SZUKAJ

Pociągi na poduszkach magnetycznych - czy transport przyszłości? Jak działa magnetyczny pociąg poduszkowy?

Od tego momentu minęło ponad dwieście lat,kiedy ludzkość wymyśliła pierwsze lokomotywy. Do tej pory transport lądowy przewożący pasażerów i ciężkie ładunki za pomocą elektryczności i oleju napędowego jest bardzo powszechny.

Warto wspomnieć, że przez te wszystkie lata inżynierowie-wynalazcy aktywnie pracowali nad stworzeniem alternatywnych metod przemieszczania. Rezultatem ich pracy były pociągi na poduszkach magnetycznych.

Historia wyglądu

Sam pomysł tworzenia pociągów na poduszkach magnetycznychaktywnie rozwijany na początku XX wieku. Jednak, aby wdrożyć ten projekt w tym czasie z wielu powodów i nie powiodło się. Produkcja takiego pociągu rozpoczęła się dopiero w 1969 r. Wtedy to na terytorium Niemiec zaczęto układać tor magnetyczny, który miał przepuścić nowy pojazd, który następnie nazwano pociągiem-maglevem. Został uruchomiony w 1971 roku. Pierwszy pociąg maglev, zwany "Transrapid-02", minął ślad magnetyczny.

magnetyczne pociągi poduszkowe

Interesujący jest fakt, że niemieccy inżynierowiewykonał alternatywny pojazd na podstawie tych zapisów pozostawionych przez naukowca Hermanna Kempera, który w 1934 r. otrzymał patent potwierdzający wynalazek magnetoplanu.

"Transrapid-02" trudno jest wywołać bardzo szybko. Mógł podróżować z maksymalną prędkością 90 kilometrów na godzinę. Niski był i jego pojemność - tylko cztery osoby.

W 1979 roku stworzył bardziej zaawansowany model magleva. Ten pociąg, zwany "Transrapidem-05", mógł już przewozić sześćdziesięciu ośmiu pasażerów. Podróżował wzdłuż linii w Hamburgu, którego długość wynosiła 908 metrów. Maksymalna prędkość, jaką wytyczył ten pociąg, wynosiła siedemdziesiąt pięć kilometrów na godzinę.

W tym samym roku 1979 w Japonii wydano kolejny model magleva. Nazywało się to ML-500. Japoński pociąg na poduszce magnetycznej rozwinął prędkość do pięciuset siedemnastu kilometrów na godzinę.

Konkurencyjność

Szybkość, z jaką pociągi mogą się rozwijaćpoduszki magnetyczne, można porównać do prędkości samolotu. W związku z tym ten rodzaj transportu może stać się poważnym konkurentem dla dróg lotniczych, które działają w odległości do tysięcy kilometrów. Powszechne stosowanie maglewów jest utrudnione przez fakt, że nie mogą poruszać się po tradycyjnych torach. Pociągi na poduszkach magnetycznych muszą budować specjalne autostrady. A to wymaga dużych inwestycji kapitału. Uważa się również, że pole magnetyczne stworzone dla maglevów może niekorzystnie wpływać na ludzkie ciało, co niekorzystnie wpłynie na zdrowie kierowcy i mieszkańców regionów położonych w pobliżu takiej trasy.

Zasada działania

Pociągi na poduszkach magnetycznych sąspecjalny rodzaj transportu. Podczas ruchu, maglev jakby unosił się nad torami, nie dotykając go. Wynika to z faktu, że pojazd jest kontrolowany przez siłę sztucznie wytworzonego pola magnetycznego. Podczas ruchu maglev nie ma tarcia. Siłą hamowania w tym przypadku jest opór aerodynamiczny.

Japoński magnetyczny pociąg poduszkowy

Jak to działa? Wiemy o podstawowych właściwościach magnesów z każdej lekcji fizyki szóstej klasy. Jeśli dwa magnesy zostaną przyniesione do siebie przez bieguny północne, wtedy będą odpychać. Powstaje tak zwana poduszka magnetyczna. Podczas łączenia różnych biegunów magnesy będą przyciągane do siebie. Ta raczej prosta zasada leży u podstaw ruchu pociągu maglev, który dosłownie przesuwa się w powietrzu w niewielkiej odległości od szyn.

Obecnie opracowano już dwie technologie, za pomocą których aktywowana jest magnetyczna poduszka lub zawieszenie. Trzeci jest eksperymentalny i istnieje tylko na papierze.

Zawieszenie elektromagnetyczne

Ta technologia nazywa się EMS. Opiera się na sile pola elektromagnetycznego, zmieniając się w czasie. Powoduje lewitację (unoszenie się w powietrzu) ​​magleva. Dla ruchu pociągu w tym przypadku konieczne jest posiadanie szyn T, które są wykonane z przewodnika (zwykle z metalu). Ta operacja systemu jest podobna do zwykłej kolei. Jednak w pociągu, zamiast zestawów kołowych, zainstalowane są magnesy nośne i prowadzące. Są one umieszczone równolegle do stojanów ferromagnetycznych umieszczonych wzdłuż krawędzi środnika w kształcie litery T.

poduszka magnetyczna

Główną wadą technologii EMS jestKonieczność kontrolowania odległości między stojanem a magnesami. I to pomimo faktu, że zależy to od wielu czynników, w tym od niestałej natury interakcji elektromagnetycznych. Aby uniknąć nagłego zatrzymania pociągu, zainstalowane są specjalne baterie. Są w stanie ładować liniowe generatory wbudowane w magnesy odniesienia, a więc wystarczająco długo, aby wspierać proces lewitacji.

Hamowanie pociągów tworzone na podstawie technologiiEMS, zapewnia synchroniczny silnik liniowy o niskim przyspieszeniu. Jest on reprezentowany przez magnesy podtrzymujące, a także drogę, nad którą wznosi się maglev. Prędkość i pochylenie kompozycji można kontrolować zmieniając częstotliwość i siłę generowanego prądu przemiennego. Aby zwolnić kurs, wystarczy zmienić kierunek fal magnetycznych.

Zawieszenie elektrodynamiczne

Istnieje technologia, w której ruchMaglev występuje, gdy wchodzą w interakcje dwa pola. Jeden z nich powstaje w liniowcu autostrady, a drugi - w pociągu. Ta technologia nazywa się EDS. Opiera się na japońskim pociągu na magnetycznej poduszce JR-Maglev.

pociąg maglev

System ten różni się od EMS, w którym stosowane są magnesy konwencjonalne, do których cewki zasilane są prądem elektrycznym tylko po przyłożeniu mocy.

Technologia EDS implikuje stałedostawa energii elektrycznej. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy zasilanie jest odłączone. W cewkach takiego układu zainstalowane jest chłodzenie kriogeniczne, które oszczędza znaczne ilości energii elektrycznej.

Zalety i wady technologii EDS

Pozytywna strona systemu działazawieszenie elektrodynamiczne, to jego stabilność. Nawet niewielka redukcja lub wzrost odległości pomiędzy magnesami i wstęgą jest kontrolowany przez siły odpychania i przyciągania. Pozwala to na pozostawienie systemu w niezmienionym stanie. Dzięki tej technologii nie ma potrzeby instalowania elektroniki do monitorowania. Do regulacji odległości między materiałem a magnesami nie są potrzebne żadne urządzenia.

Technologia EDS ma pewne wady. Tak więc siła, wystarczająca do lewitacji kompozycji, może powstawać tylko z dużą prędkością. Dlatego maglevy są wyposażone w koła. Zapewniają ich ruch z prędkością do 100 kilometrów na godzinę. Inną wadą tej technologii jest siła tarcia występująca z tyłu i z przodu magnesów odpychających przy małej prędkości.

Ze względu na silne pole magnetyczne w przekroju,przeznaczone dla pasażerów, konieczne jest zainstalowanie specjalnej ochrony. W przeciwnym razie osoba z elektronicznym stymulatorem serca nie może podróżować. Ochrona jest również potrzebna w przypadku nośników magnetycznych (karty kredytowe i HDD).

Opracowana technologia

Trzeci system, który jest obecnieistnieje tylko na papierze, jest użycie w wersji EDS magnesów trwałych, które do aktywacji nie potrzebują mocy. Do niedawna uważano, że to niemożliwe. Naukowcy byli przekonani, że magnesy trwałe nie mają takiej mocy, która może powodować lewitację pociągu. Jednak problem ten został uniknięty. Aby go rozwiązać, magnesy zostały umieszczone w "szeregu Halbacha". Ten układ prowadzi do powstania pola magnetycznego, a nie pod masywem, ale ponad nim. Pomaga to utrzymać lewitację kompozycji, nawet przy prędkości około pięciu kilometrów na godzinę.

japonia pociąg na poduszce magnetycznej
Projekt nie został jeszcze praktycznie wdrożony. Wynika to z wysokich kosztów tablic wykonanych z magnesów trwałych.

Zalety mugoli

Najbardziej atrakcyjna strona pociągów doPoduszka magnetyczna to perspektywa uzyskania wysokich prędkości, które pozwolą maglowi w przyszłości na konkurowanie nawet z samolotami odrzutowymi. Ten rodzaj transportu jest dość ekonomiczny pod względem zużytej energii elektrycznej. Niskie koszty i jego działanie. Staje się to możliwe z powodu braku tarcia. Zadowolenie i niski poziom hałasu maglevów, które pozytywnie wpłyną na sytuację ekologiczną.

Wady

Negatywna strona maglevów teżduża suma niezbędna do ich stworzenia. Wysokie koszty i utrzymanie toru. Ponadto, w przypadku tego rodzaju transportu wymagany jest złożony system ścieżek i ultraprecyzyjnych przyrządów kontrolujących odległość między tkaniną a magnesami.

Realizacja projektu w Berlinie

W stolicy Niemiec w latach 80.Otwarcie pierwszego systemu typu mugolskiego o nazwie M-Bahn. Długość płótna wynosiła 1,6 km. W weekendy między trzema stacjami metra płynął magnetyczny pociąg. Pasaż dla pasażerów był bezpłatny. Po upadku muru berlińskiego ludność miasta niemal się podwoiła. Konieczne było stworzenie sieci transportowych z możliwością zapewnienia wysokiego ruchu pasażerskiego. Dlatego w 1991 r. Płótno magnetyczne zostało rozebrane, a na jego miejsce rozpoczęto budowę metra.

Birmingham

W tym niemieckim mieście maglev o niskiej prędkości był podłączony w latach 1984-1995. lotnisko i dworzec kolejowy. Długość ścieżki magnetycznej wynosiła tylko 600 m.

Maglev Szanghaj

Droga działała przez dziesięć lat i została zamknięta z powodu licznych skarg pasażerów na występujące niedogodności. Następnie transport jednotorowy zastąpił maglev na tej stronie.

Shanghai

Powstała pierwsza droga magnetyczna w Berlinieniemiecka firma Transrapid. Awaria projektu nie odstraszyła twórców. Kontynuowali badania i otrzymali zlecenie od chińskiego rządu, który postanowił zbudować trasę maglev w kraju. Szanghajskie i Pudong Airport łączyły ten szybki (do 450 km / h) sposób.
Drogę o długości 30 km otwarto w 2002 r. W planach na przyszłość - jej przedłużenie do 175 km.

Japonia

W 2005 roku wystawa Expo-2005 odbyła się w tym kraju. Do jego otwarcia uruchomiono obwód magnetyczny o długości 9 km. Na linii jest dziewięć stacji. Maglev służy terytorium, które sąsiaduje z miejscem wystawy.

maglev w rosji

Maglevs są uważane za transport przyszłości. Już w 2025 r. Planowane jest otwarcie nowej trasy o bardzo dużej prędkości w kraju takim jak Japonia. Pociąg z poduszką magnetyczną przewiezie pasażerów z Tokio do jednej z dzielnic centralnej części wyspy. Jego prędkość wyniesie 500 km / h. Aby zrealizować projekt, potrzeba około czterdziestu pięciu miliardów dolarów.

Federacja Rosyjska

Planowane jest stworzenie pociągu dużych prędkościRZD. Do 2030 roku maglev w Rosji połączy Moskwę i Władywostok. Trasa do 9300 km pasażerów pokona w ciągu 20 godzin. Prędkość pociągu na poduszce magnetycznej będzie wynosić do pięciuset kilometrów na godzinę.

  • Ocena: