τον πλησιέστερο σιδηροδρομικό σταθμό από το 1984 έως το 1995, έτρεξε ένα γρήγορο λεωφορείο. Το μήκος της διαδρομής ήταν 600 μέτρα και το κενό ανάρτησης ήταν 1,5 εκ. Μετά από 10 χρόνια εργασίας, ο δρόμος έκλεισε λόγω παραπόνων των επιβατών για την ταλαιπωρία και αντικαταστάθηκε από ένα παραδοσιακό μονοπύργιο.

Σαγκάη

Η αποτυχία με τον πρώτο δρόμο Muggle στο Βερολίνο δεν αποθάρρυνε τη συνέχιση της έρευνας της γερμανικής εταιρείας Transrapid, θυγατρικής της Siemens AG και της ThyssenKrupp, και αργότερα η εταιρεία έλαβε εντολή από την κινεζική κυβέρνηση να κατασκευάσει μια γραμμή Muggle υψηλής ταχύτητας (450 km / h) από το αεροδρόμιο Shanghai Pudong Σαγκάη. Ο δρόμος άνοιξε το 2002, το μήκος του είναι 30χλμ. Στο μέλλον, σχεδιάζεται να επεκταθεί στο άλλο άκρο της πόλης στο παλιό αεροδρόμιο Hongqiao και πιο νοτιοδυτικά στο Hangzhou, μετά το συνολικό μήκος του οποίου πρέπει να είναι 175 χιλιόμετρα.

Ιαπωνία

Στην Ιαπωνία, δοκιμάζεται ένας δρόμος κοντά στο νομό Yamanashi χρησιμοποιώντας την τεχνολογία JR-Maglev. Η ταχύτητα που επιτεύχθηκε κατά τις δοκιμές με το MLX01-901 με επιβάτες στις 2 Δεκεμβρίου 2003 ήταν 581 km / h.

Εκεί, στην Ιαπωνία, ένα νέο κομμάτι τέθηκε σε εμπορική λειτουργία κατά την έναρξη του Expo 2005 το Μάρτιο του 2005. Η γραμμή Linimo (Nagoya) 9 χιλιομέτρων αποτελείται από 9 σταθμούς. Η ελάχιστη ακτίνα είναι 75 μέτρα, η μέγιστη κλίση είναι 6%. Ο γραμμικός κινητήρας επιτρέπει την επιτάχυνση της αμαξοστοιχίας στα 100 km / h σε δευτερόλεπτα. Η γραμμή εξυπηρετεί την περιοχή δίπλα στο χώρο, το πανεπιστήμιο Aichi, και μερικά μέρη του Nagakute. Τρένα που κατασκευάζονται από την Chubu HSST Development Corp.

Υπάρχουν στοιχεία ότι οι παραπάνω ιαπωνικές εταιρείες κατασκευάζουν παρόμοια γραμμή στη Νότια Κορέα.

Η Ιαπωνία θα ξεκινήσει ένα μαγνητικό αμαξίδιο

Η Ιαπωνία σχεδιάζει να δρομολογήσει ένα εξαιρετικά γρήγορο μαγνητικό μαξιλάρι μαξιλαριών το οικονομικό έτος 2025. Η κατασκευή της γραμμής και των αμαξοστοιχιών θα κοστίσει περίπου 45 δισεκατομμύρια δολάρια, αναφέρουν οι AFP.

Το τρένο θα χρησιμοποιήσει μαγνητική τεχνολογία άντλησης (μερικές φορές ονομάζεται muggle). Ένα μαγνητικό πεδίο επιτρέπει στη σύνθεση, παρά τη βαρύτητα της Γης, να ανεβαίνει πάνω από τη γραμμή και λόγω αυτής της κίνησης πολύ πιο γρήγορα από μια κανονική αμαξοστοιχία.

Η μοναδική σιδηροδρομική γραμμή μαγνητικής διέλευσης επιβατών στον κόσμο βρίσκεται στη Σαγκάη και έχει μήκος 30,5 χιλιόμετρα. Η αμαξοστοιχία κινείται κατά μήκος της ταχύτητας των 430 χιλιομέτρων την ώρα.

Μια ιαπωνική γραμμή μήκους 290 χιλιομέτρων θα συνδέει το Τόκιο με την περιοχή που δεν έχει ακόμη καθοριστεί στην κεντρική Ιαπωνία. Αναμένεται ότι οι αμαξοστοιχίες με γραμμικό ηλεκτρικό κινητήρα θα φθάσουν ταχύτητες περίπου 500 χιλιομέτρων την ώρα.

Η κατασκευή της γραμμής θα πραγματοποιηθεί από την Central Japan Railway Co. (JR Central), η οποία το 2003 είχε ήδη δοκιμάσει την τεχνολογία μαγνητικής εκτροπής. Η έμπειρη ομάδα έβαλε στη συνέχεια ένα παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας για το τρένο: 581 χιλιόμετρα την ώρα. Θυμηθείτε ότι το ρεκόρ ταχύτητας για συμβατικό σιδηροδρομικό τρένο ανήκει στη Γαλλία - 574,8 χιλιόμετρα την ώρα.

Η εταιρεία θα δαπανήσει περίπου 45 δισεκατομμύρια δολάρια για το έργο. Αρχικά, αναμενόταν ότι η κυβέρνηση εν μέρει επιχορηγήθηκε την κατασκευή της γραμμής, αλλά αυτές οι ελπίδες δεν πραγματοποιήθηκαν, με αποτέλεσμα η εταιρεία να βρει κεφάλαια αυξάνοντας το μακροπρόθεσμο χρέος της. Jr-maglev

Ο JR-Maglev χρησιμοποιεί ηλεκτροδυναμική ανάρτηση με υπεραγώγιμους μαγνήτες (EDS), εγκατεστημένους τόσο στην αμαξοστοιχία όσο και στην τροχιά. Σε αντίθεση με το γερμανικό σύστημα Transrapid (γραμμή λειτουργίας από τη Σαγκάη προς το αεροδρόμιο της Σαγκάης της Κίνας), ο JR-Maglev δεν χρησιμοποιεί μονοκάναλο σύστημα: οι αμαξοστοιχίες κινούνται στο κανάλι μεταξύ των μαγνητών. Ένα τέτοιο σχήμα σας επιτρέπει να αναπτύξετε υψηλότερες ταχύτητες, αυξάνοντας την ασφάλεια των επιβατών σε περίπτωση εκκένωσης και ευκολίας στη λειτουργία.

Η κίνηση του μαγνησίου οφείλεται στον γραμμικό κινητήρα.

Σε αντίθεση με την ηλεκτρομαγνητική ανάρτηση (EMS), τα τρένα που δημιουργούνται με την τεχνολογία EDS απαιτούν πρόσθετους τροχούς όταν ταξιδεύουν σε χαμηλές ταχύτητες (έως 150 km / h). Όταν επιτευχθεί κάποια ταχύτητα, οι τροχοί χωρίζονται από το έδαφος και η αμαξοστοιχία «πετάει» σε απόσταση αρκετών εκατοστών από την επιφάνεια. Σε περίπτωση ατυχήματος, οι τροχοί επιτρέπουν επίσης μια μαλακότερη στάση της αμαξοστοιχίας. Ωστόσο, με κόστος κατασκευής και λειτουργίας του συστήματος EDS που εφαρμόζει η JR-Maglev είναι πιο ακριβό από τα συστήματα EMS Transrapid.

Για την πέδηση σε κανονική λειτουργία, χρησιμοποιούνται ηλεκτροδυναμικά φρένα. Για περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης, η αμαξοστοιχία είναι εξοπλισμένη με ανασυρόμενα αεροδυναμικά και δισκόφρενα στα καροτσάκια.

Στη γραμμή του Yamanashi δοκιμάζονται διάφορα τρένα με διαφορετικά σχήματα της μαρσπιέρας: από το συνηθισμένο αιχμηρό έως σχεδόν επίπεδο, μήκους 14 μέτρων, σχεδιασμένο για να απαλλαγεί από το δυνατό βαμβάκι που συνοδεύει το τρένο που εισέρχεται στη σήραγγα με μεγάλη ταχύτητα. Ένα τρένο Muggle μπορεί να ελέγχεται πλήρως από υπολογιστή.Ο οδηγός παρακολουθεί τη λειτουργία του υπολογιστή και λαμβάνει μια εικόνα της διαδρομής μέσω της βιντεοκάμερας (η καμπίνα οδηγού δεν διαθέτει παράθυρα προς τα εμπρός).

Οι Κινέζοι κατά του "δρόμου του μέλλοντος"

Ο πληθυσμός της Σαγκάης έχει βγει με μαζικές διαμαρτυρίες ενάντια στην τοπική υπερηφάνεια - ένα μοναδικό μαγνητικό σιδηροδρομικό μαξιλάρι, των οποίων τα τρένα φαίνεται να πετούν μέσα στον αέρα.

Επιπλέον, δεν ήταν μισοί πεινούν οι εργαζόμενοι που έφευγαν στους δρόμους, αλλά μάλλον εκλεπτυσμένοι εκπρόσωποι της μεσαίας τάξης. Παραβίασαν την απαγόρευση των διαδηλώσεων της χώρας και φώναζαν: "Σώστε τα παιδιά, αντισταθείτε στην ακτινοβολία!"

Οι ισχυροί μαγνήτες, έτσι κι αλλιώς, κρεμούν το τρένο πάνω από την πλατφόρμα και σπρώχνουν προς τα εμπρός με ταχύτητα μέχρι 430 χιλιόμετρα την ώρα. Τα 1,4 δισεκατομμύρια δολάρια καταβλήθηκαν για να ξεκινήσουν την πρώτη διαδρομή - από το αεροδρόμιο μέχρι τα περίχωρα της πόλης, και τώρα στη Σαγκάη αποφάσισαν να επεκτείνουν αυτόν τον δρόμο ακόμη 30 χιλιόμετρα περαιτέρω μέσω της πόλης.

"Έχουμε την αίσθηση ότι ζούμε σε ένα φούρνο μικροκυμάτων, τα σπίτια μας έχουν υποτιμηθεί, οι μεσίτες αρνούνται να ασχοληθούν μαζί μας όταν ανακαλύψουν ότι τα σπίτια μας βρίσκονται κοντά στη σιδηροδρομική διαδρομή", παραπονιούνται οι Κινέζοι, τα σπίτια των οποίων βρίσκονταν σε άμεση γειτνίαση με τον "δρόμο του μέλλοντος" " Σύμφωνα με αυτούς, ο αυτοκινητόδρομος εκπέμπει ισχυρή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Ο "σιδηρόδρομος του μέλλοντος" δημιουργήθηκε στη Γερμανία και προκάλεσε προηγούμενες διαμαρτυρίες από το λαό της Σαγκάης. Αλλά αυτή τη φορά, οι αρχές, φοβισμένες από διαδηλώσεις που απειλούν να μετατραπούν σε μεγάλες αναταραχές, υποσχέθηκαν να ασχοληθούν με τρένα. Για να σταματήσουν οι διαδηλώσεις εγκαίρως, οι αξιωματούχοι έκλεισαν κάμερες βιντεοκάμερας σε εκείνες τις περιοχές όπου έγιναν συχνές μαζικές διαμαρτυρίες. Ο κινεζικός κόσμος είναι πολύ οργανωμένος και κινητός, μπορεί να συγκεντρωθεί σε λίγα δευτερόλεπτα και να μετατραπεί σε μια διαδήλωση με συνθήματα.

Αυτές είναι οι μεγαλύτερες λαϊκές παραστάσεις στη Σαγκάη από τις αντι-ιαπωνικές πορείες το 2005. Αυτή δεν είναι η πρώτη διαμαρτυρία που προκάλεσε η κινεζική ανησυχία για το επιδεινούμενο περιβάλλον. Το περασμένο καλοκαίρι, χιλιάδες διαδηλωτές ανάγκασαν την κυβέρνηση να αναβάλει την κατασκευή ενός χημικού συγκροτήματος.

Σχόλιο

Σύμφωνα με τους οικολόγους του WWF, ο μεγαλύτερος κίνδυνος από τα μαγνητικά αμαξώματα είναι η λεγόμενη ηχητική ρύπανση. Ο θόρυβος αυτών των αμαξοστοιχιών είναι πολύ δυσάρεστος και ενοχλητικός από εκείνον των συμβατικών συρμών ή τρένων. Η συνεχής παραμονή στην περιοχή αυτού του θορύβου προκαλεί αίσθημα ανησυχίας, ανασφάλειας, ερεθισμού. Όλοι οι ήχοι με τον ένα ή τον άλλο τρόπο δρουν στους ανθρώπους ενοχλητικά, και αυτοί ιδιαίτερα, οι ειδικοί τονίζουν. Προβλήματα με ακτινοβολία, μαγνητικά ή θερμικά, συνήθως δεν παρατηρούνται, επειδή αυτά τα τρένα τρέχουν για μικρές αποστάσεις και με μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Δείτε επίσης: Minato Magnetic Motor