Najciekawsze w pociągach z zawieszeniem magnetycznym

Magnetoplan lub Maglev (z angielskiej lewitacji magnetycznej) to pociąg na zawieszeniu magnetycznym, napędzany i kontrolowany przez siły magnetyczne. Taka kompozycja, w przeciwieństwie do tradycyjnych pociągów, nie dotyka powierzchni szyny podczas ruchu. Ponieważ istnieje przerwa między pociągiem a powierzchnią ruchu, tarcie jest wyeliminowane, a jedyną siłą oporu jest siła oporu aerodynamicznego.

Prędkość osiągana przez mugola jest porównywalna z prędkością samolotu i pozwala konkurować z ruchem lotniczym na niewielkich (dla lotnictwa) odległościach (do 1000 km). Chociaż pomysł takiego transportu nie jest nowy, ograniczenia ekonomiczne i techniczne nie pozwoliły go w pełni rozwinąć: do użytku publicznego technologia została wdrożona tylko kilka razy. Obecnie Maglev nie może korzystać z istniejącej infrastruktury transportowej, chociaż istnieją projekty z lokalizacją elementów drogi magnetycznej między szynami konwencjonalnej kolei lub pod torami.

Omówienie pociągu z zawieszeniem magnetycznym

W tej chwili istnieją 3 główne technologie magnetycznego zawieszenia pociągów:

1. Na magnesach nadprzewodzących (zawieszenie elektrodynamiczne, EDS).

Magnes nadprzewodzący - elektromagnes lub elektromagnes z uzwojeniem materiału nadprzewodzącego. Uzwojenie w stanie nadprzewodnictwa ma zerowy opór omowy. Jeśli takie uzwojenie zostanie zwarte, wówczas indukowany w nim prąd elektryczny jest utrzymywany przez prawie dowolny czas.

Pole magnetyczne niehamowanego prądu krążącego przez uzwojenie magnesu nadprzewodzącego jest wyjątkowo stabilne i wolne od zmarszczek, co jest ważne w wielu zastosowaniach w badaniach naukowych i technologii. Uzwojenie magnesu nadprzewodzącego traci swoją właściwość nadprzewodnictwa, gdy temperatura wzrośnie powyżej temperatury krytycznej Tk nadprzewodnika, gdy prąd krytyczny Ik lub krytyczne pole magnetyczne Hk dociera do uzwojenia. Biorąc to pod uwagę, dla uzwojeń magnesów nadprzewodzących. stosować materiały o wysokich wartościach Tk, Ik i Nk.

2. Na elektromagnesach (zawieszenie elektromagnetyczne, EMS).

3. Na magnesach stałych; jest to nowy i potencjalnie najbardziej ekonomiczny system.

Kompozycja lewituje z powodu odpychania tych samych biegunów magnesów i, przeciwnie, przyciągania różnych biegunów. Ruch odbywa się za pomocą silnika liniowego.

Silnik liniowy - silnik elektryczny, w którym jeden z elementów układu magnetycznego jest otwarty i ma rozszerzone uzwojenie, które tworzy przesuwające się pole magnetyczne, a drugi jest wykonany w postaci prowadnicy zapewniającej liniowy ruch ruchomej części silnika.

Obecnie opracowano wiele projektów silników liniowych, ale wszystkie można podzielić na dwie kategorie - silniki o niskim przyspieszeniu i silniki o wysokim przyspieszeniu.

Silniki o niskim przyspieszeniu są stosowane w transporcie publicznym (maglev, jednoszynowy, metro). Silniki o wysokim przyspieszeniu mają bardzo małą długość i zwykle są używane do przyspieszenia obiektu do dużej prędkości, a następnie zwolnienia go. Są one często wykorzystywane do badań nad zderzeniami z nadmierną prędkością, takich jak broń lub wyrzutnie statków kosmicznych. Silniki liniowe są również szeroko stosowane w napędach posuwowych maszyn do cięcia metalu oraz w robotyce. albo w pociągu, albo w drodze, albo tam i tam. Poważnym problemem projektowym jest duży ciężar wystarczająco silnych magnesów, ponieważ do utrzymania masywnej kompozycji w powietrzu wymagane jest silne pole magnetyczne.

Zgodnie z twierdzeniem Earnshaw (czasami pisanym przez Earnshaw) pola statyczne tworzone przez same elektromagnesy i magnesy trwałe są niestabilne, w przeciwieństwie do pól diamagnetycznych.

Diamagnety - substancje namagnesowane w kierunku działającego na nie zewnętrznego pola magnetycznego. W przypadku braku zewnętrznego pola magnetycznego diamagnety nie mają momentu magnetycznego. i magnesy nadprzewodzące. Istnieją systemy stabilizacji: czujniki stale mierzą odległość od pociągu do toru i odpowiednio zmienia się napięcie na elektromagnesach. Najbardziej aktywne mugolskie wydarzenia to Niemcy i Japonia.

Zalety

• Teoretycznie najwyższa prędkość, jaką można uzyskać w seryjnym (nie sportowym) transporcie naziemnym.

• Niski poziom hałasu

Wady

• Wysoki koszt stworzenia i utrzymania miernika.

• Waga magnesów, zużycie energii.

• Pole elektromagnetyczne wytwarzane przez zawieszenie magnetyczne może być szkodliwe dla załóg pociągów i / lub okolicznych mieszkańców. Nawet transformatory trakcyjne stosowane w kolejach zelektryfikowanych prądem przemiennym są szkodliwe dla kierowców, ale w tym przypadku siła pola jest o rząd wielkości większa. Możliwe jest również, że mugolskie linie nie będą dostępne dla osób korzystających z rozruszników serca.

• Będzie to konieczne przy dużej prędkości (setki km / h), aby kontrolować odstęp między drogą a pociągiem (kilka centymetrów). Wymaga to ultraszybkich systemów sterowania.

• Wymagana jest złożona infrastruktura turystyczna.

Na przykład strzałka mugola to dwa odcinki drogi, które zastępują się w zależności od kierunku obrotu. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby mugolskie linie tworzyły mniej lub bardziej rozgałęzione sieci z widłami i skrzyżowaniami.

Opcje

Istnieją projekty dróg magnetycznych z różnymi rodzajami zawieszenia magnetycznego, na przykład Tubular Rail oferuje porzucenie szyny jako takiej i stosowanie tylko okresowo rozmieszczonych wsporników pierścieniowych.

Realizacja

M-Bahn w Berlinie

Pierwszy publiczny system mugoli (M-Bahn) został zbudowany w Berlinie w latach 80.

Droga o długości 1,6 km łączyła 3 stacje metra od węzła kolejowego Gleisdreieck do terenów wystawowych Potsdamer Strasse. Po długich próbach droga została otwarta dla ruchu pasażerskiego 28 sierpnia 1989 roku. Podróż była bezpłatna, samochody były kontrolowane automatycznie bez kierowcy, droga pracowała tylko w weekendy. W rejonie, w którym zbliżała się droga, miała ona prowadzić masową budowę. Droga została zbudowana na podkładzie dawnej linii metra U2, gdzie ruch został przerwany z powodu podziału Niemiec i zniszczenia podczas wojny. 18 lipca 1991 r. Linia rozpoczęła działalność komercyjną i jest objęta systemem metra w Berlinie.

Po zniszczeniu muru berlińskiego populacja Berlina faktycznie podwoiła się i konieczne było połączenie sieci transportowych Wschodu i Zachodu. Nowa droga przerwała ważną linię metra, a miasto musiało zapewnić duży ruch pasażerski. 13 dni po oddaniu do użytku, 31 lipca 1991 r., Gmina podjęła decyzję o demontażu drogi magnetycznej i przywróceniu metra. 17 września droga została rozebrana, a później metro zostało przywrócone.

Birmingham

Szybki autobus mugolski kursował z lotniska w Birmingham do najbliższego dworca kolejowego w latach 1984-1995. Długość trasy wynosiła 600 m, a odstęp między zawieszeniami wynosił 1,5 cm. Droga, która pracowała przez 10 lat, została zamknięta z powodu skarg pasażerów na niedogodności i została zastąpiona tradycyjną kolejką jednoszynową.

Szanghaj

Awaria pierwszej mugolskiej drogi w Berlinie nie powstrzymała niemieckiej firmy Transrapid, spółki zależnej Siemens AG i ThyssenKrupp, od kontynuowania badań, a później firma otrzymała zamówienie od chińskiego rządu na budowę szybkiej (450 km / h) mugolskiej autostrady z lotniska Shanghai Pudong do Szanghaj Droga została otwarta w 2002 roku, jej długość wynosi 30 km. W przyszłości planowane jest rozszerzenie go na drugi koniec miasta na stare lotnisko Hongqiao i dalej na południowy zachód do Hangzhou, po czym jego całkowita długość powinna wynosić 175 km.

Japonia

W Japonii droga testowana jest w pobliżu prefektury Yamanashi przy użyciu technologii JR-Maglev. Prędkość osiągnięta podczas testów z MLX01-901 z pasażerami 2 grudnia 2003 r. Wyniosła 581 km / h.

Tam, w Japonii, nowy utwór został oddany do użytku komercyjnego podczas otwarcia Expo 2005 w marcu 2005 roku. Linia Linimo (Nagoya) o długości 9 km składa się z 9 stacji. Minimalny promień wynosi 75 m, maksymalne nachylenie wynosi 6%. Silnik liniowy umożliwia przyspieszenie pociągu do 100 km / hw kilka sekund. Linia obsługuje obszar przylegający do obiektu, Uniwersytet Aichi i niektóre części Nagakute. Pociągi produkowane przez Chubu HSST Development Corp.

Istnieją dowody na to, że powyższe japońskie firmy budują podobną linię w Korei Południowej.

Japonia uruchomi pociąg z poduszką magnetyczną

Japonia planuje uruchomienie ultraszybkiego pociągu z poduszką magnetyczną w roku podatkowym 2025. Według AFP budowa linii i pociągów będzie kosztować około 45 miliardów dolarów.

Pociąg skorzysta technologia lewitacji magnetycznej (czasami nazywany mugolem). Pole magnetyczne pozwala kompozycji, pomimo grawitacji Ziemi, wzbić się ponad linię i dzięki temu ruchowi jest znacznie szybszy niż zwykły pociąg.

Jedyna na świecie działająca pasażerska linia kolejowa lewitacji magnetycznej znajduje się w Szanghaju i ma długość 30,5 kilometra. Pociąg jedzie wzdłuż niego z prędkością 430 kilometrów na godzinę.

290-kilometrowa japońska linia połączy Tokio z dotychczas nieokreślonym obszarem w środkowej Japonii. Oczekuje się, że pociągi z liniowym silnikiem elektrycznym osiągną prędkość około 500 kilometrów na godzinę.

Budowa linii zostanie podjęta przez Central Japan Railway Co. (JR Central), który już w 2003 roku przetestował technologię lewitacji magnetycznej. Doświadczony zespół ustanowił światowy rekord prędkości pociągu: 581 kilometrów na godzinę. Przypomnijmy, że rekord prędkości pociągu kolei konwencjonalnej należy do Francji - 574,8 km na godzinę.

Firma wyda na projekt około 45 miliardów dolarów. Początkowo oczekiwano, że rząd częściowo dotuje budowę linii, ale nadzieje te nie zostały zrealizowane, w wyniku czego firma znajdzie środki, zwiększając swój dług długoterminowy. Jr-maglev

JR-Maglev wykorzystuje zawieszenie elektrodynamiczne z magnesami nadprzewodzącymi (EDS), instalowanymi zarówno w pociągu, jak i na torze. W przeciwieństwie do niemieckiego systemu Transrapid (linia operacyjna z Szanghaju do lotniska w Szanghaju w Chinach) JR-Maglev nie stosuje schematu jednoszynowego: pociągi poruszają się w kanale między magnesami. Taki schemat pozwala rozwijać wyższe prędkości, zapewnia większe bezpieczeństwo pasażerów w przypadku ewakuacji i łatwość obsługi.

Ruch magleva wynika z silnika liniowego.

W przeciwieństwie do zawieszenia elektromagnetycznego (EMS), pociągi utworzone przy użyciu technologii EDS wymagają dodatkowych kół podczas jazdy z małą prędkością (do 150 km / h). Po osiągnięciu określonej prędkości koła są oddzielane od podłoża, a pociąg „leci” w odległości kilku centymetrów od powierzchni. W razie wypadku koła umożliwiają również łagodniejsze zatrzymanie pociągu. Jednak kosztem budowy i eksploatacji systemu EDS wdrożonego przez JR-Maglev jest droższy niż systemy EMS Transrapid.

Do hamowania w trybie normalnym stosuje się hamulce elektrodynamiczne. W sytuacjach awaryjnych pociąg jest wyposażony w chowane hamulce aerodynamiczne i tarczowe na wózkach.

Na linii w Yamanashi testuje się kilka pociągów o różnych kształtach owiewki nosa: od zwykłego szpiczastego do prawie płaskiego, o długości 14 metrów, zaprojektowanego w celu pozbycia się głośnej bawełny, która towarzyszy pociągowi wjeżdżającemu do tunelu z dużą prędkością. Pociąg mugoli może być w pełni sterowany komputerowo.Kierowca monitoruje działanie komputera i odbiera obraz ścieżki przez kamerę wideo (kabina kierowcy nie ma okien przednich).

Chińczycy przeciwko „drodze przyszłości”

Mieszkańcy Szanghaju wyszli z masowymi protestami przeciwko lokalnej dumie - wyjątkowej kolei z poduszką magnetyczną, której pociągi wydają się latać w powietrzu.

Co więcej, to nie na wpół głodni robotnicy wyszli na ulice, ale raczej zamożni przedstawiciele klasy średniej. Naruszili krajowy zakaz demonstracji i skandowali: „Uratuj dzieci, oprzyj się promieniowaniu!”

Potężne magnesy zawieszają pociąg nad peronem i pchają go do przodu z prędkością do 430 kilometrów na godzinę. Za uruchomienie pierwszej trasy zapłacono 1,4 miliarda dolarów - z lotniska na obrzeża miasta, a teraz w Szanghaju postanowiono przedłużyć tę drogę o kolejne 30 kilometrów przez miasto.

„Czujemy się jak w kuchence mikrofalowej, nasze domy uległy deprecjacji, pośrednicy handlu nieruchomościami nie chcą się z nami kontaktować, gdy dowiadują się, że nasze domy znajdują się w pobliżu trasy pociągu”, narzekają Chińczycy, których domy były w pobliżu „drogi przyszłości” „ Według nich autostrada emituje silny promieniowanie elektromagnetyczne.

„Kolej przyszłości” powstała w Niemczech i wcześniej wywołała protesty mieszkańców Szanghaju. Ale tym razem władze, wystraszone demonstracjami, które grożą przelaniem się w poważne zamieszki, obiecały poradzić sobie z pociągami. Aby zatrzymać demonstracje na czas, urzędnicy zawiesili nawet kamery wideo w miejscach, gdzie najczęściej miały miejsce masowe protesty. Chiński tłum jest bardzo zorganizowany i mobilny, może zebrać się w ciągu kilku sekund i zamienić w demonstrację z hasłami.

Są to największe występy ludowe w Szanghaju od antyjapońskich marszów w 2005 roku. To nie pierwszy protest wywołany przez chińską troskę o pogarszające się otoczenie. Latem ubiegłego roku tysiące demonstrantów zmusiły rząd do odroczenia budowy kompleksu chemicznego.

Komentarz

Według ekologów WWF największym zagrożeniem ze strony pociągów z poduszką magnetyczną jest tzw. Zanieczyszczenie hałasem. Hałas tych pociągów jest znacznie bardziej nieprzyjemny i irytujący niż hałas pociągów konwencjonalnych lub pociągów. Ciągły pobyt w obszarze tego hałasu powoduje uczucie niepokoju, niepewności, irytacji. Wszelkie dźwięki w ten czy inny sposób działają na ludzi denerwująco, a szczególnie na to podkreślają eksperci. Problemy z promieniowaniem, magnetycznym lub termicznym, zwykle nie są obserwowane, ponieważ takie pociągi kursują na krótkich dystansach iw dużych odstępach czasu.

Zobacz także: Silnik magnetyczny Minato