Vlakovi na magnetnim jastucima - je li prijevoz budućnosti? Kako radi magnetni jastuk?

Prošlo je više od dvjesto godina od trenutka kada je čovječanstvo izumilo prve lokomotive. Međutim, do sada je vrlo uobičajena željeznička pruga koja prevozi putnike i teška tereta uz pomoć električne energije i dizelskog goriva.

Valja istaknuti da su sve ove godine inženjeri i izumitelji aktivno radili na stvaranju alternativnih metoda raseljavanja. Rezultat njihovog rada bili su vlakovi na magnetnim jastucima.

Povijest izgleda

Sama ideja stvaranja vlakova na magnetnim jastucima aktivno je razvijena početkom dvadesetog stoljeća. Međutim, za provedbu ovog projekta u to vrijeme iz više razloga i nije uspjelo. Za proizvodnju kao vlak počeo tek 1969. Tada je na području Savezne Republike Njemačke počela polagati magnetski zapis na kojem će biti potrebno novo vozilo, koje je kasnije nazvana kao: vlakom, Maglev. Pokrenut je 1971. godine. Prvi maglev vlak, nazvan "Transrapid-02", prošao je magnetski trag.

Zanimljivo je da su njemački inženjeri proizveli alternativni vozilo na temelju tih zapisa koji su napustili znanstvenik Herman Kemper, 1934 dobio patent potvrđuje magnitoplana izum.

"Transrapid-02" je teško nazvati vrlo brzo. Mogao je putovati brzinom od 90 kilometara na sat. Niska je bila i njegova sposobnost - samo četiri osobe.

Godine 1979. stvorili su napredniji model magleva. Ovaj vlak, nazvan "Transrapid-05", već je mogao nositi šezdeset osam putnika. Putovao je duž linije u Hamburgu, duljine 908 metara. Maksimalna brzina, koji je razvio ovaj vlak, bio je jednak sedamdeset pet kilometara na sat.

U istom 1979, drugi model maglev je pušten u Japan. Nazvao ga je ML-500. Japanski vlak na magnetnom jastuku razvio se brzinom do pet stotina sedamnaest kilometara na sat.

konkurentnost

Može se usporediti brzina kojom se vlakovi mogu razviti na magnetskim jastucima brzina zrakoplova. U tom smislu, ova vrsta prijevoza može postati ozbiljan konkurent onim dišnim putovima koji rade na udaljenosti do tisuća kilometara. Rastu uporabe maglevova ometaju činjenica da se ne mogu kretati tradicionalnim željezničkim prugama. Vlakovi na magnetnim jastucima moraju izgraditi posebne autoceste. A to zahtijeva velika ulaganja kapitala. Također se vjeruje da ono što se stvara za Muggles magnetsko polje može nepovoljno utjecati na ljudsko tijelo, što će nepovoljno utjecati na zdravlje vozača i stanovnika regija koja se nalazi blizu takvog puta.

Načelo rada

Vlakovi na magnetnim jastucima su posebna vrsta prijevoza. Tijekom kretanja, maglev kao da se lebdi nad željezničkom prugom bez dodirivanja. To je zbog činjenice da se vozilo kontrolira snagom umjetno stvorenog magnetskog polja. Tijekom kretanja maglev nema trenja. Sila kočenja u ovom slučaju je aerodinamička vučica.

Kako to radi? Znamo o osnovnim svojstvima magneta iz svakog pouka fizike šestog razreda. Ako dva magneta dođu jedni od drugih sjevernim polovima, onda će se odbijaju. Stvoren je takozvani magnetski jastuk. Pri povezivanju različitih stupova magneti će biti privučeni jedni drugima. Ovaj prilično jednostavan princip podvlači kretanje maglev vlakova, koji doslovno klizi kroz zrak na maloj udaljenosti od tračnica.

Trenutno su već razvijene dvije tehnologije, pomoću kojih se aktivira magnetski jastuk ili suspenzija. Treći je eksperimentalan i postoji samo na papiru.

Elektromagnetska suspenzija

Ova se tehnologija zove EMS. Temelji se na snazi ​​elektromagnetskog polja, mijenjajući se u vremenu. To uzrokuje levitaciju (podizanje u zraku) magle. Za kretanje vlaka u ovom slučaju, potrebno je imati T-tračnice, koje su izrađene od vodiča (obično metala). Ova radnja sustava slična je običnoj željeznici. Međutim, u vlaku, umjesto setova kotača, ugrađuju se potpornji i magneti za vođenje. Smješteni su paralelno s feromagnetskim statorima smještenim duž ruba T-oblika.

Glavni nedostatak EMS tehnologije je potreba kontrole udaljenosti između statora i magneta. I to unatoč činjenici da ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući ne-konstantnu prirodu elektromagnetskih interakcija. Kako bi se izbjegao naglo zaustavljanje vlakova, na njega se instaliraju posebne baterije. Oni su u mogućnosti napuniti linearne generatore ugrađene u referentne magnete, i tako dovoljno dugo da podrže proces levitacije.

Kočenje vlakova stvoreno na osnovi EMS tehnologije obavlja sinkroni linearni motor s niskim ubrzanjem. Predstavljen je magnetima za podupiranje, kao i cestovnom gredu na kojoj maglev raste. Brzina i nacrt kompozicije mogu se kontrolirati mijenjanjem frekvencije i snage generirane izmjenične struje. Da biste usporili stazu, dovoljno je promijeniti smjer magnetskih valova.

Elektrodinamička suspenzija

Postoji tehnologija u kojoj se kretanje jezgre događa kada dvije polja stupaju u interakciju. Jedan od njih je stvoren u liniji autoceste, a drugi - na vlaku. Ova se tehnologija naziva EDS. Sagrađena je na svojoj bazi japanski vlak na magnetskom jastuku JR-Maglev.

Ovaj sustav ima neke razlike od EMS, gdje se koriste konvencionalni magneti, na koje se zavojnice opskrbljuju električnom strujom samo kada se napaja.

EDS tehnologija znači stalnu opskrbu električnom energijom. To se događa čak i ako je napajanje isključeno. U zavojima takvog sustava ugrađena je kriogenska hlađenja koja štedi znatnu količinu električne energije.

Prednosti i nedostaci EDS tehnologije

Pozitivna strana sustava koja radi na elektrodinamičkoj suspenziji je njegova stabilnost. Čak i lagano smanjenje ili povećanje udaljenosti između magneta i mreže kontrolira snage odbijanja i privlačenja. To omogućava sustavu da ostane u nepromijenjenom stanju. Ovom tehnologijom nije potrebno instalirati elektroniku za praćenje. Nisu potrebni uređaji za podešavanje udaljenosti između platna i magneta.

EDS tehnologija ima neke nedostatke. Dakle, snaga koja je dovoljna za levitaciju sastava može se pojaviti samo pri velikoj brzini. Zato su maglevovi opremljeni kotačima. Oni osiguravaju njihovo kretanje brzinom od 100 kilometara na sat. Još jedan nedostatak ove tehnologije je sila trenja koja se pojavljuje na stražnjoj strani i pred magnetima odbijajući pri maloj brzini.

Zbog jakog magnetskog polja u sekciji namijenjenoj putnicima, potrebna je posebna zaštita. Inače, osoba s elektronskim stimulansom srca ne smije putovati. Zaštita je također potrebna za magnetske medije (kreditne kartice i HDD).

Razvijena tehnologija

Treći sustav, koji trenutno postoji samo na papiru, je uporaba trajnih magneta u EDS varijanti, koja ne zahtijeva energiju za aktivaciju. Do nedavno se smatralo da je to nemoguće. Istraživači su vjerovali da stalni magneti nemaju vrstu snage koja može izazvati levitaciju vlaka. Međutim, taj je problem izbjegao. Da bi se to riješilo, magneti su smješteni u "niz Halbach". Ovaj raspored vodi do stvaranja magnetskog polja, ne ispod masiva, već iznad njega. To pomaže održati levitaciju kompozicije, čak i pri brzini od oko pet kilometara na sat.

Projekt još nije dobio nikakvu praktičnu provedbu. To je zbog visoke cijene polja od trajnih magneta.

Prednosti muglica

Najatraktivnije strane vlakova magnetskog stupa je mogućnost postizanja velikih brzina, što će omogućiti Maglevu da se u budućnosti natječe čak i sa mlaznim zrakoplovima. Ova vrsta prijevoza prilično je ekonomična u pogledu potrošene električne energije. Niski troškovi i njen rad. To postaje moguće zbog nedostatka trenja. Ugode i niske šumove maglevsa, što će pozitivno utjecati na ekološku situaciju.

mane

Negativna strana Maglevsa je previše za stvaranje. Visoki troškovi i održavanje staze. Osim toga, za ovu vrstu transporta potreban je složeni sustav staza i iznimno preciznih instrumenata koji kontroliraju udaljenost između platna i magneta.

Provedba projekta u Berlinu

U glavnom gradu Njemačke 1980. godine održano je otvaranje prvog sustava Muggle tipa pod nazivom M-Bahn. Duljina platna bila je 1,6 km. Vikendom se vlakom vozio magnetski jastuk između tri postaje podzemne željeznice. Prolaz za putnike bio je besplatan. nakon pad Berlinskog zida stanovništvo grada gotovo se udvostručilo. Bilo je potrebno stvoriti transportne mreže s mogućnošću pružanja visokog putničkog prometa. Zato je 1991. godine uklonjen magnetski platno, a na njegovom mjestu počela je gradnja metroa.

Birmingham

U ovom njemačkom gradu, maglev s malom brzinom povezan je od 1984. do 1995. godine. zračne i željezničke stanice. Duljina magnetskog puta bila je samo 600 m.

Cesta je radila deset godina i bila je zatvorena zbog brojnih pritužbi putnika zbog postojećih neugodnosti. Zatim je transport na jednoj koloni zamijenio maglev na ovoj stranici.

Šangaj

Prva magnetska cesta u Berlinu sagradila je njemačka tvrtka Transrapid. Neuspjeh projekta nije uplašio programere. Nastavili su svoja istraživanja i dobili nalog od kineske vlade, koja je odlučila izgraditi maglevsku rutu u zemlji. Šangaj i zračna luka Pudong povezali su ovu veliku brzinu (do 450 km / h).
Duljina ceste od 30 km otvorena je 2002. godine. U planovima za budućnost - njeno proširenje na 175 km.

Japan

2005. godine održana je izložba Expo-2005 u ovoj zemlji. Na njen otvor je naručio 9 km dugi magnetski krug. Postoji devet stanica na liniji. Maglev služi prostoru koji se nalazi na mjestu izložbe.

Maglevovi se smatraju transportom budućnosti. Već 2025. godine planira se otvoriti novu super-brzinsku rutu u zemlji poput Japana. Vlak s magnetnim jastukom prevezat će putnike iz Tokija u jedan od okruga središnjeg dijela otoka. Njegova će brzina biti 500 km / h. Za provedbu projekta trebat će oko četrdeset pet milijardi dolara.

Ruska Federacija

Planiranje brzog vlakova i RZD. Do 2030. maglev u Rusiji povezivat će Moskvu i Vladivostok. Put do 9300 km putnika prevladat će za 20 sati. Brzina vlakova na magnetskom jastuku će iznositi do petsto kilometara na sat.