Vlaki na magnetnih blazinah - je prevoz prihodnosti? Kako deluje magnetni vzglavnik?

Od trenutka, ko je človeštvo izumilo prve lokomotive, je minilo več kot dvesto let. Vendar pa je do sedaj zelo pogosta prevoz železniškega prometa, ki prevaža potnike in težke tovore s pomočjo električne energije in dizelskega goriva.

Omeniti velja, da so vsa ta leta, inženirji-izumitelji aktivno delali na ustvarjanju alternativnih metod premestitve. Rezultat njihovega dela so vlaki na magnetnih blazinah.

Zgodovina videza

Sama ideja ustvarjanja vlakov na magnetnih blazinah se je aktivno razvila v začetku dvajsetega stoletja. Toda za izvajanje tega projekta v tistem času iz več razlogov in ni uspelo. Proizvodnja takega vlaka se je začela šele leta 1969. Takrat je bilo na ozemlju Nemčije začelo postaviti magnetno pot, ki naj bi prešla novo vozilo, ki se je kasneje imenovalo vlak-maglev. Lansiran je bil leta 1971. Prvi maglevski vlak, imenovan "Transrapid-02", je prešel magnetno pot.

Zanimivo je dejstvo, da so se nemški inženirji izdelali nadomestno vozilo na podlagi teh zapisov, ki so zapustili znanstvenik Hermann Kemper, je leta 1934 prejel patent potrjuje magnitoplana izum.

"Transrapid-02" je težko klicati zelo hitro. Lahko je potoval z največjo hitrostjo 90 kilometrov na uro. Nizka je bila in njegova zmogljivost - le štiri osebe.

Leta 1979 so ustvarili naprednejši model magle. Ta vlak, imenovan "Transrapid-05", lahko že prevaža šestinšestdeset potnikov. Potoval je po progi v mestu Hamburg, katerega dolžina je bila 908 metrov. Največja hitrost, ki ga je razvil ta vlak, je znašal sedemdeset-pet kilometrov na uro.

V istem letu 1979 je bil na Japonskem izpuščen še en model maglev. Imenoval se je ML-500. Japonski vlak na magnetni blazini je razvil hitrost do petsto sedemnajst kilometrov na uro.

Konkurenčnost

Hitrost, ki jo vlaki lahko razvijejo na magnetnih blazinah, se lahko primerja s hitrost zrakoplova. V zvezi s tem lahko ta vrsta prevoza postane resen konkurent tistim letalam, ki delujejo na razdalji do tisoč kilometrov. Razširjena uporaba maglevov ovira dejstvo, da ne morejo upravljati tradicionalnih železnic. Vlaki na magnetnih blazinah morajo zgraditi posebne avtoceste. In to zahteva velike naložbe kapitala. Prav tako verjamejo, da je tisto, kar se ustvarja za Muggles magnetno polje lahko negativno vplivajo na človeško telo, kar bo negativno vplivalo na zdravje voznika in prebivalce regij, ki se nahajajo v bližini take poti.

Načelo delovanja

Vlaki na magnetnih blazinah so posebna vrsta prevoza. Med gibanjem se maglev kot da lebdi nad železnico brez dotika. To je posledica dejstva, da je vozilo nadzorovano z močjo umetno ustvarjenega magnetnega polja. Med premikanjem maglevov ni trenja. Zavorna sila v tem primeru je aerodinamični odvod.

Kako deluje? Vemo o osnovnih lastnostih magnetov iz vsake lekcije fizike šestega razreda. Če sta dva magneta med seboj povezana s severnimi polovi, se bodo odbili. Ustvari se tako imenovana magnetna blazina. Pri povezovanju različnih polov, bodo magneti pritegnili drug drugega. To precej preprosto načelo je temelj gibanja maglevskega vlaka, ki dobesedno zdrsne skozi zrak na rahlo razdaljo od tirnic.

Trenutno sta že razvita dve tehnologiji, s pomočjo katerih se aktivira magnetni vzglavnik ali vzmet. Tretja je eksperimentalna in obstaja samo na papirju.

Elektromagnetna suspenzija

Ta tehnologija se imenuje EMS. Temelji na moči elektromagnetnega polja, ki se spreminja v času. To povzroči levitacijo (dviganje v zraku) maglev. Za gibanje vlaka v tem primeru je potrebno imeti T-tirnice, ki so izdelane iz prevodnika (ponavadi kovine). To delovanje sistema je podobno navadni železniški progi. Vendar pa so v vlaku namesto kolesnih sklopov nameščeni podporni in vodilni magneti. Postavljeni so vzporedno s feromagnetnimi statorji, nameščenimi vzdolž roba mreže T-oblike.

Glavna pomanjkljivost tehnologije EMS je potreba po nadzoru razdalje med statorjem in magneti. In to kljub dejstvu, da je odvisno od številnih dejavnikov, vključno z ne-stalno naravo elektromagnetne interakcije. Da bi se izognili nenadni zaustavitvi vlaka, so na njej nameščene posebne baterije. Lahko napolnijo linearne generatorje, vgrajene v referenčne magnete, in tako dovolj dolgo, da podpirajo proces levitacije.

Zaviranje vlakov, ustvarjenih na podlagi tehnologije EMS, izvaja sinhroni linearni motor z nizkim pospeškom. Predstavljajo ga nosilni magneti, kot tudi cestna postaja, nad katero maglev vzhaja. Hitrost in osnutek sestave je mogoče nadzorovati s spreminjanjem frekvence in moči generiranega izmeničnega toka. Če želite upočasniti pot, je dovolj, da spremenite smer magnetnih valov.

Elektrodinamična suspenzija

Obstaja tehnologija, v kateri se gibanje magle pojavi, ko dve polji interakcijo. Eden od njih je ustvarjen v liniji avtoceste, drugi pa na vlaku. Ta tehnologija se imenuje EDS. Gradil je na svoji osnovi japonski vlak na magnetni blazini JR-Maglev.

Ta sistem ima nekatere razlike od EMS, kjer se uporabljajo konvencionalni magneti, katerim so tuljave opremljene z električnim tokom samo, ko se napaja.

Tehnologija EDS pomeni stalno oskrbo z električno energijo. To se zgodi tudi, če je napajanje prekinjeno. V kolobarjih takega sistema je nameščeno kriogensko hlajenje, kar prihrani veliko količino električne energije.

Prednosti in pomanjkljivosti tehnologije EDS

Pozitivna stran sistema, ki deluje na elektrodinamični suspenziji, je njegova stabilnost. Tudi rahlo zmanjšanje ali povečanje razdalje med magneti in spletom nadzirajo sile odbijanja in privlačnosti. Tako sistem ostane v nespremenjenem stanju. S to tehnologijo ni potrebe po namestitvi elektronike za spremljanje. Za prilagajanje razdalje med krpo in magneti niso potrebne nobene naprave.

EDS tehnologija ima nekaj pomanjkljivosti. Torej, sila, zadostna za levitacijo sestave, lahko nastane le pri visoki hitrosti. Zato so maglevovi opremljeni s kolesi. Zagotavljajo gibanje s hitrostjo do 100 kilometrov na uro. Druga pomanjkljivost te tehnologije je sila trenja, ki se pojavi pri zadnjem in sprednjem delu magnetov odbijanja pri nizki hitrosti.

Zaradi močnega magnetnega polja v odseku, namenjenem potnikom, je potrebna posebna zaščita. V nasprotnem primeru osebi z elektronskim srčnim spodbujevalcem ni dovoljeno potovati. Zaščita je potrebna tudi za magnetne medije (kreditne kartice in HDD).

Razvite tehnologije

Tretji sistem, ki trenutno obstaja samo na papirju, je uporaba trajnih magnetov v različici EDS, ki ne potrebujejo energije za aktivacijo. Do nedavnega je bilo mišljeno, da je to nemogoče. Raziskovalci so verjeli, da trajni magneti nimajo take moči, ki bi lahko povzročila lebdenje vlaka. Vendar se je temu problemu izognil. Da bi to rešili, so bili magneti postavljeni v "niz Halbachov". Ta ureditev vodi k ustvarjanju magnetnega polja, ne pod masivom, ampak nad njim. To pomaga vzdrževati lebdenje kompozicije, tudi s hitrostjo približno pet kilometrov na uro.

Projekt še ni prejel praktičnega izvajanja. To je posledica visoke stroške nizov iz trajnih magnetov.

Prednosti Mugglesa

Najbolj privlačna stran vlakov magnetnega stebra je možnost doseganja visokih hitrosti, kar bo Maglevu omogočilo, da v prihodnosti tekmuje tudi z reaktivnimi letali. Ta vrsta prevoza je dokaj ekonomična v smislu porabljene električne energije. Nizki stroški in njegovo delovanje. To postane možno zaradi pomanjkanja trenja. Pleše in nizek hrup maglev, kar bo pozitivno vplivalo na ekološko stanje.

Slabosti

Negativna stran Maglevsa je preveč za ustvarjanje. Visoki stroški in vzdrževanje proge. Poleg tega za to vrsto prevoza potrebuje kompleksen sistem poti in ultra-natančne instrumente, ki nadzirajo razdaljo med krpo in magneti.

Izvajanje projekta v Berlinu

V nemški prestolnici leta 1980 je potekalo odprtje prvega sistema Muggle tipa M-Bahn. Dolžina platna je bila 1,6 km. Med tremi postajami podzemne železnice je med vikendi vlakal z vlakom. Prehod za potnike je bil brezplačen. Po padec berlinskega zidu prebivalstvo mesta se je skoraj podvojilo. Potrebno je bilo ustvariti prometna omrežja s sposobnostjo zagotavljanja velikega potniškega prometa. Zato je bila leta 1991 demontirana magnetna platna in na svojem mestu se je začela gradnja podzemne železnice.

Birmingham

V tem nemškem mestu je bil maglev z nizko hitrostjo povezan od leta 1984 do leta 1995. letališča in železniške postaje. Dolžina magnetne poti je bila le 600 m.

Cesta je delovala deset let in je bila zaprta zaradi številnih pritožb potnikov zaradi obstoječih neprijetnosti. Nato je na tej strani zamenjal maglevski prevoz.

Šanghaj

Prvo magnetno cesto v Berlinu je zgradila nemška družba Transrapid. Neuspeh projekta ni odvzel razvijalcev. Nadaljevali so svoje raziskave in dobili ukaz kitajske vlade, ki se je odločila za izgradnjo maglevske poti v državi. Šanghaj in Pudong sta povezali to hitrost (do 450 km / h).
Dolžina ceste 30 km je bila odprta leta 2002. V načrtih za prihodnost - podaljšanje na 175 km.

Japonska

Leta 2005 je v tej državi potekala razstava Expo-2005. Na odprtje je bil naročen magnetni krog dolžine 9 km. Na progi je devet postaj. Maglev služi ozemlju, ki se nahaja ob prizorišču razstave.

Maglev se šteje za prevoz prihodnosti. Že leta 2025 se namerava v državi, kot je Japonska, odprla nova super-hitrostna pot. Vlak z magnetno blazino bo prevoz potnikov iz Tokija v eno od okrožij osrednjega dela otoka. Njegova hitrost bo 500 km / h. Za izvedbo projekta bo potrebnih okoli 45 milijard dolarjev.

Ruska federacija

Načrtuje se hitri vlak in RZD. Do leta 2030 bo maglev v Rusiji povezal Moskvo in Vladivostok. Pot do 9300 km potnikov bo premagana v 20 urah. Hitrost vlaka na magnetni blazini bo do petsto kilometrov na uro.