Magnetisk levitasjon tog - dette er fremtiden for transport? Hvordan den magnetiske levitasjon trene?

For over to hundre år har gått siden det øyeblikket da menneskeheten oppfant den første damplokomotiver. Men inntil nå jernbane landtransport passasjerer, tung last ved hjelp av kraften av elektrisitet og diesel, er svært vanlig.

Det skal sies at alle disse årene, ingeniører, oppfinnere arbeider aktivt for å utvikle alternative måter å reise. Resultatet av deres arbeid blir magnetisk levitasjon tog.

Historien om

Selve ideen til å lage en magnetisk levitasjon tog har vært aktivt utviklet i begynnelsen av det tjuende århundre. Men for å realisere dette prosjektet i gang for noen grunner ikke lykkes. Å produsere et slikt tog startet bare i 1969. Det var da territoriet til Forbundsrepublikken Tyskland begynte å legge den magnetiske spor som den ville ta en ny bil, som senere ble navngitt som: tog, maglev. den ble lansert i 1971. I henhold til den magnetiske spor vert den første maglev tog, som ble kalt "Transrapid-02."

Et interessant faktum er at de tyske ingeniører har produsert en alternativ kjøretøy på grunnlag av de postene som forlot forskeren Hermann Kemper, i 1934 fikk patent bekrefter magnitoplana oppfinnelse.

"Transrapid-02" kan neppe kalles veldig fort. Han kan bevege seg med en maksimal hastighet på 90 kilometer i timen. Det var lav og dens kapasitet - bare fire personer.

I 1979 skapte vi en mer avansert modell av maglev. Dette toget, kalt "Transrapid-05" kunne bære seksti-åtte passasjerer. Han flyttet ned linjen, som ligger i byen Hamburg, hvis lengde er 908 meter. Maksimal hastighet, som utviklet dette toget er lik syttifem kilometer i timen.

Også i 1979 en annen modell maglev ble utgitt i Japan. Det ble kalt "ML-500". Japansk tog magnetisk levitasjon utviklet en hastighet på opp til fem hundre sytten kilometer i timen.

konkurranseevne

Hastigheten som kan utvikle en magnetisk levitasjon tog, kan sammenlignes med hastigheten på flyet. Derfor kan denne type transport bli en seriøs konkurrent til luft flyselskaper som opererer i en avstand på tusenvis av kilometer. Universell anvendelse av Maglev hemmet av det faktum at de ikke kan flyttes ved hjelp av vanlige skinnedeksler. Magnetisk levitasjon tog trenger en spesiell konstruksjon av motorveier. Dette krever store kapitalinvesteringer. Det er også antatt som ble opprettet for den Maglev magnetfelt kan ha en negativ innvirkning på det menneskelige legeme, som har en negativ innvirkning på helsen til føreren og innbyggerne i de områder som er nær en motorvei.

Prinsippet for operasjonen

Magnetisk levitasjon tog er en spesiell form for transport. Mens du kjører maglev syntes å sveve over sporene uten å berøre den. Dette skjer på grunn av at kjøretøyets strøm styres kunstig generert magnetfelt. Under maglev trafikk er det ingen friksjon. Karakterisert ved at bremsekraften er den aerodynamiske motstand.

Hvordan virker det? Om hva de grunnleggende egenskapene er magneter, hver enkelt av oss er klar over erfaringene fra sjette klasse fysikk. Hvis to magneter er brakt sammen Nordpolen, vil de bli frastøtt. Det skaper en såkalt magnetisk levitasjon. Ved skjøting av forskjellige poler av magnetene vil bli tiltrukket av hverandre. Denne forholdsvis enkle prinsipp er grunnlaget for den bevegelses Maglev tog som bokstavelig talt glir gjennom luft ved en kort avstand fra skinnene.

Det er nå to teknologier som er utviklet ved hjelp av hvilken drives av en magnetisk levitasjon eller suspensjon. Den tredje er eksperimentell, og eksisterer bare på papiret.

elektromagnetisk fjæring

Denne teknologien kalles EMS. Den er basert på styrken av det elektromagnetiske feltet, endrer seg i tid. Hun og årsaker levitasjon (stigende luft) maglev. For bevegelse av toget i dette tilfellet krever T-formede skinner, som er laget av en leder (vanligvis metall). Dette systemet operasjon er lik den konvensjonelle jernbane. Men i stedet for toget hjulsettene installert bære- og styre magneter. De er anordnet parallelt med det ferromagnetiske statoren befinner seg på kanten av de T-formede baner.

Den største ulempen med EMS teknologien er det behov for å kontrollere avstanden mellom statoren og magnetene. Og dette til tross for at det avhenger av mange faktorer, inkludert de fra den flyktige natur elektromagnetiske interaksjon. For å unngå en plutselig stopp av toget, spesielle batterier installert på den. De er i stand til å lade opp den lineære generator, innebygget støtte magnetene, og således lang nok til å støtte prosessen med levitasjon.

Bremsing plan laget basert EMS teknologien utfører lav-synkron lineærmotor akselerasjon. Han er representert ved referanse magneter, samt kjørebane, over som svever maglev. Hastighet og sammensetning suget kan kontrolleres ved å variere frekvensen og intensiteten som genereres av en vekselstrøm. For å bremse ned nok til å endre retningen av de magnetiske bølger.

elektro fjæring

Det er en teknikk i hvilken bevegelse finner sted ved en Maglev vekselvirkning av to felt. En av dem er opprettet i banen linje, og den andre - ombord sammensetning. Denne teknologien EDS navn. Ved sin basis er bygget en japansk magnetisk levitasjon tog JR-Maglev.

Dette systemet har noen forskjeller fra EMS, som benyttes av konvensjonelle magneter, som tilføres fra spolene en elektrisk strøm når strømmen slås på.

EDS-teknologi innebærer en kontinuerlig tilførsel av elektrisitet. Dette skjer selv om strømforsyningen er slått av. I slike spoler montert kryogene kjølesystemet som gjør det mulig å spare betydelige mengder av kraft.

Fordeler og ulemper ved EDS teknologi

Den positive side av systemet, som arbeider med en elektro suspensjon er dens stabilitet. Selv en liten reduksjon eller økning i avstanden mellom magnetene og banen er styrt av tiltrekningskreftene og frastøtning. Dette gjør at systemet kan være i samme tilstand. Med denne teknologien er det ikke nødvendig å installere elektronikk for kontroll. Vi trenger ikke og enheter for å justere avstanden mellom nettet og magnetene.

EDS teknologi har noen ulemper. Derfor, for å tilstrekkelig kraft sveve sammensetningen, bare kan foregå med høy hastighet. Det er derfor maglev utstyrt med hjul. De gir deres bevegelse med en hastighet på opptil hundre kilometer i timen. En annen ulempe ved denne teknologien er den friksjonskraft som oppstår på baksiden og forsiden av frastøtende magneter med lav hastighet verdi.

På grunn av den sterke magnetfelt i en del beregnet på passasjerer må installere spesiell beskyttelse. Ellers er en person med en pacemaker for å reise forbudt. Beskyttelse er nødvendig for magnetiske databærere (kredittkort og HDD).

Teknologien utvikles

Tredje system, som nå bare eksisterer på papiret, er bruken av EDS muligheten til permanente magneter som ikke trenger å aktivere strømbrudd. Flere nylig, ble det antatt at dette var umulig. Forskere mener at de permanente magneter er det ingen kraft som kan forårsake levitasjon tog. Men dette problemet ble unngått. Magneter plassert i en "Halbach array" for sin avgjørelse. Et slikt arrangement fører til opprettelsen av magnetfeltet utenfor matrisen, og over det. Dette bidrar til å opprettholde levitasjon strukturen selv med en hastighet på om lag fem kilometer i timen.

Praktisk gjennomføring av dette prosjektet har ennå ikke mottatt. Dette skyldes de høye kostnadene ved matriser laget av permanente magneter.

Fordeler med maglev

Den mest attraktive side av toget magnetisk levitasjon er utsiktene til å oppnå høye hastigheter som vil tillate Maglev i fremtiden for å konkurrere selv med et jetfly. Denne typen transport er ganske økonomisk i nivået av strømforbruket. Lave kostnader og dens drift. Dette er mulig på grunn av fravær av friksjon. Vil og lav støy Maglev, som har en positiv innvirkning på det økologiske miljø.

mangler

Den negative siden av Maglev er for store beløp som kreves for å lage dem. Høye kostnader og sporvedlikehold. I tillegg, for den betraktede transportmåte krever et komplekst system av baner og høye presisjonsinnretninger som styrer avstanden mellom banen og magnetene.

Gjennomføring av prosjektet i Berlin

I den tyske hovedstaden, åpningen av den første typen maglev-system i 1980 under navnet M-Bahn. web lengde 1,6 km. Magnetisk levitasjon tog i skytteltrafikk mellom tre metrostasjoner i helgene. Møte av passasjerer var gratis. Etter fallet av Berlinmuren, har byens befolkning økt med nesten halvparten. Det tok etablering av transportnett med mulighet til å gi en høy trafikkflyt. Det er derfor i 1991 det magnetiske stoffet ble demontert, og byggingen av T-banen i gang i hans sted.

Birmingham

Denne tyske byen lav hastighet maglev satt sammen 1984-1995. flyplassen og jernbanestasjonen. magnetiske banelengde var bare 600 m.

Way jobbet i ti år og ble stengt i respons til en rekke klager fra passasjerer på eksisterende ulempe. Deretter monorail transport erstattet maglev på dette nettstedet.

Shanghai

Den første magnetiske veien i Berlin ble bygget av tyske selskapet Transrapid. Prosjekt svikt ikke avskrekke utviklere. De fortsatte sine studier og mottatt en ordre fra den kinesiske regjeringen, som har bestemt seg for å bygge landets track-maglev. Shanghai og flyplassen "Pudong" knyttet høy hastighet (opp til 450 km / t) måte.
Veien er 30 km lang ble åpnet i 2002. Planene for fremtiden - dens utvidelse til 175 km.

Japan

I dette landet i 2005 var det en utstilling Expo-2005. For sin åpning ble satt i drift magnetstripen lengde på 9 km. ni stasjoner som ligger på linjen. Maglev tjener det område, som ligger ved siden av utstillingslokalet.

Maglev ansett fremtiden for transport. Allerede i 2025 er det planlagt å åpne en ny super-fast track i et land som Japan. Magnetisk levitasjon tog vil frakte passasjerer fra Tokyo til en av de sentrale områdene av øya. Dens hastighet er 500 km / t. For prosjektet vil trenge ca førtifem milliarder dollar.

Russland

Opprette et høyhastighetstog er planlagt og jernbane. Innen 2030 maglev i Russland mellom Moskva og Vladivostok. Måten å overvinne 9300 km passasjerer i 20 timer. Toghastighet magnetisk levitasjon vil være opp til fem hundre kilometer i timen.