Cel mai interesant lucru despre trenurile pe suspensie magnetică

Magnetoplan sau Maglev (din engleză levitație magnetică) este un tren pe o suspensie magnetică, condus și controlat de forțe magnetice. O astfel de compoziție, spre deosebire de trenurile tradiționale, nu atinge suprafața șinei în timpul deplasării. Deoarece există un decalaj între tren și suprafața de mișcare, frecarea este eliminată, iar singura forță de tracțiune este forța de tracțiune aerodinamică.

Viteza realizată de Muggle este comparabilă cu viteza aeronavei și vă permite să concurați cu traficul aerian la distanțe mici (pentru aviație) (până la 1000 km). Deși însăși ideea unui astfel de transport nu este nouă, limitările economice și tehnice nu i-au permis să se desfășoare pe deplin: pentru uz public, tehnologia a fost pusă în aplicare doar de câteva ori. În prezent, Maglev nu poate utiliza infrastructura de transport existentă, deși există proiecte cu amplasarea elementelor drumului magnetic între șinele unei căi ferate convenționale sau sub șină.

Prezentare generală a trenului cu suspensie magnetică

În prezent, există 3 tehnologii principale pentru suspendarea magnetică a trenurilor:

1. Pe magneți supraconductori (suspensie electrodinamică, EDS).

Magnet supraconductor - un solenoid sau electromagnet cu o înfășurare a materialului supraconductor. O înfășurare în stare de superconductivitate are o rezistență ohmă zero. Dacă o astfel de înfășurare este scurtcircuitată, atunci curentul electric indus în ea este menținut aproape în orice moment.

Câmpul magnetic al curentului nedeteriorat care circulă prin înfășurarea magnetului supraconductor este extrem de stabil și lipsit de onduleuri, ceea ce este important pentru o serie de aplicații în cercetarea științifică și tehnologie. Înfășurarea unui magnet supraconductor își pierde proprietatea de supraconductivitate atunci când temperatura crește peste temperatura critică Tk a superconductorului, când curentul critic Ik sau câmpul magnetic critic Hk ajung la înfășurare. Dat fiind acest lucru, pentru înfășurările magneților supraconductori aplicați materiale cu valori ridicate de Tk, Ik și Nk.

2. Pe electromagneti (suspensie electromagnetică, EMS).

3. Pe magneți permanenți; este un sistem nou și potențial cel mai economic.

Compoziția levită datorită repulsiei acelorași poli de magneți și, invers, atracției diferiților poli. Mișcarea se realizează cu un motor liniar.

Motor liniar - un motor electric în care unul dintre elementele sistemului magnetic este deschis și are o înfășurare extinsă care creează un câmp magnetic călător, iar celălalt este realizat sub forma unui ghid care asigură mișcarea liniară a părții în mișcare a motorului.

Multe proiecte de motoare liniare au fost dezvoltate acum, dar toate pot fi împărțite în două categorii - motoare cu accelerație scăzută și motoare cu accelerație mare.

Motoarele cu accelerație mică sunt utilizate în transportul public (maglev, monorail, metrou). Motoarele cu accelerație mare au o lungime foarte mică și sunt de obicei folosite pentru a accelera un obiect până la viteză mare și apoi pentru a-l elibera. Ele sunt adesea folosite pentru cercetarea coliziunilor cu viteză mare, precum lansatoarele de arme sau nave spațiale. Motoarele liniare sunt de asemenea utilizate pe scară largă în motoarele de alimentare ale mașinilor de tăiat metale și în robotică. amplasat fie în tren, fie pe drum, fie atât acolo cât și acolo. O problemă serioasă de design este greutatea mare a magneților suficient de puternici, deoarece este necesar un câmp magnetic puternic pentru a menține o compoziție masivă în aer.

Prin teorema Earnshaw (uneori scrisă de Earnshaw), câmpurile statice create doar de electromagneti și de magneții permanenți singuri sunt instabili, spre deosebire de câmpurile diamagnetice.

Diamagnete - substanțe care sunt magnetizate în direcția câmpului magnetic extern care acționează asupra lor. În absența unui câmp magnetic extern, diamagnetele nu au un moment magnetic. și magneți supraconductori. Există sisteme de stabilizare: senzorii măsoară constant distanța de la tren la șină și, în consecință, se modifică tensiunea pe electromagneti. Cele mai active evoluții Muggle sunt Germania și Japonia.

demnitate

• Teoretic, cea mai mare viteză care poate fi obținută la transportul terestru în serie (nu sportiv).

• Zgomot redus.

deficiențe

• Costul ridicat pentru crearea și menținerea unui ecartament.

• Greutatea magneților, consumul de energie.

• Câmpul electromagnetic creat de suspensia magnetică poate fi dăunător pentru echipajele și / sau locuitorii din jur. Chiar și transformatoarele de tracțiune utilizate pe căile ferate electrificate cu curent alternativ sunt dăunătoare pentru șoferi, dar în acest caz rezistența câmpului este mai mare. Este, de asemenea, posibil ca liniile de tip muggle să nu fie disponibile pentru persoanele care folosesc stimulatoare cardiace.

• Se va solicita viteza mare (sute de km / h) pentru a controla diferența dintre drum și tren (câțiva centimetri). Acest lucru necesită sisteme de control ultra-rapide.

• Infrastructura de călătorie complexă este necesară.

De exemplu, săgeata pentru Muggle este două secțiuni ale drumului care se înlocuiesc reciproc în funcție de sensul de rotație. Prin urmare, este puțin probabil ca liniile Muggle să formeze rețele mai mult sau mai puțin ramificate cu furci și intersecții.

opțiuni

Există proiecte de drumuri magnetice cu diferite tipuri de suspensie magnetică, de exemplu, Tubular Rail se oferă să abandoneze șina ca atare și să utilizeze doar suporturi inelare distanțate periodic.

punerea în aplicare

M-Bahn din Berlin

Primul sistem public Muggle (M-Bahn) a fost construit la Berlin în anii '80.

O șosea lungă de 1,6 km conecta 3 stații de metrou de la intersecția feroviară Gleisdreieck la spațiul expozițional Potsdamer Strasse. După lungi încercări, drumul a fost deschis pentru traficul de pasageri pe 28 august 1989. Călătoria a fost gratuită, mașinile au fost controlate automat fără șofer, drumul a funcționat doar în weekend. În zona de unde s-a apropiat drumul, trebuia să realizeze construcții în masă. Drumul a fost construit pe capsa fostei linii de metrou U2, unde traficul a fost întrerupt din cauza divizării Germaniei și a distrugerii din timpul războiului. 18 iulie 1991, linia a intrat în funcțiune comercială și este inclusă în sistemul de metrou din Berlin.

După distrugerea Zidului Berlinului, populația Berlinului s-a dublat de fapt și a fost necesară conectarea rețelelor de transport din est și vest. Noul drum a întrerupt o linie importantă de metrou, iar orașul trebuia să asigure un trafic ridicat de pasageri. La 13 zile de la punerea în funcțiune, 31 iulie 1991, municipalitatea a decis demontarea drumului magnetic și refacerea metroului. Din 17 septembrie, drumul a fost demontat, iar ulterior, metroul a fost restaurat.

Birmingham

Între 1984 și 1995, o navetă rapidă de mers a pornit de la Aeroportul Birmingham până la cea mai apropiată stație de tren. Lungimea traseului a fost de 600 m, iar distanța de suspensie de 1,5 cm. După ce a lucrat timp de 10 ani, drumul a fost închis din cauza reclamațiilor pasagerilor cu privire la neplăceri și a fost înlocuit cu un monorail tradițional.

Shanghai

Eșecul cu primul drum Muggle de la Berlin nu a descurajat compania germană Transrapid, o filială a Siemens AG și ThyssenKrupp, să continue cercetarea, iar ulterior compania a primit un ordin din partea guvernului chinez de a construi o linie de mare viteză (450 km / h) de la Aeroportul Shanghai Pudong către Shanghai. Drumul a fost deschis în 2002, lungimea sa este de 30 km. În viitor, se planifică extinderea acestuia în celălalt capăt al orașului la vechiul aeroport Hongqiao și mai departe spre sud-vest până la Hangzhou, după care lungimea totală ar trebui să fie de 175 km.

Japonia

În Japonia, un drum este testat în vecinătatea Prefecturii Yamanashi folosind tehnologia JR-Maglev. Viteza obținută în timpul testelor cu MLX01-901 cu pasagerii la 2 decembrie 2003 a fost de 581 km / h.

Acolo, în Japonia, o nouă piesă a fost pusă în funcțiune comercială la deschiderea Expo 2005 în martie 2005. Linia de 9 km Linimo (Nagoya) este formată din 9 stații. Raza minima este de 75 m, panta maxima este de 6%. Motorul liniar permite trenului să accelereze până la 100 km / h în câteva secunde. Linia servește zona adiacentă la locul de desfășurare, a Universității Aichi și a unor părți din Nagakute. Trenuri fabricate de Chubu HSST Development Corp.

Există dovezi că companiile japoneze de mai sus construiesc o linie similară în Coreea de Sud.

Japonia va lansa un tren de pernă magnetică

Japonia intenționează să lanseze un tren de perne magnetice ultra-rapide în anul fiscal 2025. Construcția liniei și a trenurilor va costa aproximativ 45 de miliarde de dolari, relatează AFP.

Trenul va folosi tehnologie de levitație magnetică (uneori numit muggle). Un câmp magnetic permite compoziției, în ciuda gravitației Pământului, să se ridice deasupra liniei și datorită acestei mișcări mult mai rapid decât un tren obișnuit.

Singura linie feroviară de levitație magnetică a pasagerilor din lume este situată în Shanghai și are o lungime de 30,5 kilometri. Trenul se deplasează de-a lungul acestuia cu o viteză de 430 de kilometri pe oră.

O linie japoneză de 290 km va face legătura între Tokyo și zona încă nedefinită din centrul Japoniei. Se așteaptă ca trenurile cu un motor electric liniar să atingă viteze de aproximativ 500 de kilometri pe oră.

Construcția liniei va fi întreprinsă de Central Japan Railway Co. (JR Central), care în 2003 a testat deja tehnologia de levitare magnetică. Echipa cu experiență a stabilit apoi un record mondial de viteză pentru tren: 581 de kilometri pe oră. Reamintim că recordul de viteză pentru un tren feroviar convențional aparține Franței - 574,8 kilometri pe oră.

Compania va cheltui aproximativ 45 de miliarde de dolari pentru proiect. Inițial, era de așteptat ca guvernul să subvenționeze parțial construcția liniei, dar aceste speranțe nu au fost realizate, drept urmare, compania va găsi fonduri prin creșterea datoriei pe termen lung. JR-Maglev

JR-Maglev folosește suspensie electrodinamică pe magneții supraconductori (EDS), instalați atât pe tren, cât și pe șină. Spre deosebire de sistemul german Transrapid (linia de operare de la Shanghai la Aeroportul Shanghai din China), JR-Maglev nu folosește o schemă monorail: trenurile se deplasează în canalul dintre magneți. O astfel de schemă vă permite să dezvoltați viteze mai mari, asigură o siguranță mai mare a pasagerilor în caz de evacuare și ușurință în exploatare.

Mișcarea cârligului se realizează datorită motorului liniar.

Spre deosebire de suspensia electromagnetică (EMS), trenurile create folosind tehnologia EDS necesită roți suplimentare atunci când călătoresc cu viteze mici (până la 150 km / h). Când se atinge o anumită viteză, roțile sunt separate de sol și trenul „zboară” la o distanță de câțiva centimetri de suprafață. În caz de accident, roțile permit, de asemenea, o oprire mai moale a trenului. Cu toate acestea, cu costul construirii și funcționării sistemului EDS implementat de JR-Maglev este mai scump decât sistemul EMS Transrapid.

Pentru frânarea în regim normal, se folosesc frâne electrodinamice. Pentru cazuri de urgență, trenul este echipat cu frâne aerodinamice retractabile și disc pe cărucioare.

Pe linia din Yamanashi, sunt testate mai multe trenuri cu diferite forme ale caroseriei nasului: de la vârful obișnuit, până la aproape plat, lung de 14 metri, conceput pentru a scăpa de bumbacul puternic care însoțește trenul care intră în tunel la viteză mare. Un tren Muggle poate fi controlat complet pe calculator.Șoferul monitorizează funcționarea computerului și primește o imagine a căii prin camera video (cabina șoferului nu are ferestre pentru vedere frontală).

Chinezii împotriva „drumului viitorului”

Populația din Shanghai a ieșit cu proteste în masă împotriva mândriei locale - o cale ferată de perne magnetice unice, ale cărei trenuri par să zboare prin aer.

Mai mult, nu muncitorii înjumătățiți au ieșit în stradă, ci mai degrabă reprezentanți ai clasei de mijloc. Au încălcat interdicția țării de a demonstra și au scandat: „Salvați copiii, rezistați la radiații!”

Magneți puternici, așa cum au fost, atârnă trenul peste platformă și îl împing în față cu o viteză de până la 430 de kilometri pe oră. Pentru lansarea primei rute - de la aeroport la periferia orașului - s-au plătit 1,4 miliarde de dolari, iar acum la Shanghai au decis să extindă acest drum cu încă 30 de kilometri mai departe prin oraș.

„Ne simțim ca trăind într-un cuptor cu microunde, casele noastre s-au depreciat, agenții imobiliari refuză să se ocupe de noi atunci când află că casele noastre sunt aproape de ruta trenului”, se plâng chinezii, ale căror case se aflau aproape de „drumul viitorului”. “. Potrivit acestora, autostrada emite un puternic radiații electromagnetice.

„Calea ferată a viitorului” creată în Germania și anterior a provocat proteste din partea oamenilor din Shanghai. Dar de această dată, autoritățile, înspăimântate de demonstrațiile care amenință să se revarsă în tulburări majore, au promis că vor face față trenurilor. Pentru a opri demonstrațiile la timp, oficialii chiar au agățat camere video în acele locuri unde au avut loc cel mai des proteste în masă. Mulțimea chineză este foarte organizată și mobilă, se poate aduna în câteva secunde și se poate transforma într-o demonstrație cu sloganuri.

Acestea sunt cele mai mari spectacole populare din Shanghai de la marșurile anti-japoneze din 2005. Acesta nu este primul protest provocat de îngrijorarea chineză pentru mediul înrăutățit. Vara trecută, mii de manifestanți au forțat guvernul să amâne construcția unui complex chimic.

comentariu

Potrivit ecologiștilor WWF, cel mai mare pericol al trenurilor cu perne magnetice este așa-numita poluare fonică. Zgomotul acestor trenuri este mult mai neplăcut și enervant decât cel al trenurilor sau trenurilor convenționale. Starea constantă în zona acestui zgomot provoacă o senzație de anxietate, nesiguranță, iritație. Orice sunete într-un fel sau altul acționează asupra oamenilor în mod enervant și, în special, subliniază specialiștii. Problemele cu radiații, magnetice sau termice, nu sunt de obicei observate, deoarece astfel de trenuri circulă pe distanțe scurte și cu intervale mari de timp.

Vezi și: Motor magnetic Minato