Na elektromagnetnom jastuku. Shanghai Maglev je najbrži i najskuplji voz na svijetu. Razvoj novih vidova transporta

Prošlo je više od 200 godina otkako su izumljene parne lokomotive. Od tada je željeznički transport postao najpopularniji za prijevoz putnika i robe. Međutim, naučnici su aktivno radili na poboljšanju ove metode kretanja. Rezultat je bio stvaranje magleva, ili voza, magnetni jastučići.

Ideja se pojavila početkom dvadesetog veka. Ali to u to vrijeme i u tim uslovima nije bilo moguće provesti. I tek kasnih 60-ih - ranih 70-ih, magnetna staza je sastavljena u Njemačkoj, gdje su lansirani vozilo nova generacija. Tada se kretao maksimalnom brzinom od 90 km/h i mogao je primiti samo 4 putnika. 1979. godine, voz sa magnetnom levitacijom je modernizovan i mogao je da nosi 68 putnika dok je putovao 75 kilometara na sat. Istovremeno, u Japanu je dizajnirana drugačija varijacija magleva. Ubrzao je do 517 km/h.

Danas brzina vozova s ​​magnetnom levitacijom može postati prava konkurencija avionima. Magnetoplan bi mogao ozbiljno da se takmiči sa avio-prevoznicima. Jedina prepreka je što maglev ne mogu kliziti duž redovnih željezničkih pruga. Oni zahtijevaju posebne autoputeve. Osim toga, vjeruje se da vozovi moraju vazdušni jastuk Magnetno polje može imati štetne efekte na ljudsko zdravlje.

Magnetni avion se ne kreće po šinama, on leti u doslovnom smislu te riječi. Na maloj visini (15 cm) od površine magnetske staze. Uzdiže se iznad staze zbog djelovanja elektromagneta. Ovo takođe objašnjava neverovatnu brzinu.

Maglev platno izgleda kao struna betonske ploče. Magneti se nalaze ispod ove površine. Oni umjetno stvaraju magnetsko polje duž kojeg vlak "putuje". U vožnji nema trenja, pa se za kočenje koristi aerodinamički otpor.

Ako je uključeno jednostavnim jezikom objasnite princip rada, ispast će ovako. Kada se par magneta približi jedan drugom sa identičnim polovima, čini se da se odbijaju. Ispostavilo se da je to magnetni jastuk. A kada se suprotni polovi približavaju, magneti se privlače i voz staje. Ovaj elementarni princip čini osnovu za rad magnetne ravni, koja se kreće kroz vazduh na maloj visini.

Danas se koriste 3 maglev tehnologije ovjesa.

1. Elektrodinamička suspenzija, EDS.

Inače se nazivaju supravodljivi magneti, odnosno varijacije sa namotom od supravodljivog materijala. Ovaj namotaj ima nultu omsku otpornost. A ako je u kratkom spoju, onda struja ostaje na neodređeno vreme.

2. Elektromagnetna suspenzija, EMS (ili elektromagnetna).

3. Uključeno trajni magneti. Danas je to najjeftinija tehnologija. Proces kretanja je osiguran linearni motor odnosno elektromotor, pri čemu je jedan element magnetnog sistema otvoren i ima raspoređeni namotaj koji stvara pokretno magnetsko polje, a drugi je napravljen u obliku vodilice odgovorne za linearno kretanje pokretnog dijela motor.

Mnogi se pitaju: da li je ovaj voz bezbedan, neće li pasti? Naravno da neće pasti. To ne znači da Maglev ništa ne zadržava na cesti. Na stazi se oslanja pomoću posebnih "kandži" koje se nalaze na dnu voza, a koje sadrže elektromagnete koji podižu voz u zrak. Tu se nalaze i magneti koji drže magnetnu ravan na stazi.

Oni koji su vozili maglev tvrde da nisu osjetili ništa inspirativno. Voz se kreće tako tiho da se ne osjeća zapanjujuća brzina. Predmeti izvan prozora brzo prolete, ali se nalaze veoma daleko od staze. Magnetoplan ubrzava glatko, tako da se ne osjećaju ni preopterećenja. Jedini zanimljiv i neobičan trenutak je kada se voz diže.

Dakle, glavne prednosti Maglev-a:

• najveća moguća brzina koja se može postići u kopnenom (nesportskom) transportu,
• zahtijeva malu količinu električne energije,
• zbog nedostatka trenja, niskih troškova održavanja,
• tiho kretanje.

Nedostaci:

• potreba za velikim finansijskim troškovima u izgradnji i održavanju staze,
• elektromagnetno polje može naštetiti zdravlju onih koji rade na ovim linijama i žive u okolnim područjima,
• za stalno praćenje udaljenosti između voza i pruge, potrebni su sistemi upravljanja velikom brzinom i instrumenti za teške uslove rada,
• potrebna je složena trasa kolosijeka i putna infrastruktura.

Tehnologija je u razvoju!

Voz sa magnetnom levitacijom - leteći voz, magnetoplan ili maglev - je voz koji se drži iznad površine puta, pokreće i vođen silom elektromagnetne ili magnetsko polje.

Opis:

Vlak za magnetnu levitaciju - leteći voz, magnetni avion ili maglev (od engleskog magnetic levitation - "magnetna levitacija") je voz koji se drži iznad površine puta, pokreće i kontrolira sila elektromagnetnog ili magnetskog polja.

Za razliku od tradicionalnih željezničkih vozova, maglev ne dodiruje površinu dok se kreće šina. Stoga se brzina ovog transporta može uporediti sa brzinom avion. Danas je maksimalna brzina takvog voza 581 km/h (Japan).

U praksi se primenjuju dva sistema magnetne levitacije: elektromagnetna suspenzija (EMS) i elektrodinamička suspenzija (EDS). Ostali sistemi: trajni magneti postoje samo u teoriji, a RusMaglev sistem je u procesu razvoja.

Vlak s elektromagnetnim ovjesom (EMS):

Elektromagnetna suspenzija (EMS) omogućava vozu da levitira pomoću elektromagnetnog polja sa silom koja se mijenja u vremenu. Sistem je put napravljen od kondukter i sistem elektromagneta instaliranih na vozu.

Prednosti ovog sistema:

– magnetna polja unutar i izvan vozila su niža od onih kod EDS sistema,

– ekonomski isplativo, tržišno i pristupačna tehnologija,

– velike brzine (500 km/h),

– nema potrebe za dodatnim sistemima ovjesa.

Nedostaci ovog sistema:

– nestabilnost: potrebno je stalno praćenje i prilagođavanje fluktuacija u magnetnom polju staza i kompozicije,

– proces poravnanja tolerancije vanjskim sredstvima može rezultirati neželjenim vibracijama.

Elektrodinamički ovjesni (EDS) voz:

Elektrodinamički sistem ovjesa (EDS) stvara levitaciju promjenjivim magnetnim poljem u šinama i poljem koje stvaraju magneti u vozu.

Prednosti ovog sistema:

– razvoj ultra velikih brzina (603 km/h) i sposobnost izdržavanja teških opterećenja.

Nedostaci ovog sistema:

– nemogućnost levitacije niske brzine, potreba za velika brzina, tako da postoji dovoljna sila odbijanja da barem zadrži težinu voza (zato takvi vozovi koriste točkove),

– jako magnetno zračenje je štetno i nebezbedno za putnike sa slabim zdravljem i sa pejsmejkerima, kao i za magnetne medije za skladištenje podataka.

Inductrack sistemi magnetne levitacije vlaka s permanentnim magnetom:

Trenutno relevantan za implementaciju je Inductrack sistem permanentnih magneta, koji je vrsta EDS sistema.

Prednosti ovog sistema:

– potencijalno najekonomičniji sistem,

– mala snaga za aktiviranje magneta,

– magnetsko polje je lokalizovano ispod automobila,

– polje levitacije se stvara već pri brzini od 5 km/h,

– u slučaju nestanka struje, automobili se sigurno zaustavljaju,

– više trajnih magneta može biti efikasnije od elektromagneta.

Nedostaci ovog sistema:

– zahtijeva točkove ili poseban segment kolosijeka koji podržava voz kada se zaustavi.

RusMaglev sistem:

Levitation RusMaglev je ruski razvoj. Levitaciju stvaraju trajni magneti (neodim-gvožđe-bor) u vozu. Gusenice su izrađene od aluminijuma. Sistem ne zahtijeva apsolutno nikakvo napajanje električnom energijom.

Prednosti ovog sistema:

– ekonomičniji brza linija,

– struja nije potrebna

– velike brzine – više od 400 km/h,

– voz levitira nultom brzinom,

– prevoz robe je 2 puta jeftiniji od prevoza robe postojećom prugom.

Napomena: © Fotografija https://www.pexels.com

Vozovi sa magnetnom levitacijom i maglev vozovi su najbrži oblik zemaljskog javnog prevoza. I iako su do sada puštene u rad samo tri male staze, istraživanje i testiranje prototipova magnetni vozovi ubaciti različite zemlje Oh. Kako se razvila tehnologija magnetne levitacije i što je čeka u bliskoj budućnosti saznat ćete iz ovog članka.

Istorija nastanka

Prve stranice istorije Magleva bile su ispunjene nizom patenata primljenih početkom 20. veka u različitim zemljama. Davne 1902. godine njemački izumitelj Alfred Seiden dobio je patent za dizajn vlaka opremljenog linearnim motorom. I četiri godine kasnije, Franklin Scott Smith razvio je još jedan rani prototip elektromagnetnog ovjesnog vlaka. Nešto kasnije, u periodu od 1937. do 1941. godine, njemački inženjer Hermann Kemper dobio je još nekoliko patenata vezanih za vozove opremljene linearnim elektromotorima. Inače, vozni park moskovske monošine transportni sistem, izgrađen 2004. godine, koristi asinhrone linearne motore za pogon - to je prva monošina na svijetu sa linearnim motorom.

Voz moskovskog monošinskog sistema u blizini stanice Telecentr

Krajem 1940-ih, istraživači su prešli s riječi na djela. Britanski inženjer Eric Lazethwaite, kojeg mnogi nazivaju "ocem magleva", uspio je razviti prvi radni prototip linearnog indukcionog motora u punoj veličini. Kasnije, 1960-ih, pridružio se razvoju voza od metaka na gusjenicama. Nažalost, projekat je zatvoren 1973. godine zbog nedostatka sredstava.

Godine 1979. pojavio se prvi svjetski prototip voza s magnetnom levitacijom, licenciran za pružanje usluga prijevoza putnika, Transrapid 05. U Hamburgu je izgrađena probna staza dužine 908 m koja je predstavljena na izložbi IVA 79. Interesovanje za projekat je bilo toliko da je Transrapid 05 uspio uspješno poslovati još tri mjeseca nakon završetka izložbe i prevesti ukupno oko 50 hiljada putnika. Maksimalna brzina ovog voza bila je 75 km/h.

A prvi komercijalni magnetni avion pojavio se 1984. godine u Birminghamu u Engleskoj. Maglev željeznička linija povezivala je terminal međunarodnog aerodroma Birmingham i obližnju željezničku stanicu. Uspješno je radila od 1984. do 1995. godine. Dužina pruge bila je samo 600 m, a visina do koje je voz sa linearom asinhroni motor podignuta iznad površine puta - 15 milimetara. Na njegovom mjestu je 2003. godine izgrađen sistem za prijevoz putnika AirRail Link baziran na Cable Liner tehnologiji.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća, razvoj i implementacija projekata za stvaranje brzih vlakova s ​​magnetskom levitacijom započeo je ne samo u Engleskoj i Njemačkoj, već iu Japanu, Koreji, Kini i SAD-u.

Kako radi

O osnovnim svojstvima magneta znamo još od časova fizike u 6. razredu. Ako približite sjeverni pol stalnog magneta sjevernom polu drugog magneta, oni će se odbijati. Ako se jedan od magneta okrene, povezujući različite polove, on se privlači. Ovaj jednostavan princip nalazi se u maglev vozovima, koji klize kroz zrak preko šine na kratkoj udaljenosti.

Tehnologija magnetnog ovjesa zasniva se na tri glavna podsistema: levitaciji, stabilizaciji i ubrzanju. U isto vrijeme na ovog trenutka Postoje dvije glavne tehnologije magnetnog ovjesa i jedna eksperimentalna, dokazana samo na papiru.

Vozovi izgrađeni na tehnologiji elektromagnetnog ovjesa (EMS) koriste elektromagnetno polje za levitaciju, čija jačina varira s vremenom. Gde praktična implementacija Ovaj sistem je vrlo sličan radu konvencionalnog željezničkog transporta. Ovdje se koristi tračnica u obliku slova T, napravljena od provodnika (uglavnom metalnog), ali voz koristi sistem elektromagneta - nosača i vodilica - umjesto para kotača. Magneti za podršku i vođenje nalaze se paralelno sa feromagnetnim statorima koji se nalaze na rubovima putanje u obliku slova T. Glavni nedostatak EMS tehnologije je razmak između potpornog magneta i statora, koji iznosi 15 milimetara i mora se kontrolirati i podešavati posebnim automatizovani sistemi ovisno o mnogim faktorima, uključujući promjenjivu prirodu elektromagnetne interakcije. Inače, sistem levitacije radi zahvaljujući baterijama ugrađenim u vozu, koje se pune linearnim generatorima ugrađenim u potporne magnete. Tako će u slučaju zaustavljanja voz moći da levitira dugo vremena na baterije. Transrapid vozovi, a posebno Shanghai Maglev, izgrađeni su na bazi EMS tehnologije.

Vozovi bazirani na EMS tehnologiji se pokreću i koče pomoću sinhronog linearnog motora s malim ubrzanjem, predstavljenog potpornim magnetima i kolosijekom iznad kojeg lebdi magnetna ravan. By uglavnom, pogonski sistem, ugrađen u platno, je običan stator (stacionarni dio linearnog elektromotora), raspoređen duž dna platna, a elektromagneti za podršku, zauzvrat, rade kao armatura elektromotora. Dakle, umjesto da proizvodi moment, naizmjenična struja u zavojnicama stvara magnetsko polje pobuđenih valova, koje pokreće vlak bez kontakta. Promjena jačine i frekvencije naizmjenične struje omogućava vam da prilagodite vuču i brzinu vlaka. Da biste usporili, samo trebate promijeniti smjer magnetskog polja.

U slučaju upotrebe tehnologije elektrodinamičkog ovjesa (EDS), levitacija se provodi interakcijom magnetskog polja u platnu i polja stvorenog supravodljivim magnetima u vozu. Japanski vozovi JR–Maglev izgrađeni su na bazi EDS tehnologije. Za razliku od EMS tehnologije, koja koristi konvencionalne elektromagnete i kalemove koji provode električnu energiju samo kada se primijeni struja, supravodljivi elektromagneti mogu provoditi električnu energiju čak i nakon što je izvor napajanja uklonjen, na primjer za vrijeme nestanka struje. Hlađenjem zavojnica u EDS sistemu možete uštedjeti mnogo energije. Međutim, kriogeni sistem hlađenja koji se koristi za održavanje nižih temperatura u kalemovima može biti prilično skup.

Glavna prednost EDS sistema je njegova visoka stabilnost - uz neznatno smanjenje udaljenosti između lima i magneta nastaje sila odbijanja, koja magnete vraća u prvobitni položaj, dok povećanje udaljenosti smanjuje odbojnu silu i povećava privlačnu silu, što opet dovodi do stabilizacije sistema. U ovom slučaju nije potrebna elektronika za kontrolu i podešavanje udaljenosti između vlaka i pruge.

Istina, ovdje postoje i neki nedostaci - sila dovoljna za levitaciju voza javlja se samo pri velikim brzinama. Iz tog razloga, EDS voz mora biti opremljen točkovima koji mogu da rade pri malim brzinama (do 100 km/h). Odgovarajuće izmjene moraju se izvršiti i po cijeloj dužini pruge, jer se voz zbog tehničkih kvarova može zaustaviti na bilo kojem mjestu.

Još jedan nedostatak EDS-a je da pri malim brzinama nastaje sila trenja u prednjim i stražnjim dijelovima odbojnih magneta u mreži, koja djeluje protiv njih. Ovo je jedan od razloga zašto je JR-Maglev napustio potpuno odbojni sistem i okrenuo se sistemu bočne levitacije.

Također je vrijedno napomenuti da jaka magnetna polja u putničkom dijelu zahtijevaju ugradnju magnetne zaštite. Bez zaštite, putovanje u takvom vagonu je kontraindicirano za putnike s elektronskim pejsmejkerom ili magnetnim medijima za pohranu podataka (HDD i kreditne kartice).

Podsistem ubrzanja u vozovima baziranim na EDS tehnologiji radi na isti način kao i u vozovima baziranim na EMS tehnologiji, s tim što se nakon promjene polariteta statori trenutno zaustavljaju.

Treća tehnologija, najbliža implementaciji, koja trenutno postoji samo na papiru, je EDS verzija sa Inductrack trajnim magnetima, kojima nije potrebna energija za aktiviranje. Donedavno su istraživači vjerovali da trajni magneti nemaju dovoljnu snagu da levitiraju voz. Međutim, ovaj problem je riješen postavljanjem magneta u takozvani “Halbach niz”. Magneti su postavljeni tako da magnetno polje nastaje iznad niza, a ne ispod njega, te su u stanju da održe levitaciju voza pri vrlo malim brzinama - oko 5 km/h. Istina, cijena takvih nizova trajnih magneta je vrlo visoka, zbog čega još nema niti jednog komercijalnog projekta ove vrste.

Guinnessova knjiga rekorda

Trenutno, prvo mjesto na listi najbržih vozova s ​​magnetnom levitacijom zauzima japansko rješenje JR-Maglev MLX01, koje je 2. decembra 2003. godine na probnoj stazi u Yamanashiju uspjelo postići rekordnu brzinu od 581 km. /h. Vrijedi napomenuti da JR-Maglev MLX01 drži još nekoliko rekorda postavljenih između 1997. i 1999. - 531, 550, 552 km/h.

Ako pogledate svoje najbliže konkurente, među njima je vrijedno istaknuti Shanghai maglev Transrapid SMT, proizveden u Njemačkoj, koji je na testovima 2003. godine uspio postići brzinu od 501 km/h, i njegovog rodonačelnika – Transrapid 07, koji je nadmašio 436 km/h davne 1988

Praktična implementacija

Linimo voz sa magnetnom levitacijom, koji je počeo sa radom u martu 2005. godine, razvio je Chubu HSST i još uvek se koristi u Japanu. Prolazi između dva grada u prefekturi Aichi. Dužina platna nad kojim lebdi maglev je oko 9 km (9 stanica). Istovremeno, maksimalna brzina Linima je 100 km/h. To ga nije spriječilo da samo u prva tri mjeseca od lansiranja preveze više od 10 miliona putnika.

Poznatiji je Shanghai Maglev, koji je kreirala njemačka kompanija Transrapid i pušten u rad 1. januara 2004. godine. Ova maglev željeznička linija povezuje Shanghai Longyang Lu stanicu sa međunarodnim aerodromom Pudong. Ukupna udaljenost je 30 km, voz pređe za otprilike 7,5 minuta, ubrzavajući do brzine od 431 km/h.

Još jedna maglev željeznička linija uspješno radi u Daejeonu u Južnoj Koreji. UTM-02 je postao dostupan putnicima 21. aprila 2008. godine, a za razvoj i stvaranje bilo je potrebno 14 godina. Maglev pruga povezuje Nacionalni muzej nauke i Izložbeni park, koji su udaljeni samo 1 km.

Među vozovima sa magnetnom levitacijom koji će početi sa radom u bliskoj budućnosti, vredi istaći Maglev L0 u Japanu, čije testiranje je nedavno nastavljeno. Očekuje se da će raditi na relaciji Tokio-Nagoja do 2027. godine.

Veoma skupa igracka

Ne tako davno popularni časopisi su vozove magnetne levitacije nazivali revolucionarnim transportom, a o pokretanju novih projekata takvih sistema sa zavidnom su redovnošću izvještavale i privatne kompanije i vlasti iz cijelog svijeta. Međutim, većina ovih grandioznih projekata zatvorena je u početnim fazama, a neke maglev željezničke pruge, iako su kratko vrijeme uspjele služiti na dobrobit stanovništva, kasnije su demontirane.

Glavni razlog kvara je taj što su maglev vozovi izuzetno skupi. Za njih je potrebna infrastruktura posebno izgrađena za njih od nule, što je po pravilu najtroškovnija stavka u budžetu projekta. Na primjer, Shanghai Maglev koštao je Kinu 1,3 milijarde dolara, ili 43,6 miliona dolara po 1 km dvosmjerne pruge (uključujući troškove izgradnje vozova i izgradnje stanica). Vozovi sa magnetnom levitacijom mogu se takmičiti sa avio kompanijama samo na dužim rutama. Ali opet, malo je mjesta na svijetu sa dovoljno putničkog prometa da bi maglev željeznička linija bila isplativa.

Šta je sledeće?

U ovom trenutku, budućnost maglev vozova izgleda nejasno, uglavnom zbog previsoke cijene takvih projekata i dugog perioda otplate. Istovremeno, mnoge zemlje nastavljaju da ulažu ogromne količine novca u projekte brze željeznice (HSR). Nedavno je u Japanu nastavljeno testiranje velikom brzinom Maglev L0 voza sa magnetnom levitacijom.

Japanska vlada se takođe nada da će privući interesovanje SAD za sopstvene vozove sa magnetnom levitacijom. Nedavno su u zvaničnu posjetu Japanu boravili predstavnici kompanije The Northeast Maglev, koja planira da poveže Washington i New York maglevom željezničkom linijom. Možda će maglev vozovi postati rasprostranjeniji u zemljama sa manje efikasnom železničkom mrežom velikih brzina. Na primjer, u SAD-u i Velikoj Britaniji, ali njihova cijena će i dalje ostati visoka.

Postoji još jedan scenario razvoja događaja. Kao što je poznato, jedan od načina povećanja efikasnosti magnetnih levitacionih vlakova je upotreba supravodnika, koji, kada se ohlade na temperature blizu apsolutne nule, potpuno gube električni otpor. Međutim, držanje ogromnih magneta u rezervoarima ekstremno hladnih tečnosti je veoma skupo, jer željenu temperaturu, potrebni su ogromni "frižideri", što dodatno povećava troškove.

Ali niko ne isključuje mogućnost da će u bliskoj budućnosti svetila fizike moći da stvore jeftinu supstancu koja zadržava supravodljiva svojstva čak i pri sobnoj temperaturi. Kada se postigne supravodljivost na visoke temperature moćna magnetna polja sposobna da drže automobile i vozove suspendovane postat će tako pristupačna da će čak i "leteći automobili" biti ekonomski isplativi. Tako da čekamo vijesti iz laboratorija.

Prošlo je više od dvije stotine godina od trenutka kada je čovječanstvo izumilo prve parne lokomotive. Međutim, do sada je željeznički kopneni transport prevozio putnike koristeći i električnu energiju i dizel gorivo, vrlo često.

Vrijedi reći da su svih ovih godina inženjeri izumitelji aktivno radili na stvaranju alternativnim načinima pokret. Rezultat njihovog rada bili su vozovi s magnetskom levitacijom.

Istorija izgleda

Sama ideja o stvaranju vozova s ​​magnetnom levitacijom aktivno se razvijala početkom dvadesetog stoljeća. Međutim, u to vrijeme nije bilo moguće realizovati ovaj projekat iz više razloga. Proizvodnja takvog voza počela je tek 1969. Tada se na teritoriji SR Njemačke počela polagati magnetna pruga kojom je trebalo proći novo vozilo koje je kasnije nazvano Maglev voz. Pušten je u promet 1971. Prvi maglev voz, nazvan Transrapid-02, prošao je magnetnom rutom.

Zanimljiva je činjenica da su njemački inženjeri proizveli alternativno vozilo na osnovu bilješki koje je ostavio naučnik Hermann Kemper, koji je 1934. godine dobio patent koji potvrđuje izum magnetne ravni.

Transrapid-02 se teško može nazvati vrlo brzim. Mogao je da se kreće sa njim maksimalna brzina brzinom od 90 kilometara na sat. Kapacitet mu je takođe bio nizak - samo četiri osobe.

Godine 1979. stvoren je napredniji model magleva. koji nosi naziv "Transrapid-05", mogao je već prevesti šezdeset osam putnika. Kretao se duž linije koja se nalazi u gradu Hamburgu, čija je dužina bila 908 metara. koju je ovaj voz razvio bila je jednaka sedamdeset pet kilometara na sat.

Takođe 1979. godine u Japanu je objavljen još jedan model magleva. Zvao se "ML-500". na magnetnoj levitaciji dostizao je brzinu i do petsto sedamnaest kilometara na sat.

Konkurentnost

Brzina koju vozovi sa magnetnom levitacijom mogu da dostignu može se uporediti s tim u vezi, ovaj vid transporta može postati ozbiljan konkurent onim avio-kompanijama koje saobraćaju na udaljenosti do hiljadu kilometara. Široku upotrebu magleva otežava činjenica da se ne mogu kretati po tradicionalnim željezničkim površinama. Vozovi sa magnetnom levitacijom zahtijevaju izgradnju posebnih autoputeva. A to zahtijeva velika ulaganja kapitala. Također se vjeruje da ono što je stvoreno za maglev vozila može negativno utjecati na ljudsko tijelo, što će negativno utjecati na zdravlje vozača i stanovnika regija koje se nalaze u blizini takve rute.

Princip rada

Magnetna levitacija je posebna vrsta transporta. Dok se kreće, čini se da maglev lebdi iznad željezničke pruge ne dodirujući ga. To se događa jer vozilo pokreće sila umjetno stvorenog magnetnog polja. Nema trenja kada se maglev kreće. Sila kočenja u ovom slučaju je aerodinamički otpor.

Kako to radi? Svako od nas zna o osnovnim svojstvima magneta iz časova fizike u šestom razredu. Ako se dva magneta približe jedan drugom svojim sjevernim polovima, oni će se odbijati. Stvara se takozvani magnetni jastuk. Kada su različiti polovi povezani, magneti će se međusobno privlačiti. Ovaj prilično jednostavan princip leži u osnovi kretanja maglev vlaka, koji doslovno klizi kroz zrak na maloj udaljenosti od šina.

Trenutno su već razvijene dvije tehnologije uz pomoć kojih se aktivira magnetni jastuk ili suspenzija. Treći je eksperimentalni i postoji samo na papiru.

Elektromagnetna suspenzija

Ova tehnologija se zove EMS. Zasnovan je na jačini elektromagnetnog polja, koje se mijenja tokom vremena. Izaziva levitaciju (dizanje u zrak) magleva. Za kretanje voza u ovom slučaju potrebne su šine u obliku slova T, koje su izrađene od provodnika (obično metalnog). Na ovaj način, rad sistema je sličan konvencionalnoj željeznici. Međutim, voz ima magnete za potporu i vođenje umjesto točkova. Postavljeni su paralelno sa feromagnetnim statorima koji se nalaze duž ivice lima u obliku slova T.

Glavni nedostatak EMS tehnologije je potreba za kontrolom udaljenosti između statora i magneta. I to uprkos činjenici da zavisi od mnogo faktora, uključujući i prevrtljivu prirodu.Da bi se izbeglo naglo zaustavljanje voza, na njega se ugrađuju posebne baterije. Oni su u stanju da dopune magnete za podršku ugrađene u njih i na taj način održavaju proces levitacije dugo vremena.

Kočenje vlakova bazirano na EMS tehnologiji vrši se sinkronim linearnim motorom niskog ubrzanja. Predstavljaju ga potporni magneti, kao i površina puta preko koje lebdi maglev. Brzina i potisak voza mogu se podesiti promjenom frekvencije i jačine generirane naizmjenične struje. Za usporavanje, dovoljno je promijeniti smjer magnetskih valova.

Elektrodinamička suspenzija

Postoji tehnologija u kojoj se kretanje magleva događa interakcijom dvaju polja. Jedan od njih nastaje na autoputu, a drugi u vozu. Ova tehnologija se zove EDS. Na njegovoj osnovi je izgrađen japanski voz sa magnetnom levitacijom JR-Maglev.

Ovaj sistem ima neke razlike od EMS-a, gdje se koriste konvencionalni magneti, na koje se električna struja dovodi iz kalemova samo kada se primjenjuje struja.

EDS tehnologija podrazumijeva stalnu opskrbu električnom energijom. Ovo se dešava čak i ako je napajanje isključeno. Zavojnice takvog sistema opremljene su kriogenim hlađenjem, što omogućava uštedu značajnih količina električne energije.

Prednosti i nedostaci EDS tehnologije

Pozitivna strana sistema koji radi na elektrodinamičkom ovjesu je njegova stabilnost. Čak i neznatno smanjenje ili povećanje udaljenosti između magneta i platna regulirano je silama odbijanja i privlačenja. Ovo omogućava sistemu da ostane u nepromijenjenom stanju. Sa ovom tehnologijom, nema potrebe za instaliranjem elektronike za upravljanje. Nema potrebe za uređajima za podešavanje udaljenosti između oštrice i magneta.

EDS tehnologija ima neke nedostatke. Dakle, sila dovoljna za levitaciju voza može nastati samo pri velikoj brzini. Zbog toga su maglevovi opremljeni točkovima. Osiguravaju svoje kretanje brzinom do stotinu kilometara na sat. Još jedan nedostatak ove tehnologije je sila trenja koja se javlja na stražnjoj i prednjoj strani odbojnih magneta pri malim brzinama.

Zbog jakog magnetnog polja u putničkom dijelu mora biti postavljena posebna zaštita. U suprotnom, osobama sa elektronskim pejsmejkerom je zabranjeno putovanje. Zaštita je također potrebna za magnetne medije za pohranu (kreditne kartice i HDD).

Tehnologija u razvoju

Treći sistem, koji trenutno postoji samo na papiru, je upotreba trajnih magneta u EDS verziji, koji ne zahtevaju energiju da bi se aktivirali. Nedavno se mislilo da je to nemoguće. Istraživači su vjerovali da trajni magneti nemaju snagu da izazovu levitaciju voza. Međutim, ovaj problem je izbjegnut. Da bi se riješio ovaj problem, magneti su postavljeni u "Halbachov niz". Ovakav raspored dovodi do stvaranja magnetnog polja ne ispod niza, već iznad njega. Ovo pomaže u održavanju levitacije voza čak i pri brzini od oko pet kilometara na sat.

Ovaj projekat još nije dobio praktičnu implementaciju. Ovo je objašnjeno visoka cijena nizovi napravljeni od trajnih magneta.

Prednosti magleva

Najatraktivniji aspekt vozova sa magnetnom levitacijom je mogućnost da oni postignu velike brzine, što će omogućiti da se maglevi u budućnosti takmiče čak i sa mlaznim avionima. Ovaj tip transport je prilično ekonomičan u smislu potrošnje električne energije. Troškovi njegovog rada su također niski. To postaje moguće zbog odsustva trenja. Niska buka magleva je takođe prijatna, što će se pozitivno odraziti na ekološku situaciju.

Nedostaci

Loša strana magleva je ta što je količina potrebna za njihovo stvaranje prevelika. Troškovi održavanja staze su također visoki. Osim toga, vrsta transporta koja se razmatra zahtijeva složen sistem staze i ultra precizni instrumenti koji kontrolišu rastojanje između platna i magneta.

u Berlinu

U glavnom gradu Njemačke 1980. godine otvoren je prvi sistem tipa maglev pod nazivom M-Bahn. Dužina puta je bila 1,6 km. Vlak sa magnetnom levitacijom vikendom je vozio između tri metro stanice. Putovanje za putnike je bilo besplatno. Nakon toga se stanovništvo grada gotovo udvostručilo. Trebalo je stvaranje transportne mreže sa mogućnošću pružanja velikog prometa putnika. Zato je 1991. godine magnetna traka demontirana, a na njenom mestu je počela izgradnja metroa.

Birmingham

U ovom njemačkom gradu, niskobrzi Maglev povezan je od 1984. do 1995. godine. aerodrom i železnička stanica. Dužina magnetske staze bila je samo 600 m.

Šangaj

Prvu magnetnu prugu u Berlinu izgradila je njemačka kompanija Transrapid. Neuspjeh projekta nije odvratio programere. Nastavili su istraživanje i dobili su nalog od kineske vlade, koja je odlučila da izgradi maglev stazu u zemlji. Šangaj i aerodrom Pudong povezani su ovom brzinom (do 450 km/h) rutom.
Put dugačak 30 km otvoren je 2002. godine. U budućim planovima je proširenje na 175 km.

Japan

Ova zemlja je bila domaćin izložbe Expo-2005 2005. godine. Za njegovo otvaranje puštena je u rad 9 km duga magnetna staza. Na liniji je devet stanica. Maglev opslužuje područje u blizini izložbenog prostora.

Maglev se smatra transportom budućnosti. Već 2025. godine planirano je otvaranje novog superautoputa u zemlji poput Japana. Voz sa magnetnom levitacijom prevoziće putnike iz Tokija do jednog od područja u centralnom delu ostrva. Njegova brzina će biti 500 km/h. Za projekat će biti potrebno oko četrdeset pet milijardi dolara.

Rusija

Ruske željeznice također planiraju da naprave brzi voz. Do 2030. godine Maglev u Rusiji će povezati Moskvu i Vladivostok. Putnici će put od 9.300 km preći za 20 sati. Brzina voza sa magnetnom levitacijom dostizat će i do petsto kilometara na sat.

To je također magnetna levitacija, poznata i kao maglev od engleske magnetne levitacije ("magnetna levitacija") - ovo je vlak za magnetnu levitaciju, koji pokreće i kontrolira sila elektromagnetnog polja. Takav voz, za razliku od tradicionalnih vozova, ne dodiruje površinu šine tokom kretanja. Budući da postoji razmak između voza i vozne površine, trenje je eliminirano i jedina sila kočenja je aerodinamički otpor. Maglev se odnosi na monošinski transport.

Monorail:

Brzi kopneni transport (HSLT) je željeznički transport kojim se vozovi upravljaju brzinama većim od 200 km/h (120 mph). Iako su početkom 20. vijeka vozovi koji su se kretali brzinama iznad 150-160 km/h nazivali brzim.
Danas VSNT vozovi putuju posebno određenim željezničkim prugama - brzim prugom (HSL), ili na magnetnoj levitaciji, duž koje se kreće maglev prikazan iznad.

Prvi redovni saobraćaj brzih vozova počeo je 1964. godine u Japanu. U Francuskoj su 1981. godine počeli saobraćati VSNT vozovi, a ubrzo i većina zapadna evropa, uključujući Veliku Britaniju, ujedinjena je u jedinstvenu mrežu brzih željeznica. Moderni brzi vozovi koji rade postižu brzine od oko 350-400 km/h, a na testovima mogu ubrzati i do 560-580 km/h, poput JR-Maglev MLX01, koji je postavio rekord brzine od 581 km/h. h tokom testiranja 2003. h.
U Rusiji redovnom upotrebom brzi vozovi, na zajedničkim prugama sa redovnim vozovima, počeli su 2009. godine. I tek do 2017. godine završava se izgradnja prve ruske specijalizovane brze železničke linije Moskva - Sankt Peterburg.

Osim putnika, brzi vozovi prevoze i teret, na primjer: francuska služba La Poste ima flotu specijalnih TGV električnih vozova za prevoz pošte i paketa.

Brzina „magnetnih“ vozova, odnosno maglev vozova, uporediva je sa brzinom aviona i omogućava im da se takmiče sa vazdušnim transportom na rutama kratkih i srednjih relacija (do 1000 km). Iako sama ideja o ovakvom transportu nije nova, ekonomska i tehnička ograničenja nisu mu omogućila da se u potpunosti razvije.

Trenutno postoje 3 glavne tehnologije za magnetno ovjesanje vozova:

1. O supravodljivim magnetima (elektrodinamička suspenzija, EDS);
2. O elektromagnetima (elektromagnetna suspenzija, EMS);
3. Na trajnim magnetima; ovo je nov i potencijalno najisplativiji sistem.

Kompozicija levitira zbog odbijanja identičnih magnetnih polova i, obrnuto, privlačenja suprotnih polova. Kretanje se vrši pomoću linearnog motora koji se nalazi ili na vozu, na pruzi ili oboje. Glavni problem dizajna je velika težina moćni magneti, budući da je za održavanje masivne kompozicije u zraku potrebno jako magnetsko polje.

Prednosti Maglev-a:

• teoretski najviše velika brzina od onih koje se mogu nabaviti na javnom (ne sportskom) kopneni transport;
• veliki izgledi za postizanje mnogo puta većih brzina od onih koje se koriste u mlaznoj avijaciji;
• niska buka.

Nedostaci Maglev-a:

• visoka cijena izgradnje i održavanja kolosijeka - cijena izgradnje jednog kilometra maglev staze uporediva je s kopanjem kilometra metro tunela zatvorenom metodom;
• stvoreno elektromagnetno polje može biti štetno za posadu u vlaku i okolne stanovnike. Čak se i vučni transformatori koriste na elektrificiranim naizmjenična struja željeznice oh, štetno za vozače. Ali u ovom slučaju, jačina polja je za red veličine veća. Također je moguće da Maglev linije neće biti dostupne ljudima koji koriste pejsmejkere;
• željezničke pruge standardne širine, obnovljena za brzi saobraćaj, i dalje dostupna redovnim putničkim i prigradskim vozovima. Brza Maglev ruta nije pogodna ni za šta drugo; dodatne staze će biti potrebne za uslugu pri malim brzinama.

Najaktivniji razvoj magleva provode Njemačka i Japan.

*Pomoć: Šta je Shinkansen?
Shinkansen je naziv mreže brzih željeznica u Japanu, dizajnirane za prijevoz putnika između njih glavni gradovi zemljama. Vlasništvo Japanskih željeznica. Prva linija između Osake i Tokija otvorena je 1964. godine, Tokaido Shinkansen. Ova linija je najprometnija željeznička linija za velike brzine na svijetu. Dnevno preveze oko 375.000 putnika.

"Vlak metak" je jedan od naziva za Shinkansen vozove. Vozovi mogu imati do 16 vagona. Svaka kočija doseže dužinu od 25 metara, s izuzetkom kočija za glavu, koja su obično nešto duža. ukupna dužina udaljenost voza je oko 400 metara. Stanice za takve vozove su takođe veoma dugačke i posebno prilagođene za ove vozove.

U Japanu, maglev se često naziva "riniaka" (japanski: リニアカー), izvedeno od engleskog "linearni automobil" zbog linearnog motora koji se koristi na brodu.

JR-Maglev koristi elektrodinamičku suspenziju sa supravodljivim magnetima (EDS), instalirane i na vozu i na pruzi. Za razliku od njemačkog Transrapid sistema, JR-Maglev ne koristi monošinski dizajn: vozovi voze u kanalu između magneta. Ovaj dizajn omogućava veće brzine, osigurava veću sigurnost putnika u slučaju evakuacije i jednostavnost rada.

Za razliku od elektromagnetnog ovjesa (EMS), vozovi koji koriste EDS tehnologiju zahtijevaju dodatne kotače kada se kreću malim brzinama (do 150 km/h). Kada se postigne određena brzina, točkovi se odvajaju od tla i voz „leti” na udaljenosti od nekoliko centimetara od površine. U slučaju nesreće, točkovi takođe omogućavaju da se voz lakše zaustavi.

Za kočenje u normalnom načinu rada koriste se elektrodinamičke kočnice. Za hitni slučajevi Vlak je opremljen aerodinamičkim i disk kočnicama na okretnim postoljima.

Vozite se u maglevu sa maksimalnom brzinom od 501 km/h. U opisu se navodi da je video snimljen 2005. godine:

Na pruzi u Yamanashiju testira se nekoliko vozova različitih oblika nosnog konusa: od pravilnog šiljastog konusa do gotovo ravnog, dugog 14 metara, dizajniranog da se riješi glasnog praska koji prati voz koji ulazi u tunel u velika brzina. Maglev voz može biti potpuno kompjuterski kontrolisan. Vozač prati rad računara i dobija sliku staze putem video kamere (vozačeva kabina nema prozore za gledanje unapred).

Tehnologija JR-Maglev skuplja je od sličnog razvoja Transrapida, implementiranog u Kini (linija do aerodroma u Šangaju), jer zahtijeva velike troškove za opremanje rute supravodljivim magnetima i postavljanje tunela u planinama eksplozivnom metodom. Ukupna cijena projekta mogla bi biti 82,5 milijardi dolara. Da je linija postavljena duž obalnog autoputa Tokaido, koštala bi manje, ali bi zahtijevala izgradnju velika količina kratkim tunelima. Unatoč činjenici da je sam vlak za magnetnu levitaciju nečujan, svaki ulazak u tunel velikom brzinom prouzročit će prasak koji je po jačini usporediv s eksplozijom, tako da je postavljanje linije u gusto naseljenim područjima nemoguće.