Магнитная подушка принцип действия - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Магнитная подушка принцип действия

Поезд на магнитной подушке

1. Назначение

Поезд на магнитной подушке или маглев (от англ. magnetic levitation, т.е. «maglev» – магнитоплан) – это поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами, предназначенный для перевозки людей (рис. 1). Относиться к технике пассажирского транспорта. В отличие от традиционных поездов, в процессе движения он не касается поверхности рельса [2.1].

Рис. 1. Шанхайский поезд на магнитной подушке «Трансрапид» (технология EMS) [2.1]

2. Основные части (устройство) и их назначение

Существуют разные технологические решения в разработке данной конструкции (см. п.6). Рассмотрим принцип действия магнитной подушки поезда «Трансрапид» на электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS) (рис. 2).

Электронно-управляемые электромагниты (1) прикреплены к металлической «юбке» каждого вагона. Они взаимодействуют с магнитами на нижней стороне специального рельса (2), в результате чего поезд зависает над рельсом. Другие магниты обеспечивают боковое выравнивание. Вдоль пути уложена обмотка (3), которая создает магнитное поле, приводящее поезд в движение (линейный двигатель).

Рис. 2. Устройство магнитной подушки поезда «Трансрапид» (технология EMS) [1.1]

3. Принцип действия

В основе принципа действия поезда на магнитном подвесе лежат следующие физические явления и законы:

явление и закон электромагнитной индукции М. Фарадея

В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, согласно которому изменение магнитного потока внутри проводящего контура возбуждает в этом контуре электрический ток даже при отсутствии в контуре источника питания. Оставленный Фарадеем открытым вопрос о направлении индукционного тока вскоре решил российский физик Эмилий Христианович Ленц.

Рассмотрим замкнутый круговой токопроводящий контур без подключенной батареи или иного источника питания, в который северным полюсом начинают вводить магнит. Это приведет к увеличению магнитного потока, проходящего через контур, и, согласно закону Фарадея, в контуре возникнет индуцированный ток. Этот ток, в свою очередь, согласно закону Био-Савара будет генерировать магнитное поле, свойства которого ничем не отличаются от свойств поля обычного магнита с северным и южным полюсами. Ленцу как раз и удалось выяснить, что индуцированный ток будет направлен таким образом, что северный полюс генерируемого током магнитного поля будет ориентирован в сторону северного полюса вдвигаемого магнита. Поскольку между двумя северными полюсами магнитов действуют силы взаимного отталкивания, наведенный в контуре индукционный ток потечет именно в таком направлении, что будет противодействовать введению магнита в контур. И это лишь частный случай, а в обобщенной формулировке правило Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его первопричине.

Правило Ленца сегодня как раз и используется в поезде на магнитной подушке. Под днищем вагона такого поезда смонтированы мощные магниты, расположенные в считанных сантиметрах от стального полотна (рис. 3). При движении поезда магнитный поток, проходящий через контур полотна, постоянно меняется, и в нем возникают сильные индукционные токи, создающие мощное магнитное поле, отталкивающее магнитную подвеску поезда (аналогично тому, как возникают силы отталкивания между контуром и магнитом в вышеописанном опыте). Сила эта настолько велика, что, набрав некоторую скорость, поезд буквально отрывается от полотна на несколько сантиметров и, фактически, летит по воздуху [2.4].

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых полюсов магнитов и, наоборот, притягивания разных полюсов. Создатели поезда «Трансрапид» (рис.1) приме­нили неожиданную схему магнитной подвески. Они использовали не от­талкивание одноимённых полюсов, а притягивание разноимённых. Подвесить груз над магнитом несложно (эта система устойчива), а под магни­том — практически невозможно. Но если взять управляемый электромаг­нит, ситуация меняется. Система кон­троля сохраняет величину зазора между магнитами постоянной в несколько миллиметров (рис. 3). При увели­чении зазора система повышает си­лу тока в несущих магнитах и таким образом «подтягивает» вагон; при уменьшении — понижает силу тока, и зазор увеличивается. Схема облада­ет двумя серьёзными преимущества­ми. Путевые магнитные элементы защищены от погодных воздейст­вий, а их поле существенно слабее за счёт малого зазора между путём и составом; оно требу­ет токов гораздо меньшей силы. Сле­довательно, поезд такой конструкции оказывается гораздо более эконо­мичным [1.1].

Рис. 3. Принцип левитации поезда на магнитном подвесе (технологияEMS)

Движение поезда вперед осуществляется линейным двигателем. Такой двигатель имеет ротор и статор, растянутые в полосы (в обычном электромоторе они свёр­нуты в кольца). Обмотки статора включаются поочерёдно, создавая бе­гущее магнитное поле. Статор, укреп­лённый на локомотиве, втягивается в это поле и движет весь состав (рис. 4, 5). [1.1, 1.3]. Ключевым элементом технологии является смена полюсов на электромагнитах путем попеременной подачи и снятия тока с частотой 4000 раз в секунду. Зазор между статором и ротором для получения надежной работы не должен превышать пяти миллиметров. Это труднодостижимо из-за свойственной всем типам монорельсовых дорог, кроме дорог с боковой подвеской, раскачки вагонов во время движения, особенно при прохождении поворотов. Поэтому необходима идеальная путевая инфраструктура.

Устойчивость системы обеспечивается автоматическим регулированием тока в обмотках намагничивания: датчики постоянно замеряют расстояние от поезда до пути и соответственно ему меняется напряжение на электромагнитах (рис. 3) [2.6]. Сверхбыстродействующие системы управления контролировать зазор между дорогой и поездом.

а

Рис. 4. Принцип движения поезда на магнитном подвесе (технология EMS)

Единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления.

Рис. 5. Схема движения поезда на магнитной подвеске (технология EMS) [1.1]

Итак, схема движения поезда на магнитной подвеске: под вагоном установлены несущие электромагниты, а на рельсе — катушки линейного электродвигателя. При их взаимодействии возникает сила, которая приподнимает вагон над дорогой и тянет его вперёд. Направление тока в обмотках непрерывно меняется, переключая магнитные поля по мере движения поезда [1.1].

Несущие магниты питаются от бортовых аккумуляторов (рис.4), которые подзаряжаются на каждой станции. Ток на линейный электродвигатель, разгоняющий поезд до самолётных скоростей, подаётся только на том участке, по которому идёт поезд (рис. 6 а). Достаточно сильное магнитное поле состава будет наводить ток в путевых обмотках, а те, в свою очередь, — создавать магнит­ное поле.

Рис. 6. а Принцип движения поезда на магнитной подушке

Туда, где поезд увеличивает скорость или идет в гору, энергия подается с большей мощностью. Если нужно затормозить или ехать в обратном направлении, магнитное поле меняет вектор [2.2].

Ознакомьтесь с видеофрагментами «Закон электромагнитной индукции», «Электромагнитная индукция» «Опыты Фарадея».

Рис. 6. б Кадры из видеофрагментов «Закон электромагнитной индукции», «Электромагнитная индукция» «Опыты Фарадея».

Левитация. Создание эффекта магнитной подушки

Силовое электромагнитное устройство
для создания эффекта магнитной подушки ( левитации)

Приводимая схема относится к области электротехники, а именно к способу создания электромагнитной силы, имеющей строго определённый вектор действия с помощью предлагаемого электромагнитного устройства. Известны электромагнитные подвесы, использующие силу магнитного притяжения или отталкивания для создания удерживающей силы ( магнитной подушки ) например в схемах поездов на магнитном подвесе ( см. В. А. Дзензерский, В. И. Омельянченко и др. “Высокоскоростной магнитный транспорт с электродинамической левитацией”, Киев, ” Наукова думка” 2001г.) В подобных схемах электромагниты создающие эффект электромагнитной подушки расположены так, при их взаимодействии образуется зазор между полюсами движущегося объекта (электромагнита ) и стационарно расположенного неподвижного короткозамкнутого контура электромагнита или металлического немагнитного листа изготовленного из алюминия или меди. Такое расположение электромагнитов требует большого количества участвующих в движении подвижного объекта стационарных магнитов, больших затрат мощностей электроэнергии, сложной схемы управления подвижным объектом.
Задачей предлагаемой схемы устройства является усовершенствование конструктивных схем создающих эффект действия силы, имеющей строго определённое направление.
Предлагаемая конструкция состоит из двух электрических цепей постоянного тока. Первая цепь включает в себя в простейшем случае: низковольтный источник питания в качестве которого могут быть использована
например униполярная машина, генерирующие большие токи при малых напряжениях; выключатель; соединительные провода (шины); прямоугольный профиль 4, изготовленный из немагнитного листа (медь) с хорошей проводимостью, имеющий изоляцию, расположенный в зазоре магнитопровода второй цепи. Вторая электрическая цепь в простейшем случае включает в себя: источник питания постоянного тока ; выключатель; соединительные провода; электромагнит, состоящий из: катушки с обмоткой 1, большого П-образного магнитопровода 2, изготовленного из ферромагнитного материала толщиной 0,3-0,5мм, двух малых П-образных монолитных магнитопроводов 6, изготовленных из ферромагнитного материала и двух разводящих магнитопроводов 5 с ферромагнитными стержнями 3 находящимися в отверстиях соответствующего диаметра в корпусе из диамагнетика. Возможна другая конструкция разводящих магнитопроводов с более выгодной разводящей
конфигурацией. Зазоры между стержнями двух разных направлений должны быть достаточной толщины способной предотвратить попадания и распространение магнитного поля катушки электромагнита 1 по стержням, по которым распространяется магнитное поле прямоугольного проводника 4. Стержни в разводящем магнитопроводе расположены на двух перпендикулярных гранях разводящего магнитопровода, – одни из них находятся в плоскости распространения магнитного поля катушки электромагнита 1 , вторые в плоскости распространения магнитного поля прямоугольного проводника 4 .
На фиг. ФI показана принципиальная схема силового электромагнитного устройства с конфигурацией магнитных полей.
На фиг. ФII показана конструкция разводящего магнитопровода. ( см. на второй странице )
Работа силового электромагнитного устройства осуществляется следующим образом: электрический ток от источника постоянного тока, попадая на обмотку катушки электромагнита 1 создаёт магнитное поле. Силовые линии магнитного поля катушки замыкаются через П-образный магнитопровод 2, ферромагнитные стержни 3 небольшого диаметра, расположенные в разводящих магнитопроводах 5 и прямоугольный проводник 4 на себя. Изолированный прямоугольный проводник 4, по которому течёт постоянный ток Jпр. выполнен из диамагнитного материала с хорошей проводимостью. Он находится в зазоре между разводящими магнитопроводами 5, вплотную прилегающими к его изоляции. Смежными сторонами разводящие магнитопроводы 5 вплотную прилегают к П-образному магнитопроводу. Магнитное поле, созданное катушкой электромагнита 1 воздействует на прямоугольный проводник 4 по которому течёт постоянный ток. В результате в нём возникает сила Ампера.
В обмотке электромагнита w витков и по ним течёт ток Jоб. Считаем, что зазоры между соприкасающимися частями участков П-образного магнитопровода, разводящими магнитопроводами и изоляцией прямоугольной пластины отсутствуют. Рассмотрим обобщённую магнитную цепь, где выделены участки: участок 1 ( L1 , S1 ) магнитопровода; участок 2 ( L2, S2) – магнитопровода; участок 3 ( L3 , S3 ) – магнитопровода ( ферромагнитные штыри ); участок 4 ( L4 , S4 ) – магнитопровода, длина которого равна толщине прямоугольного проводника. Обозначим средние значения магнитной индукции и напряжённости магнитного поля на отдельных участках магнитопроводов и в прямоугольном проводнике соответственно: на участке 1 – H1 и B1; на участке 2 – H2 и B2; на участке 3 – H3 и B3; на участке 4 – Н4 и В4 . Магнитными полями рассеяния пренебрегаем, поэтому:

Читайте также:  Как самому сделать буржуйку в домашних условиях

B1хS1 = B2хS2 = B3хS3 = В4хS4 = Ф1

По закону полного тока для контура средней силовой линии имеем:

H1хL1+2H2хL2+2H3хL3+H4хL4 =w х Iоб.

Так как Н=B/µ;, то уравнение можно записать в виде:
(B1хL1 + 2хB2х L2 + 2хB3хL3)х к1/µ1 + В4хL4 /µ2 = w х Iоб,

где:
µ1 – магнитная проницаемость материала стали участков
1, 2, 3;
µ2 – магнитная проницаемость материала на участке 4;
к1 – коэффициент заполнения стали на участке 1, 2, 3;
S1 –площадь поперечного сечения участка 1;
S2 – площадь поперечного сечения участка 2;
S3 – площадь поперечного сечения участка 3;
S4 – площадь поперечного сечения участка 4;
B1 – магнитная индукция на участке 1;
B2- магнитная индукция на участке 2;
В3 – магнитная индукция на участке 3;
В4 – магнитная индукция в прямоугольном проводнике;
w- число витков намагничивающей обмотки;
Iоб. – сила тока в намагничивающей обмотке.
Отсюда можно найти величину индукции действующей на прямоугольный проводник 1:

В4 =(w хIоб – (Н1хL1+2хН2хL2+2хН3хL3)хк1) х µ2/L4

Сила Ампера возникающая при этом в прямоугольном проводнике будет равна:
• F =B4 х Iпр.х L , где:
F – сила Ампера в прямоугольном проводнике,
B4 – магнитная индукция в прямоугольном проводнике,
Iпр. – сила тока в прямоугольном проводнике.
L – длина участка прямоугольного проводника находящегося в магнитном поле.
Прямоугольный проводник сам создаёт магнитное поле, поскольку по нему течёт постоянный электрический ток. Векторы напряжённости и индукции этого магнитного поля будут иметь вид замкнутых концентрических относительно проводника овальных фигур и распространяться через два малых П – образных магнитопровода 6 прилегающих к разводящим магнитопроводам 5. Малые П-образные магнитопроводы 6 собственно и служат для того чтобы удержать магнитное поле прямоугольного проводника 4 в своём объёме. Сила, уравновешивающая силу Ампера, в прямоугольном проводнике 4 всегда создаётся в результате действия магнитного поля проводника 4 на ферромагнитные домены магнитопровода прилегающие к нему, которые находятся под действием магнитного поля катушки 1 электромагнита и ориентированы им в направлении своего действия. Магнитное поле проводника 4 пытается развернуть домены в направлении своего действия, в результате чего происходит суммирование магнитных полей в П-образном магнитопроводе 5 и возникает сила уравновешивающая силу Ампера проводника 4. Для значительного уменьшения воздействия магнитного поля прямоугольного проводника на домены П-образного магнитопровода необходимо максимально развести пути распространения двух магнитных потоков: магнитного потока созданного катушкой электромагнита 1 и поля создаваемого прямоугольным проводником 4. Это осуществляется с помощью разводящих магнитопроводов 5, у которых пути распространения двух магнитных потоков разведены и изолированы друг от друга. Несмотря на это, некоторое воздействие на домены П- образного магнитопровода 5 со стороны магнитного поля прямоугольного проводника 4 всё же будет, но оно будет значительно меньше т. к. магнитное поле проводника 4 будет распространяться по пути с меньшими энергетическими затратами, т. е. через стержни разводящего магнитопровода 5, перпендикулярные стержням по которым будет распространяться магнитное поле катушки электромагнита 1. Поэтому сила Ампера, возникающая в прямоугольном проводнике 4 от воздействия на него поля катушки 1 не будет уравновешиваться в системе П- образный магнитопровод 2 – катушка 1.

Поезда на магнитных подушках – Маглев. Как работает? Рекорд скорости. Из серии “Перспективный высокоскоростной транспорт.”

Сделать ее заметнее в лентах пользователей или получить ПРОМО-позицию, чтобы вашу статью прочитали тысячи человек.

  • Стандартное промо
  • 3 000 промо-показов 49
  • 5 000 промо-показов 65
  • 30 000 промо-показов 299
  • Выделить фоном 49
  • Золотое промо
  • 1 час промо-показов 10 ЗР
  • 2 часa промо-показов 20 ЗР
  • 3 часa промо-показов 30 ЗР
  • 4 часa промо-показов 40 ЗР

Статистика по промо-позициям отражена в платежах.

Поделитесь вашей статьей с друзьями через социальные сети.

Ой, простите, но у вас недостаточно континентальных рублей для продвижения записи.

Получите континентальные рубли,
пригласив своих друзей на Конт.

Поезда на магнитных подушках – это транспорт будущего? Как работает поезд на магнитной подушке?

Уже более двухсот лет прошло с того момента, когда человечество изобрело первые паровозы. Однако до сих пор железнодорожный наземный транспорт, перевозящий пассажиров и тяжеловесные грузы при помощи силы электричества и дизельного топлива, весьма распространен.

Стоит сказать о том, что все эти годы инженеры-изобретатели активно работали над созданием альтернативных способов перемещения. Результатом их труда стали поезда на магнитных подушках.

Сама идея создать поезда на магнитных подушках активно разрабатывалась еще в начале двадцатого века. Однако воплотить данный проект в то время по ряду причин так и не удалось. К изготовлению подобного поезда приступили лишь в 1969 г. Именно тогда на территории ФРГ начали укладывать магнитную трассу, по которой должно было пройти новое транспортное средство, которое впоследствии назвали так: поезд-маглев. Запущено оно было в 1971 г. По магнитной трассе прошел первый поезд-маглев, который назывался «Трансрапид-02».

Интересен тот факт, что немецкие инженеры изготавливали альтернативное транспортное средство на основании тех записей, которые оставил ученый Герман Кемпер, еще в 1934 г. получивший патент, подтверждавший изобретение магнитоплана.

«Трансрапид-02» сложно назвать очень быстрым. Он мог перемещаться с максимальной скоростью в 90 километров в час. Низкой была и его вместимость – всего четыре человека.

В 1979 г. создали более усовершенствованную модель маглева. Этот поезд, носящий название «Трансрапид-05», мог перевозить уже шестьдесят восемь пассажиров. Перемещался он по линии, расположенной в городе Гамбурге, протяженность которой составляла 908 метров. Максимальная скорость, которую развивал этот поезд, была равна семидесяти пяти километрам в час.

В том же 1979 г. в Японии была выпущена другая модель маглева. Ее назвали «МЛ-500». Японский поезд на магнитной подушке развивал скорость до пятисот семнадцати километров в час.

Скорость, которую могут развить поезда на магнитных подушках, можно сравнить со скоростью самолетов. В связи с этим данный вид транспорта может стать серьезным конкурентом тем воздушным авиалиниям, которые работают на расстоянии до тысячи километров. Повсеместному применению маглевов препятствует тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. А это требует крупных вложений капитала. Считается также, что создаваемое для маглевов магнитное поле способно негативно влиять на организм человека, что отрицательно скажется на здоровье машиниста и жителей регионов, находящихся неподалеку от такой трассы.

Поезда на магнитных подушках представляют собой особую разновидность транспорта. Во время движения маглев словно парит над железнодорожным полотном, не касаясь его. Это происходит по той причине, что транспортное средство управляется силой искусственно созданного магнитного поля. Во время движения маглева отсутствует трение. Тормозящей силой при этом является аэродинамическое сопротивление.

Как же это работает? О том, какими базовыми свойствами обладают магниты, каждому из нас известно из уроков физики шестого класса. Если два магнита поднести друг к другу северными полюсами, то они будут отталкиваться. Создается так называемая магнитная подушка. При соединении различных полюсов магниты притянутся друг к другу. Этот довольно простой принцип и лежит в основе движения поезда-маглева, который буквально скользит по воздуху на незначительном расстоянии от рельсов.

В настоящее время уже разработано две технологии, при помощи которых приводится в действие магнитная подушка или подвес. Третья является экспериментальной и существует только на бумаге.

Читайте также:  Можно ли переносить кухню в жилую комнату?

Эта технология носит название EMS. В ее основе лежит сила электромагнитного поля, изменяющаяся во времени. Она и вызывает левитацию (подъем в воздухе) маглева. Для движения поезда в данном случае необходимы Т-образные рельсы, которые выполняются из проводника (как правило, из металла). Этим работа системы похожа на обычную железную дорогу. Однако в поезде вместо колесных пар установлены опорные и направляющие магниты. Их располагают параллельно ферромагнитным статорам, находящимся по краю Т-образного полотна.

Основным недостатком технологии EMS является необходимость контроля над расстоянием между статором и магнитами. И это при том, что оно зависит от множества факторов, в том числе и от непостоянной природы электромагнитного взаимодействия. Для того чтобы избежать внезапной остановки поезда, на нем устанавливаются специальные батареи. Они способны подзаряжать линейные генераторы, встроенные в опорные магниты, и тем самым достаточно долго поддерживать процесс левитации.

Торможение поездов, созданных на базе технологии EMS, осуществляет синхронный линейный двигатель низкого ускорения. Он представлен опорными магнитами, а также дорожным полотном, над которым парит маглев. Скорость и тягу состава можно регулировать изменением частоты и силы создаваемого переменного тока. Для замедления хода достаточно изменить направление магнитных волн.

Существует технология, при которой движение маглева происходит при взаимодействии двух полей. Одно из них создается в полотне магистрали, а второе – на борту состава. Эта технология получила название EDS. На ее базе построен японский поезд на магнитной подушке JR–Maglev.

Такая система имеет некоторые отличия от EMS, где применяются обычные магниты, к которым от катушек подводится электрический ток только при подаче питания.

Технология EDS подразумевает постоянное поступление электричества. Это происходит даже в том случае, если источник питания отключен. В катушках такой системы установлено криогенное охлаждение, позволяющее экономить значительные объемы электроэнергии.

Преимущества и недостатки технологии EDS

Положительной стороной системы, работающей на электродинамическом подвесе, является ее стабильность. Даже незначительное сокращение или увеличение расстояния между магнитами и полотном регулируется силами отталкивания и притяжения. Это позволяет системе находиться в неизменном состоянии. При данной технологии отсутствует необходимость в установке электроники для контроля. Не нужны и приборы для регулировки расстояния между полотном и магнитами.

Технология EDS имеет некоторые недостатки. Так, сила, достаточная для левитации состава, может возникнуть только на большой скорости. Именно поэтому маглевы оснащают колесами. Они обеспечивают их движение при скорости до ста километров в час. Еще одним недостатком данной технологии является сила трения, возникающая в задней и передней части отталкивающих магнитов при низком значении скорости.

Из-за сильного магнитного поля в секции, предназначенной для пассажиров, необходима установка специальной защиты. В противном случае человеку с электронным стимулятором сердца путешествовать запрещено. Защита нужна и для магнитных носителей информации (кредитных карточек и HDD).

Третьей системой, которая в настоящее время существует лишь на бумаге, является использование в варианте EDS постоянных магнитов, которые для активации не нуждаются в подаче энергии. Еще совсем недавно считалось, что это невозможно. Исследователи полагали, что у постоянных магнитов нет такой силы, которая способна вызвать левитацию поезда. Однако этой проблемы удалось избежать. Для ее решения магниты поместили в «массив Хальбаха». Подобное расположение приводит к созданию магнитного поля не под массивом, а над ним. Это способствует поддержанию левитации состава даже на скорости около пяти километров в час.

Практической реализации данный проект пока не получил. Это объясняется высокой стоимостью массивов, выполненных из постоянных магнитов.

Наиболее привлекательной стороной поездов на магнитной подушке является перспектива достижения ими высоких скоростей, которые позволят маглевам в будущем конкурировать даже с реактивными самолетами. Данный вид транспорта довольно экономичен по уровню потребляемой электроэнергии. Невелики расходы и на его эксплуатацию. Это становится возможным в связи с отсутствием трения. Радует и низкий шум маглевов, что положительно скажется на экологической обстановке.

Отрицательной стороной маглевов является слишком большая сумма, необходимая для их создания. Высоки расходы и на обслуживание колеи. Кроме того, для рассмотренного вида транспорта требуется сложная система путей и сверхточные приборы, контролирующие расстояние между полотном и магнитами.

Реализация проекта в Берлине

В столице Германии в 1980 годах состоялось открытие первой системы типа маглев под названием M-Bahn. Длина полотна составляла 1,6 км. Поезд на магнитной подушке курсировал между тремя станциями метро по выходным дням. Проезд для пассажиров был бесплатным. После падения Берлинской стены население города увеличилось практически вдвое. Потребовалось создание транспортных сетей, обладающих возможностью обеспечения высокого пассажиропотока. Именно поэтому в 1991 г. магнитное полотно было демонтировано, а на его месте началось строительство метро.

В этом германском городе низкоскоростной маглев соединял с 1984 по 1995 гг. аэропорт и железнодорожную станцию. Длина магнитного пути составляла всего 600 м.

Дорога проработала десять лет и была закрыта в связи с многочисленными жалобами пассажиров на существующие неудобства. Впоследствии монорельсовый транспорт заменил маглев на этом участке.

Первая магнитная дорога в Берлине была построена немецкой компанией Transrapid. Неудача проекта не отпугнула разработчиков. Они продолжили свои исследования и получили заказ от китайского правительства, которое решило возвести в стране трассу-маглев. Шанхай и аэропорт «Пудун» связал этот высокоскоростной (до 450 км/ч) путь.

Дорогу длиной в 30 км открыли в 2002 г. В планах на будущее – ее продление до 175 км.

В этой стране в 2005 г. прошла выставка Expo-2005. К ее открытию была введена в эксплуатацию магнитная трасса длиной 9 км. На линии располагается девять станций. Маглев обслуживает территорию, которая прилегает к месту проведения выставки.

Маглевы считаются транспортом будущего. Уже в 2025 г. планируется открыть новую сверхскоростную трассу в такой стране, как Япония. Поезд на магнитной подушке будет перевозить пассажиров из Токио в один из районов центральной части острова. Его скорость составит 500 км/ч. Для реализации проекта понадобится около сорока пяти миллиардов долларов.

Японский поезд-магнитоплан вновь побил рекорд скорости

Расстояние в 280 километров поезд будет преодолевать всего 40 минут

Японский поезд на магнитной подушке, или маглев, побил собственный рекорд скорости, разогнавшись до 603 км/ч в ходе испытаний вблизи Фудзиямы.

Предыдущий рекорд – 590км/ч – был поставлен им на прошлой неделе.

Компания JR Central, которой принадлежат эти составы, намеревается выпустить их на маршрут Токио-Нагоя к 2027 году.

Расстояние в 280 километров поезд будет преодолевать всего за 40 минут.

При этом, по словам руководства компании, возить пассажиров на максимальной скорости не будут: он будет разгоняться “лишь” до 505 км/ч. Но и это заметно выше, чем скорость самого быстрого на сегодняшний день японского поезда “Синкансэн”, покрывающего за час расстояние в 320 км.

Пассажирам рекорды скорости демонстрировать не будут, но 500 с лишним км/ч им хватит за глаза

Стоимость строительства скоростной магистрали до Нагои составит почти 100 млрд долларов, это объясняется тем, что более 80% пути будет пролегать по тоннелям.

Ожидается, что к 2045 году поезда маглев будут преодолевать расстояние от Токио до Осаки всего за час, сократив время в пути вдвое.

Понаблюдать за испытаниями сверхскоростного поезда собралось около 200 энтузиастов.

“У меня аж мурашки по коже, так хочется поскорее прокатиться на этом поезде, – заявила телекомпании NHK одна из зрительниц. – Для меня как будто открылась новая страница истории”.

“Чем быстрее движется поезд, тем более он устойчив, так что качество поездки на мой взгляд улучшилось”, – поясняет глава исследовательского отдела компании JR Central Ясукадзу Эндо.

Новые поезда выйдут на маршрут Токио-Нагоя к 2027 году

В Японии уже давно существует сеть высокоскоростных дорог на стальных рельсах “Синкансэн”. Однако инвестируя в новую технологию поездов на магнитной подушке, японцы надеются, что смогут экспортировать ее за рубеж.

Ожидается, что в ходе визита в США премьер-министр Японии Синдзо Абэ выступит с предложением помощи в строительстве высокоскоростной магистрали между Нью-Йорком и Вашингтоном.

Другие посты в рамках серии “Перспективный высокоростной транспорт” и “Перспективный местный транспорт” см:

Поезда на магнитной подушке: почему «транспорт будущего» не прижился

Поезда на магнитной подушке — это экологический чистый, бесшумный и быстрый транспорт. Они не могут слететь с рельсов и в случае неполадки способны безопасно остановиться. Но почему же такой транспорт не получил широкого распространения, и люди по-прежнему пользуется обычными электричками и поездами?

В 1980-е годы считалось, что поезда с магнитной левитацией (маглевы) это транспорт будущего, который уничтожит внутренние авиарейсы. Эти поезда могут перевозить пассажиров со скоростью 800 км/ч и не наносят практически никакого вреда окружающей среде.

Читайте также:  Какой теплый пол выбрать электрический или водяной

Маглевы способны ездить в любую погоду и не могут сойти со своего единственного рельса — чем дальше поезд отклоняется от путей, тем сильнее его толкает обратно магнитная левитация. Все маглевы двигаются с одинаковой частотой, поэтому не будет никаких неполадок с сигналами. Представьте себе, какой эффект оказали бы такие поезда на экономику и транспорт, если бы расстояние между отдаленными крупными городами преодолевалось за полчаса.

Но почему вы до сих пор не можете ездить по утрам на работу со сверхзвуковой скоростью? Концепт маглевов существует уже более века, еще с начала 1900-х было оформлено множество патентов, использующих эту технологию. Однако до наших дней дожило лишь три рабочие системы поездов на магнитной подушке, причем все они есть только в Азии.

Японский маглев. Фото: Yuriko Nakao/Reuters

До этого первый рабочий маглев появился в Великобритании: в период с 1984 по 1995 из аэропорта Бирмингема ходил шаттл AirLink. Маглев был популярным и дешевым транспортом, но его обслуживание обходилось очень дорого, поскольку некоторые запчасти были единичного производства и их было тяжело найти.

В конце 1980-х Германия тоже обратилась к этой идее: ее беспилотный поезд M-Bahn ездил между тремя станциями западного Берлина. Однако технологию левитирующих поездов решили отложить на потом, и линию закрыли. Ее производитель TransRapid проводил испытания маглевов до тех пор, пока в 2006 году на тренировочном полигоне в Латене не произошел несчастный случай, в котором погибло 23 человека.

Это происшествие могло поставить крест на немецких маглевах, если бы компания TransRapid не подписала до этого договор на строительство в 2001 году маглева для Шанхайского аэропорта. Сейчас этот маглев является самым быстрым электропоездом в мире, который ездит со скоростью 431 км/ч. С его помощью расстояние от аэропорта до бизнес-квартала Шанхая можно преодолеть всего за восемь минут. На обычном транспорте для этого понадобился бы целый час. В Китае есть еще один среднескоростной маглев (его скорость составляет около 159 км/ч), который работает в столице провинции Хунань, Чанша. Китайцы настолько полюбили эту технологию, что к 2020 году планируют запустить еще несколько маглевов в 12 городах.

Канцлер Германии Ангела Меркель первой проехала на маглеве TransRapid до Шанхайского аэропорта. Фото: Rolf Vennenbernd/EPA

В Азии сейчас ведется работа и над другими проектами поездов на магнитной подушке. Один из самых известных — это беспилотный шаттл EcoBee, который ездит от южнокорейского аэропорта Инчхон с 2012 года. На его самой короткой линии расположено семь станций, между которыми маглев проносится со скоростью 109 км/ч. А еще поездки на нем абсолютно бесплатны.

Система Linimo рядом с Нагоей представляет собой городской маглев, который движется с относительно медленной скоростью. Японцы используют технологию магнитной левитации с 1969 года. Сейчас их самый амбициозный проект — это линия маглевов Chuo Shinkanse, по которой можно будет ездить из Токио до Нагойи со скоростью в 498 км/ч (в основном путь будет проходить под землей).

Почему такая технология не прижилась в других странах?

Все упирается в деньги. Строительство маглевов нужно начинать с нуля. Правительства большинства стран просто не готовы к таким затратам, особенно если у них уже развита традиционная железнодорожная инфраструктура. На постройку небольшого маглева в Шанхае потребовалось более $1 миллиарда, а на строительство японского еще больше.

Японский маглев. Фото: Kyodo/Reuters

Кроме того, маглевы не гарантируют какую-либо прибыль. Даже самые успешные азиатские проекты принесли плоды лишь через несколько десятков лет и ценой огромных усилий. Например, шанхайский маглев приносит ежегодные убытки в размере $93 миллионов.

Если китайское правительство способно смириться с такими расходами, то власти большинства стран считают, что будет дешевле обновить существующие железные дороги. Повлиять на ситуацию могут только частные инвестиции, однако даже группа частных сообществ «Японские железные дороги» во многом контролируется государством и до сих пор получает от него значительные субсидии.

Есть ли преимущества у такой инфраструктуры будущего?

Несмотря на огромную стоимость линии маглевов от аэропорта Инчхон, его создатели утверждают, что она на две трети ниже цены обычной железной дороги. По их словам, «хоть расходы на электричество для работы маглева на 30% выше, чем у стандартного поезда, эксплуатация поезда обходится на 60-70% дешевле».

Аналогично для строительства одного километра японского маглева потребовалось $93 миллиона, однако расходы на техобслуживание довольно небольшие, а сам маглев гораздо надежнее и тише, чем традиционные транспортные системы. Кроме того, эти поезда идеальны для городов, поскольку не вредят атмосфере.

Поэтому другим странам все же стоит следить за тем, что происходит в азиатском регионе. Потому что воплотить идею маглевов вполне реально.

Маглев, или поезд на магнитных подушках – транспорт нового уровня

Больше 200 лет минуло с той поры, когда были изобретены паровозы. С тех пор железнодорожный транспорт стал самым востребованным для перевозки пассажиров и грузов. Однако ученые активно трудились над усовершенствованием данного способа перемещения. В результате был создан маглев или поезд на магнитных подушках.

Идея появилась в начале двадцатого века. Но реализовать ее в то время и в тех условиях не удалось. И лишь в конце 60-х – начале 70-х годов в ФРГ собрали магнитную трассу, где и запустили транспортное средство нового поколения. Тогда он двигался со скоростью максимум 90 км/ч и мог вместить только 4 пассажира. В 1979 году поезд на магнитных подушках модернизировали, и он смог перевезти 68 пассажиров, проезжая 75 километров в час. А в то же время в Японии сконструировали иную вариацию маглева. Он разгонялся до 517 км/ч.

Сегодня стремительность поездов на магнитных подушках может составить реальную конкуренцию самолетам. Магнитоплан мог бы серьезно соперничать с воздушными авиаперевозчиками. Единственное препятствие в том, что скользить по обычным железнодорожным путям маглевы не способны. Они требуют особых магистралей. Кроме того, считается, что необходимое поездам на воздушной подушке магнитное поле может оказать неблагоприятное воздействие на здоровее человека.

Магнитоплан не движется по рельсам, он летит в прямом смысле этого слова. На небольшой высоте (15 см) от поверхности магнитной трассы. Поднимается он над треком за счет действия электромагнитов. Это объясняет и невероятную скорость.

Полотно для маглева выглядит как череда бетонных плит. Магниты расположены под этой поверхностью. Они искусственно создают магнитное поле, по которому «едет» поезд. Во время движения нет трения, поэтому для торможения используется аэродинамическое сопротивление.

Если на простом языке объяснять принцип действия, то получится так. Когда пару магнитов приближают друг к другу одинаковыми полюсами, они как бы отталкиваются один от другого. Получается магнитная подушка. А при приближении противоположных полюсов магниты притягиваются, и поезд останавливается. Такой элементарный принцип и положен в основу работы магнитоплана, который движется по воздуху на небольшой высоте.

Сегодня применяются 3 технологии подвеса маглевов.

1. Электродинамическая подвеска, EDS.

Иначе это называется на сверхпроводящих магнитах, то есть на вариациях с обмоткой из сверхпроводящего материала. Такая обмотка обладает нулевым омическим сопротивлением. И если она замкнута накоротко, то электрический ток в ней сохраняется бесконечно долго.

2. Электромагнитная подвеска, EMS (или на электромагнитах).

3. На постоянных магнитах. Сегодня это наименее затратная технология. Процесс передвижения обеспечивается линейным двигателем, то есть электродвигателем, где один элемент магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую бегущее магнитное поле, а второй сделан в виде направляющей, отвечающей за линейное перемещение подвижной части двигателя.

Многие задумываются: безопасный ли это поезд, он не упадет? Разумеется, не упадет. Нельзя сказать, что маглев на дороге ничего не удерживает. Он опирается на трек посредством особенных “клешней”, расположенных снизу поезда, в которых и поставлены электромагниты, поднимающие поезд в воздух. Там же расположены и те магниты, которые удерживают магнитоплан на треке.

Те, кто прокатился на маглеве, утверждают, что ничего вдохновляющего не ощутили. Поезд идет настолько тихо, что умопомрачительная скорость не чувствуется. Объекты за окном пролетают быстро, но расположены очень далеко от трека. Разгоняется магнитоплан плавно, так что перегрузок тоже не ощущается. Интересен и необычен только момент, когда поезд поднимается.

Итак, основные преимущества маглева:

  • максимально возможная скорость движения, которая достигается на наземном (неспортивном) транспорте,
  • требуется небольшое количество электроэнергии,
  • из-за отсутствия трения малозатратны в обслуживании,
  • тихое передвижение.

Недостатки:

  • необходимость больших финансовых затрат при строительстве и обслуживании трека,
  • электромагнитное поле способно нанести вред здоровью тем, кто работает на этих линиях и живет в окрестных районах,
  • для постоянного контроля расстояния между поездом и треком необходимы быстродействующие системы управления и сверхпрочные приборы,
  • требуются сложная схема путей и дорожная инфраструктура.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector