Поезд на магнитной подушке принцип работы. О поездах на магнитной подвеске. Итак, основные преимущества маглева

Как устроен поезд на магнитной подушке

Поезд на магнитной подушке принцип работы. О поездах на магнитной подвеске. Итак, основные преимущества маглева

Поезда на магнитной подушке, маглевы – самый быстрый вид наземного общественного транспорта. И хотя в эксплуатацию пока введено всего три небольших трека, исследования и испытания прототипов магнитных поездов проходят в разных странах. Как развивалась технология магнитной левитации и что ждет ее в ближайшем будущем вы узнаете из этой статьи.

История становления

Первые страницы истории маглев были заполнены рядами патентов, полученных в начале XX века в разных странах. Еще в 1902 году патентом на конструкцию поезда, оснащенного линейным двигателем, отметился немецкий изобретатель Альфреда Зейден. А уже спустя четыре года Франклин Скотт Смит разработал еще один ранний прототип поезда на электромагнитном подвесе.

Немного позже, в период с 1937 года по 1941 год, еще нескольких патентов относящихся к поездам, оснащенным линейными электродвигателями, получил немецкий инженер Герман Кемпер. К слову, подвижные составы Московской монорельсовой транспортной системы, построенной в 2004 г.

, используют для движения асинхронные линейные двигатели – это первый в мире монорельс с линейным двигателем.

Поезд Московской монорельсовой системы возле станции Телецентр

В конце 1940-х годов исследователи перешли от слова к делу.

Британскому инженеру Эрику Лэйзвейту, которого многие называют «отцом маглевов», удалось разработать первый рабочий полноразмерный прототип линейного асинхронного двигателя.

Позже, в 1960-х годах, он присоединился к разработке скоростного поезда Tracked Hovercraft. К сожалению, в 1973 году проект закрыли из-за нехватки средств.

Прототип поезда с линейным двигателем RTV 31 (проект Tracked Hovercraft)

В 1979 году появился первый в мире прототип поезда на магнитной подушке, лицензированный для предоставления услуг по перевозке пассажиров – Transrapid 05.

Испытательный трек длиной 908 м был построен в Гамбурге и представлен в ходе выставки IVA 79. Интерес к проекту оказался настолько велик, что Transrapid 05 удалось успешно проработать еще три месяца после окончания выставки и перевезти в общей сложности около 50 тыс. пассажиров.

Максимальная скорость этого поезда составляла 75 км/ч.

Система Transrapid 05 на выставке IVA 79

А первый коммерческий магнитоплан появился в 1984 году в Бирмингеме, Англия. Железнодорожная линия на магнитном подвесе соединяла терминал международного аэропорта Бирмингема и расположенную рядом железнодорожную станцию.

Она успешно проработала с 1984 по 1995 год. Протяженность линии составляла всего 600 м, а высота, на которую состав с линейным асинхронным двигателем поднимался над полотном дороги – 15 миллиметров.

В 2003 году на ее месте была построена система пассажирских перевозок AirRail Link на базе технологии Cable Liner.

В 1980-х годах к разработке и реализации проектов по созданию высокоскоростных поездов на магнитной подушке приступили не только в Англии и Германии, но и в Японии, Корее, Китае и США.

Как это работает

О базовых свойствах магнитов мы знаем еще с уроков физики за 6 класс. Если поднести северный полюс постоянного магнита к северному полюсу другого магнита они будут отталкиваться. Если один из магнитов перевернуть, соединив разные полюса – притягиваться. Это простой принцип заложен в поездах-маглевах, которые скользят по воздуху над рельсом на незначительном расстоянии.

В основе технологии магнитного подвеса лежат три основных подсистемы: левитации, стабилизации и ускорения. В то же время на данный момент существует две основных технологии магнитного подвеса и одна экспериментальная, доказанная лишь на бумаге.

Поезда, построенные на базе технологии электромагнитного подвеса (EMS) для левитации используют электромагнитное поле, сила которого изменяется по времени. При этом практическая реализация данной системы очень похожа на работу обычного железнодорожного транспорта.

Здесь применяется Т-образное рельсовое полотно, выполненное из проводника (в основном металла), но поезд вместо колесных пар использует систему электромагнитов – опорных и направляющих.

Опорные и направляющие магниты при этом расположены параллельно к ферромагнитным статорам, размещенным на краях Т-образного пути.

Главный недостаток технологии EMS – расстояние между опорным магнитом и статором, которое составляет 15 миллиметров и должно контролироваться и корректироваться специальными автоматизированными системами в зависимости от множества факторов, включая непостоянную природу электромагнитного взаимодействия.

К слову, работает система левитации благодаря батареям, установленным на борту поезда, которые подзаряжаются линейными генераторами, встроенными в опорные магниты. Таким образом, в случае остановки поезд сможет достаточно долго левитировать на батареях. На базе технологии EMS построены поезда Transrapid и, в частности, шанхайский маглев.

Поезда на базе технологии EMS приводятся в движение и осуществляют торможение с помощью синхронного линейного двигателя низкого ускорения, представленного опорными магнитами и полотном, над которым парит магнитоплан.

По большому счету, двигательная система, встроенная в полотно, представляет собой обычный статор (неподвижная часть линейного электродвигателя), развернутый вдоль нижней части полотна, а опорные электромагниты, в свою очередь, работают в качестве якоря электродвигателя.

Таким образом, вместо получения крутящего момента, переменный ток в катушках генерирует магнитное поле возбуждающихся волн, которое перемещает состав бесконтактно. Изменение силы и частоты переменного тока позволяет регулировать тягу и скорость состава.

При этом чтобы замедлить ход, нужно всего лишь изменить направление магнитного поля.

В случае применения технологии электродинамического подвеса (EDS) левитация осуществляется при взаимодействии магнитного поля в полотне и поля, создаваемого сверхпроводящими магнитами на борту состава. На базе технологии EDS построены японские поезда JR–Maglev.

В отличие от технологии EMS, в которой применены обычные электромагниты и катушки проводят электричество только в тот момент, когда подается питание, сверхпроводящие электромагниты могут проводить электричество даже после того, как источник питания был отключен, например, в случае отключения электроэнергии. Охлаждая катушки в системе EDS можно сэкономить достаточно много энергии.

Тем не менее, криогенная система охлаждения, используемая для поддержания более низких температур в катушках, может оказаться достаточно дорогой.

Главным преимуществом системы EDS является высокая стабильность – при незначительном сокращении расстоянии между полотном и магнитами возникает сила отталкивания, которая возвращает магниты в первоначальное положение, в то же время увеличение расстояния снижает силу отталкивания и повышает силу притяжения, что опять же ведет к стабилизации системы. В этом случае никакой электроники для контроля и корректировки расстояния между поездом и полотном не требуется.

Правда, без недостатков здесь также не обошлось – достаточная для левитации состава сила возникает только на больших скоростях.

По этой причине поезд на системе EDS должен быть оснащен колесами, которые смогут обеспечивать движение при низких скоростях (до 100 км/ч).

Соответственные изменения также должны быть внесены по всей длине полотна, так как поезд может остановиться в любом месте в связи с техническими неисправностями.

Еще одним недостатком EDS является то, что при низких скоростях в передней и задней частях отталкивающих магнитов в полотне возникает сила трения, которая действует против них. Это одна из причин, по которой в JR–Maglev отказались от полностью отталкивающей системы и посмотрели в сторону системы боковой левитации.

Стоит также отметить, что сильные магнитные поля в секции для пассажиров порождают необходимость установки магнитной защиты. Без экранирования путешествие в таком вагоне для пассажиров с электронным стимулятором сердца или магнитными носителями информации (HDD и кредитные карточки), противопоказано.

Подсистема ускорения в поездах на базе технологии EDS работает точно также, как и в составах на базе технологии EMS за исключением того, что после изменения полярности статоры здесь на мгновение останавливаются.

Третьей, наиболее близкой к реализации технологией, существующей пока только на бумаге, является вариант EDS с постоянными магнитами Inductrack, для активации которых не требуется энергия. До недавнего времени исследователи считали, что постоянные магниты не обладают достаточной для левитации поезда силой.

Однако эту проблему удалось решить путем размещения магнитов в так называемый «массив Хальбаха». Магниты при этом расположены таким образом, что магнитное поле возникает над массивом, а не под ним, и способны поддерживать левитацию поезда на очень низких скоростях – около 5 км/ч.

Правда, стоимость таких массивов из постоянных магнитов очень высока, поэтому пока и не существует ни одного коммерческого проекта данного рода.

Ставьте лайк. Подписывайтесь на канал “Транспортофилия“. Каждый день: история транспорта, новинки, рассказы, юмор.

Другие обзоры из рубрики:транспортные системы мира.

Самая маленькая троллейбусная сеть в Европе.

Троллейбус Арнема, Нидерланды.

Мемфис. Трамваи вне времени.

Красотки трамвая.

Китайские троллейбусы.

Троллейбусы Кито.

Троллейбусная эпопея Вьетнама.

Троллейбус на Катманду.

Троллейбусы африканского континента.

Горный троллейбус. Киргизия. Нарын.

Улан-баторский троллейбус. (Монголия)

Источник материала.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5d8cef73d7859b00b0b0fba6/5db719641febd400b188ec52

Поезд на магнитной подушке

Поезд на магнитной подушке принцип работы. О поездах на магнитной подвеске. Итак, основные преимущества маглева

Zoom-презентация:http://zoom.pspu.ru/presentations/145

1. Назначение

Поездна магнитной подушкеили маглев(от англ. magnetic levitation, т.е. «maglev»- магнитоплан) – это поезд на магнитномподвесе, движимый и управляемый магнитнымисилами, предназначенный для перевозкилюдей (рис. 1). Относиться к техникепассажирского транспорта. В отличие оттрадиционных поездов, в процессе движенияон 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

Существуютразные технологические решения вразработке данной конструкции (см. п.6).Рассмотрим принцип действия магнитнойподушки поезда «Трансрапид» наэлектромагнитах (электромагнитнаяподвеска, EMS)(рис. 2).

Электронно-управляемыеэлектромагниты (1) прикреплены кметаллической «юбке» каждого вагона.Они взаимодействуют с магнитами нанижней стороне специального рельса(2), в результате чего поезд зависает надрельсом. Другие магниты обеспечиваютбоковое выравнивание. Вдоль пути уложенаобмотка (3), которая создает магнитноеполе, приводящее поезд в движение(линейный двигатель).

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

3. Принцип действия

Воснове принципа действия поезда намагнитном подвесе лежат следующиефизические явления и законы:

  • явление и закон электромагнитной индукции М. Фарадея
  • правило Ленца
  • закон Био-Савара-Лапласа

В1831 году английский физик Майкл Фарадейоткрыл законэлектромагнитной индукции,согласно которому изменениемагнитного потока внутри проводящегоконтура возбуждает в этом контуреэлектрический ток даже при отсутствиив контуре источника питания.Оставленный Фарадеем открытым вопросо направлении индукционного тока вскоререшил российский физик Эмилий ХристиановичЛенц.

Рассмотримзамкнутый круговой токопроводящийконтур без подключенной батареи илииного источника питания, в которыйсеверным полюсом начинают вводитьмагнит. Это приведет к увеличениюмагнитного потока, проходящего черезконтур, и, согласно закону Фарадея, вконтуре возникнет индуцированный ток.

Этот ток, в свою очередь, согласно законуБио-Савара будет генерировать магнитноеполе, свойства которого ничем неотличаются от свойств поля обычногомагнита с северным и южным полюсами.

Ленцу как раз и удалось выяснить, чтоиндуцированный ток будет направлентаким образом, что северный полюсгенерируемого током магнитного полябудет ориентирован в сторону северногополюса вдвигаемого магнита.

Посколькумежду двумя северными полюсами магнитовдействуют силы взаимного отталкивания,наведенный в контуре индукционный токпотечет именно в таком направлении, чтобудет противодействовать введениюмагнита в контур. И это лишь частныйслучай, а в обобщенной формулировкеправило Ленца гласит, что индукционныйток всегда направлен так, чтобыпротиводействовать вызвавшей егопервопричине.

ПравилоЛенца сегодня как раз и используется впоезде на магнитной подушке. Под днищемвагона такого поезда смонтированымощные магниты, расположенные в считанныхсантиметрах от стального полотна (рис.3).

При движении поезда магнитный поток,проходящий через контур полотна,постоянно меняется, и в нем возникаютсильные индукционные токи, создающиемощное магнитное поле, отталкивающеемагнитную подвеску поезда (аналогичнотому, как возникают силы отталкиваниямежду контуром и магнитом в вышеописанномопыте).

Сила эта настолько велика, что,набрав некоторую скорость, поездбуквально отрывается от полотна нанесколько сантиметров и, фактически,летит по воздуху [2.4].

Составлевитирует за счёт отталкиванияодинаковых полюсов магнитов и, наоборот,притягивания разных полюсов. Создателипоезда «Трансрапид» (рис.1) приме­нилинеожиданную схему магнитной подвески.Они использовали не от­талкиваниеодноимённых полюсов, а притягиваниеразноимённых.

Подвесить груз над магнитомнесложно (эта система устойчива), а подмагни­том — практически невозможно.Но если взять управляемый электромаг­нит,ситуация меняется. Система кон­тролясохраняет величину зазора между магнитамипостоянной в несколько миллиметров(рис. 3).

При увели­чении зазора системаповышает си­лу тока в несущих магнитахи таким образом «подтягивает» вагон;при уменьшении — понижает силу тока, изазор увеличивается. Схема облада­етдвумя серьёзными преимущества­ми.

Путевые магнитные элементы защищеныот погодных воздейст­вий, а их полесущественно слабее за счёт малого зазорамежду путём и составом; оно требу­еттоков гораздо меньшей силы. Сле­довательно,поезд такой конструкции оказываетсягораздо более эконо­мичным [1.1].

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

Движениепоезда вперед осуществляется линейнымдвигателем.Такой двигатель имеет ротор и статор,растянутые в полосы (в обычном электромотореони свёр­нуты в кольца). Обмотки статоравключаются поочерёдно, создавая бе­гущеемагнитное поле.

Статор, укреп­лённыйна локомотиве, втягивается в это полеи движет весь состав (рис. 4, 5). [1.1,1.3]. Ключевымэлементом технологии является сменаполюсов на электромагнитах путемпопеременной подачи и снятия тока счастотой 4000 раз в секунду.

Зазор междустатором и ротором для получения надежнойработы не должен превышать пятимиллиметров. Это труднодостижимо из-засвойственной всем типам монорельсовыхдорог, кроме дорог с боковой подвеской,раскачки вагонов во время движения,особенно при прохождении поворотов.

Поэтому необходима идеальная путеваяинфраструктура.

Устойчивостьсистемы обеспечивается автоматическимрегулированием тока в обмоткахнамагничивания: датчики постояннозамеряют расстояние от поезда до путии соответственно ему меняется напряжениена электромагнитах (рис. 3) [2.6].Сверхбыстродействующие системыуправления контролировать зазор междудорогой и поездом.

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

Единственнойтормозящей силой является силааэродинамического сопротивления.

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

Итак,схема движения поезда на магнитнойподвеске: под вагоном установленынесущие электромагниты, а на рельсе —катушки линейного электродвигателя.При их взаимодействии возникает сила,которая приподнимает вагон над дорогойи тянет его вперёд. Направление тока вобмотках непрерывно меняется, переключаямагнитные поля по мере движения поезда[1.1].

Несущиемагниты питаются от бортовых аккумуляторов(рис.4), которые подзаряжаются на каждойстанции. Ток на линейный электродвигатель,разгоняющий поезд до самолётныхскоростей, подаётся только на томучастке, по которому идёт поезд (рис. 6 а).Достаточносильное магнитное поле состава будетнаводить ток в путевых обмотках, а те,в свою очередь, — создавать магнит­ноеполе.

Рис. 6. а Принцип движения поезда на магнитной подушке

Туда,где поезд увеличивает скорость или идетв гору, энергия подается с большеймощностью. Если нужно затормозить илиехать в обратном направлении, магнитноеполе меняет вектор [2.2].

Ознакомьтесьс видеофрагментами «Законэлектромагнитной индукции»,«Электромагнитнаяиндукция»«ОпытыФарадея».

Рис.6. б Кадры из видеофрагментов «Законэлектромагнитной индукции»,«Электромагнитная индукция» «ОпытыФарадея».

Источник: https://studfile.net/preview/3563000/

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

Поезд на магнитной подушке принцип работы. О поездах на магнитной подвеске. Итак, основные преимущества маглева

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?

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

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.

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. 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. 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. 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.

Источник.

Материалы по теме:

Идея вакуумных поездов Hyperloop зародилась еще задолго до Илона Маска

Сингапур отказался от беспилотных поездов в метро из-за постоянных перебоев

Каким будет скоростной поезд Hyperloop в Саудовской Аравии

Власти Дубая анонсировали запуск летающего такси без водителя

Источник: https://rb.ru/story/maglevs-now/

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

Поезд на магнитной подушке принцип работы. О поездах на магнитной подвеске. Итак, основные преимущества маглева

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.

История появления

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.

Конкурентоспособность

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.

Принцип работы

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.

Электромагнитный подвес

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.

Электродинамический подвес

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).

Разрабатываемая технология

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.

Достоинства маглевов

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.

Недостатки

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.

Бирмингем

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.

Шанхай

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.

Япония

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.

Россия

Создание высокоскоростного поезда планируется и РЖД. К 2030 г. маглев в России соединит Москву и Владивосток. Путь в 9300 км пассажиры преодолеют за 20 часов. Скорость поезда на магнитной подушке будет доходить до пятисот километров в час.

Источник: https://FB.ru/article/165360/poezda-na-magnitnyih-podushkah---eto-transport-buduschego-kak-rabotaet-poezd-na-magnitnoy-podushke

Поезд на магнитной подушке, летающий поезд, маглев

Поезд на магнитной подушке принцип работы. О поездах на магнитной подвеске. Итак, основные преимущества маглева

Технология находится в процессе разработки!

Поезд на магнитной подушке – летающий поезд, магнитоплан или маглев – это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного либо магнитного поля.

Описание

Поезд на электромагнитной подвеске (EMS) 

Поезд на электродинамической подвеске (EDS)

Системы магнитной левитации поезда на постоянных магнитах Inductrack

Система RusMaglev

Описание:

Поезд на магнитной подушке – летающий поезд, магнитоплан или маглев (от англ. magnetic levitation – «магнитная левитация») – это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитноголибо магнитного поля.

В отличие от традиционных железнодорожных поездов, в процессе движения маглев не касается поверхности рельса. Поэтому скорость данного транспорта может быть сопоставима со скоростью самолета. На сегодняшний день максимальная скорость такого поезда – 581 км/ч (Япония).

На практике реализованы две системы магнитной левитации: на электромагнитной подвеске (EMS) и на электродинамической подвеске (EDS). Другие системы: на постоянных магнитах существуют еще только в теории, а система RusMaglev находится в процессе разработки.

Поезд на электромагнитной подвеске (EMS) :

Электромагнитная подвеска (EMS) позволяет поезду левитировать, используя электромагнитное поле с изменяющейся по времени силой. Система представляет собой путь, сделанный из проводника и систему электромагнитов, установленных на поезде.

Достоинства этой системы:

— магнитные поля внутри и снаружи транспортного средства меньше, чем у системы EDS,

экономически выгодная реализуемая и доступная технология,

— высокие скорости (500 км/ч),

нет нужды в дополнительных системах подвески.

Недостатки этой системы:

нестабильность: требуется постоянный контроль и корректировка колебания магнитного поля путей и состава,

процесс выравнивания по допускам внешними средствами может привести к нежелательной вибрации.

Поезд на электродинамической подвеске (EDS):

Система на электродинамической подвеске (EDS) создает левитацию изменяющимся магнитным полем в путях и поля, создаваемого магнитами на борту состава поезда.

Достоинства этой системы:

— развитие сверхбольших скоростей (603 км/ч) и способность выдерживать большие нагрузки.

Недостатки этой системы:

 невозможность левитировать на низких скоростях, необходимость в большой скорости, чтобы была достаточно отталкивающая сила хотя бы для удержания на весу поезда (поэтому подобные поезда используют колеса),

сильное магнитное излучение вредно и небезопасно для пассажиров со слабым здоровьем и с кардиостимуляторами, для магнитных носителей данных.

Системы магнитной левитации поезда на постоянных магнитах Inductrack:

В настоящее время актуальной к воплощению является система на постоянных магнитах Inductrack, которая является разновидностью системы EDS.

Достоинства этой системы:

— потенциально самая экономичная система,

низкая мощность для активации магнитов,

— магнитное поле локализовано ниже вагона,

поле левитации генерируется уже при скорости 5 км/ч,

— при сбое питания вагоны останавливаются безопасно,

множество постоянных магнитов может оказаться более эффективным, чем электромагниты.

Недостатки этой системы:

требуются колеса или специальный сегмент пути, поддерживающий поезд при его остановке.

Система RusMaglev:

Левитация RusMaglev является российской разработкой. Левитация создается постоянными магнитами (неодим-железо-бор) на борту состава поезда. Пути выполнены из алюминия. Система не требует абсолютно никакого подвода электричества.

Достоинства этой системы:

— экономичнее высокоскоростной магистрали,

не требуется электричества,

— высокие скорости — более 400 км/ч,

поезд левитирует при нулевой скорости,

— перевозка грузов в 2 раза дешевле, чем перевозка грузов по существующей железной дороге. 

Примечание: © Фото https://www.pexels.com

Звони: +7-908-918-03-57

или пиши нам здесь…

карта сайта

[embedded content]

Войти    Регистрация

В чате:

Виктор Потехин

Поступила просьба разместить технологию обработки торфа электрогидравлическим эффектом.

Мы ее выполнили!

2018-04-06 19:21:11

Виктор Потехин

Поступил вопрос о лазерной очистке металла. Дан ответ. В частности, указана более дешевая и эффективная технология.

2018-04-11 23:18:19

Виктор Потехин

Поступил вопрос по термостабилизаторам грунтов в условиях вечной мерзлоты. Дан ответ.

2018-04-29 09:51:54

Виктор Потехин

Поступил вопрос по стеклопластиковым емкостям. Дан ответ.

2018-05-04 06:47:56

Виктор Потехин

Поступил вопрос по гидропонным многоярусным установкам. Дан ответ. В частности указаны более прорывные технологии в сельском хозяйстве.

2018-05-16 20:22:35

Виктор Потехин

Поступил вопрос по выращиванию сапфиров касательно технологии и оборудования. Дан ответ.

2018-05-16 20:23:28

Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно мотор-колеса Дуюнова и мотор-колеса Шкондина, что лучше. Дан ответ.

2018-05-16 20:30:50

Источник: https://allbreakingnews.ru/poezd-na-magnitnoj-podushke-letayushhij-poezd-maglev/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.