Поезда на магнитной подушке – транспорт, способный изменить мир
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.
Зміст
- 1 История становления
- 2 Как это работает
- 3 Книга рекордов Гиннесса
- 4 Практическая реализация
- 5 Очень дорогая игрушка
- 6 Что дальше?
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.
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.
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.
Книга рекордов Гиннесса
На данный момент первою строчку в списке самых быстрых поездов на магнитной подушке занимает японское решение JR-Maglev MLX01, которому 2 декабря 2003 года на испытательной трассе в Яманаси удалось развить рекордную скорость – 581 км/ч. Стоит отметить, что JR-Maglev MLX01 принадлежит еще несколько рекордов, установленных в период с 1997 по 1999 год – 531, 550, 552 км/ч.
Если взглянуть на ближайших конкурентов, то среди них стоит отметить шанхайский маглев Transrapid SMT, построенный в Германии, которому удалось в ходе испытаний в 2003 году развить скорость 501 км/ч и его прародителя – Transrapid 07, преодолевшего рубеж в 436 км/ч еще в 1988 году.
Практическая реализация
Поезд на магнитной подушке Linimo, эксплуатация которого началась в марте 2005 года, был разработан компанией Chubu HSST и до сих пор используется в Японии. Он курсирует между двумя городами префектуры Айти. Протяженность полотна, над которым парит маглев составляет около 9 км (9 станций). При этом максимальная скорость Linimo равна 100 км/ч. Это не помешало ему только в течение первых трех месяцев с момента запуска перевезти более 10 млн пассажиров.
Более известным является шанхайский маглев, созданый немецкой компанией Transrapid и введенный в эксплуатацию 1 января 2004 года. Эта железнодорожная линия на магнитном подвесе соединяет станцию шанхайского метро Лунъян Лу с международным аэропортом Пудун. Общее расстояние составляет 30 км, поезд преодолевает его приблизительно за 7,5 мин, разгоняясь до скорости 431 км/ч.
Еще одна железнодорожная линия на магнитном подвесе успешно эксплуатируется в городе Тэджон, Южная Корея. UTM-02 стал доступен пассажирам 21 апреля 2008 года, а на его разработку и создание ушло 14 лет.
Среди поездов на магнитной подушке, эксплуатация которых начнется в ближайшем будущем, стоит отметить Maglev L0 в Японии, его испытания были возобновлены совсем недавно. Ожидается, что к 2027 году он будет курсировать по маршруту Токио – Нагоя.
Очень дорогая игрушка
Не так давно популярные журналы называли поезда на магнитной подушке революционным транспортом, а о запуске новых проектов подобных систем с завидной регулярностью сообщали как частные компании, так и органы власти из разных стран мира. Однако большинство из этих грандиозных проектов были закрыты еще на начальных стадиях, а некоторые железнодорожные линии на магнитном подвесе хоть и сумели недолго послужить на благо населения, позже были демонтированы.
Главная причина неудач в том, что поезда на магнитной подвеске чрезвычайно дороги. Они требуют специально построенной под них с нуля инфраструктуры, которая, как правило, и является самой расходной статьей в бюджете проекта.
К примеру, шанхайский маглев обошелся Китаю в $1,3 млрд или $43,6 млн за 1 км двустороннего полотна (включая затраты на создание поездов и постройку станций). Конкурировать с авиакомпаниями поезда на магнитной подушке могут лишь на более длинных маршрутах. Но опять же, в мире достаточно мало мест с большим пассажиропотоком, необходимым для того чтобы железнодорожная линия на магнитном подвесе окупилась.
Что дальше?
На данный момент будущее поездов на магнитной подвеске выглядит туманно в большей степени из-за запредельной дороговизны подобных проектов и длительного периода окупаемости. В то же время множество стран продолжают инвестировать огромные средства в проекты по созданию высокоскоростных железнодорожных магистралей (ВСМ). Не так давно в Японии были возобновлены скоростные испытания поезда на магнитной подушке Maglev L0, который войдет в эксплуатацию к 2027 году.
Японское правительство также надеется заинтересовать собственными поездами на магнитной подушке США.
Недавно представители компании The Northeast Maglev, которые планируют соединить с помощью железнодорожной линии на магнитном подвесе Вашингтон и Нью-Йорк, совершили официальный визит в Японию. Возможно поезда на магнитной подвеске получат большее распространение в странах с менее эффективной сетью ВСМ. К примеру, в США и Великобритании, но их стоимость по-прежнему останется высока.
Есть еще один сценарий развития событий. Как известно, одним из путей к увеличению эффективности поездов на магнитной подушке является применение сверхпроводников, которые при охлаждении до близких к абсолютному нулю температур полностью теряют электрическое сопротивление. Однако держать огромные магниты в баках с чрезвычайно холодными жидкостями очень дорого, так как чтобы удерживать нужную температуру, нужны громадные «холодильники», что еще больше повышает стоимость.
Но никто не исключает вероятности, что в ближайшем будущем светилам физики удастся создать недорогое вещество, сохраняющие сверхпроводящие свойства даже при комнатной температуре.
При достижении сверхпроводимости при высоких температурах мощные магнитные поля, способные удерживать на весу машины и поезда, станут настолько доступными, что даже «летающие автомобили» окажутся экономически выгодными. Так что ждем новостей из лабораторий.
«Китайский небесный поезд на красных рельсах» как альтернатива метро и трамваю / Хабр
Поезда на магнитных подушках не являются новой концепцией и уже используются в Китае, Южной Корее и Японии. Система магнитной левитации удерживает поезд над рельсами и движет его вперёд. Поезд фактически плывёт на высоте 5 см над рельсами и движется на воздушной подушке. Поезда на магнитной подвеске быстрее и тише, чем обычные поезда.
Две крупнейшие экономики мира, Китай и Япония, соперничают за лидерство в разработке до 2040 года первой в мире железной дороги дальнего следования для сверхбыстрого левитирующего поезда на магнитной подвеске. Китайцы и японцы создают новые виды поездов, стремясь продемонстрировать свое превосходство, и тот, кто победит в этой гонке, получит огромную прибыль от экспорта технологии высокоскоростного железнодорожного транспорта следующего поколения.
В августе 2022 года в Южном Китае впервые продемонстрирована первая в мире экспериментальная железнодорожная транспортная система — Red Rail. Её наиболее заметной особенностью является подвеска с нулевой мощностью, которая может сэкономить не менее 31 % электроэнергии, обычно необходимой для подвешивания поездов с использованием предыдущей технологии магнитной левитации.
Страна маглева
Маглев (также называемый поездом на магнитной подушке) использует магнитное отталкивание как для подъёма поезда над землёй, что уменьшает трение, так и для его продвижения вперёд. Основным преимуществом поездов на магнитной подвеске является тот факт, что в них нет движущихся частей, как в обычных поездах, что делает износ деталей минимальным, а это значительно снижает стоимость обслуживания. Что ещё более важно, между поездом и путями отсутствует физический контакт, поэтому отсутствует сопротивление качению, что обеспечивает пассажирам более спокойное и плавное путешествие.
Самой высокоскоростной магистралью на магнитной подвеске является Шанхайская линия. Помимо неё в Китае действуют ещё две линии на магнитной подвеске и ещё две строятся.
Шанхайский маглев
Шанхайский маглев, запущенный в 2002 году, является третьим в мире высокоскоростным поездом на магнитной подвеске, введённым в коммерческую эксплуатацию после линии AirRail Link в Лондоне в 1984 году и линии M-Bahn в Берлине в 1989 году. Это первая коммерческая система на магнитной подвеске в Китае; она также единственная в мире, которая всё ещё работает. Она охватывает 29,8 км и проходит от центра Шанхая до международного аэропорта Пудун. Максимальная скорость поезда составляет 431 км/ч.
Маглев Чанша
Маглев Чанша соединяет городской аэропорт Чанша с железнодорожным вокзалом; его длина составляет 18,5 км.
Пекинская линия метро S1
Линия S1 пекинского метро — это линия на магнитной подвеске со средней и низкой скоростью. Линия была открыта 30 декабря 2017 года. В линии используется технология средне-низкой скорости магнитной левитации, которая может обеспечить максимальную скорость 105 км/ч. Фактическая скорость линии составляет 100 км/ч.
Плюсы и минусы маглева
Плюсы:
- Поезда на магнитной подвеске могут развивать скорость, не уступающую скорости самолётов. Это позволит пассажирам сократить время в пути и добраться до места назначения быстрее и проще. 13 января 2021 года в городе Чэнду на юго-западе Китая был развёрнут прототип поезда, использующего технологию высокотемпературной сверхпроводимости (HTS) на магнитной подвеске, который может похвастаться расчётной скоростью 620 км/ч.
- У поезда на магнитной подвеске нет колес, поэтому не производится шум, как от обычных поездов.
- Маглев потребляет меньше энергии, до 30 %, чем обычные поезда.
- Простота обслуживания.
Маглев, использующий технологию высокотемпературной сверхпроводимости
Минусы:
- Самым большим недостатком является то, что поезда на магнитной подвеске несовместимы с существующими железнодорожными путями, и поэтому необходимо строить новые маршруты и линии, что приводит к высоким затратам на первоначальное строительство. Поскольку существующая железнодорожная инфраструктура не может использоваться для магнитолевитации, её придется либо заменить системой магнитной подвески, либо построить совершенно новую сеть — и то, и другое будет очень дорогостоящим с точки зрения первоначальных инвестиций.
Также некоторые критики утверждали, что маглев излучает вредное электромагнитное излучение, но тесты доказали, что такие утверждения ложны.
На самом деле шанхайский маглев даёт меньше излучения, чем обычный фен для волос.
Высокоскоростные поезда
Разница между поездом на маглеве и сверхскоростным поездом (маглев не относится к высокоскоростным поездам).
Китай стал мировым лидером в строительстве высокоскоростных железных дорог. К концу 2020 года в стране насчитывалось 37 900 км высокоскоростных железнодорожных линий, что является самой обширной сетью в мире. Скоростные поезда могут доставить пассажиров во все крупные города Китая.
Новая магистраль Red Rail знаменует собой очередную попытку Китая использовать передовые технологии для преобразования отечественной железнодорожной отрасли.
Паровозик, который сможет
Red Rail построен в уезде Синго, провинция Цзянси, на юге Китая. Экспериментальный поезд едет по рельсам, протяжённостью 800 м и подвешенными на высоте 10 м на стальной конструкции, и выглядит точно так же, как и любой другой надземный поезд, только перевёрнутый.
Вместо того, чтобы ехать поверху пути, поезд движется под ним, из-за чего и получил своё название — Sky Train.
Маглевы используют два комплекта электромагнитов для создания магнитного поля, необходимой для движения поезда на больших скоростях. Sky Train работает на постоянных магнитах, богатых редкоземельными элементами, которые создают постоянной силу отталкивания, достаточную для того, чтобы «держать поднятым над рельсами и двигать вперёд» вагон поезда. Рукав поезда окружает рельс, а постоянные магниты в рычаге и рельсе отталкивают друг друга, подвешивая поезд. Отсутствие трения, создаваемое системой, означает, что транспортное средство может оставаться «на плаву» бесконечно долго, практически без электропитания. Поезд способен бесшумно парить над рельсами со скоростью до 80 км/ч. Эта технология магнитной подвески генерирует меньше электромагнитного излучения, а деньги затраченные на её строительство составляют 10 % от стоимости строительства метро аналогичной протяжённости (будучи поднятой на стальных опорах, Red Rail требует меньше недвижимости на земле).
В настоящее время поезд состоит из двух вагонов и может перевозить до 88 пассажиров одновременно. Как только первый этап будет завершён, поезд будет испытан на трассе протяженностью 7,5 км. Дополнительное пространство позволит Sky Train развивать скорость до 120 км/ч.
Red Rail является третьей по счёту технологией магнитной подвески после технологии магнитной подвески с нормальной проводимостью и технологии сверхпроводящей подвески. На исследования и разработки 800-метровой системы Red Rail ушло девять лет. Для этого были разработаны проекты с общим объёмом инвестиций в 11,43 млрд юаней (1,69 млрд долларов США).
Щепотка неодима
Транспортная система Maglev была впервые представлена американским изобретателем Робертом Годдардом и инженером Эмилем Башле в первой половине XX века. В 1984 году система Maglev была официально представлена в государственном секторе для коммерческого использования.
Преимущества электропоездов на магнитной подвеске довольно очевидны. С другой стороны, они не так часто используются в низкоскоростных транспортных перевозках, поскольку электроэнергия, используемая для левитации обычного поезда на магнитной подвеске, добавляет 15 % к общему счёту за электричество по сравнению с метро или легкорельсовым транспортом.
Но это при условии, что используются электромагниты. Постоянные магниты не теряют свои магнитные свойства круглосуточно и без выходных — при условии, что можно позволить себе редкоземельные металлы. На Китай приходится 40 % всех известных мировых запасов редкоземельных элементов. Поднебесная также добывает гораздо больше этих металлов, чем любая другая страна, и абсолютно доминирует в цепочке обработки и поставок — шесть государственных китайских компаний добыли 85 % от общего количества мировых редкоземельных элементов за 2020 год.
Поэтому для других стран как бы многообещающе ни выглядела технология магнитной подвески на постоянных магнитах, производство на данный момент возможно только в Китае.
Обычные магниты с одинаковыми полюсами отталкивают друг друга, но их магнитная сила со временем ослабевает. Добавление редкоземельных элементов в магнит значительно увеличивает срок его службы. Неодим, например, может уменьшить потерю магнетизма до менее чем 5 % за столетие. Поэтому магниты с редкоземельными элементами называются постоянными магнитами.
Маглев с постоянными магнитами превосходит подземный транспорт с точки зрения скорости и комфорта. Максимальная скорость большинства внутренних линий метро, как правило, ограничена 80 км/ч, но поезд на магнитной подвеске с постоянными магнитами, полностью управляемый искусственным интеллектом, может развивать скорость вдвое быстрее.
Поезду также трудно выйти из строя или повредиться во время длительной эксплуатации, потому что постоянное магнитное поле поглощает большую часть толчков и ударов. В будущем постоянные магниты помогут создать новый двигатель для индустрии железнодорожного транспорта и даст Китаю новое преимущество.
Локомотив без колес: Маглев | Science Times
Маглев Перемещение между городами и многочасовые путешествия — утомительная работа. Быть набитым людьми в локомотиве, стоять в пробках, преодолевать задержки транспорта становится хлопотно.
Путешествовать на большие расстояния за вдвое меньшее время — это сбывшаяся мечта. Такой автомобиль используется в Японии, Китае и Южной Корее. Как вы уже догадались, Маглев.
Сочетание слов «магнитная левитация» и феномен этого поезда заключается в том, что он функционирует за счет сверхпроводящих магнитов. Маглев — это гораздо больше, чем коробка, подвешенная на магнитах; мы узнаем больше об этом, как мы продолжим.
Рельсы Маглев не имеют колес, рельсов или привода. Они прикреплены сверхпроводящими магнитами, и вся система поезда плавает на направляющих.
Для создания огромного количества магнитных полей сверхпроводящим магнитам требуется температура -450 °F. Величины создаваемого магнитного поля достаточно, чтобы подвесить и двинуть поезд.
Направляющие Maglev содержат металлическую петлю, часто состоящую из алюминия, которая взаимодействует с магнитным полем, генерируя электрический ток, который, в свою очередь, создает второе магнитное поле.
Три различных типа петель используются на направляющих через определенные промежутки времени для выполнения следующих задач:
Набор петель номер один
Этот набор создает магнитное поле, которое удерживает поезд на высоте около 5 дюймов над направляющим.
Второй набор петель
Этот набор обеспечивает устойчивость поезда при движении в горизонтальном направлении. Оба этих набора петель используют принцип «отталкивания». Если поезд удаляется от пути или приближается к дну, наборы петель настраивают поезд в положение по умолчанию.
Третий набор петель
Третий набор сочетает в себе силу отталкивания и притяжения, что приводит к движению поезда. Эта система движется, изменяя силу тока. Подача электричества на двигательную петлю создает магнитное поле, которое двигает поезд.
Представьте себе коробку с четырьмя магнитами, по одному в каждом углу. Северный полюс обращен наружу от передних, а южный полюс обращен наружу в заднем углу. Эта конфигурация приводила поезд в движение сзади и тянула спереди.
Во время эксперимента Маглев достиг скорости 375 миль в час. Хотя на такой высокой скорости комфорт и турбулентность поезда не пошатнулись.
Энергоэффективность: из-за низкого энергопотребления, несмотря на то, что он движется на высоких скоростях, Маглев может стать следующим самым энергоэффективным локомотивом.
Снижение уровня шума: в отличие от традиционных поездов, Маглев намного тише и обеспечивает более плавную езду.
Сойти с рельсов невозможно: Маглевы не могут сойти с рельсов при нормальных обстоятельствах из-за их автоматизированной системы и эффективной структуры. Сверхпроводящие магниты являются мощными и обеспечивают неограниченную поддержку систем поезда.
Долговечность: Обычные колеса локомотива могут изнашиваться и ломаться после длительного использования.
Железнодорожные пути также требуют постоянного ремонта и ухода, что стоит денег и рабочей силы. Ничто из вышеперечисленного не относится к маглеву, поскольку его принцип работы полностью отличается от обычных поездов.
Железнодорожные пути также требуют постоянного ремонта и ухода, что стоит денег и рабочей силы. Ничто из вышеперечисленного не относится к маглеву, поскольку его принцип работы полностью отличается от обычных поездов.Мир постоянно развивается в сторону энергоэффективных и устойчивых способов. Все направлено на получение пользы в течение длительного времени, от диетических планов до транспорта. Деньги не имеют значения, когда вещь или услуга, которую вы получаете, не связаны временем.
Популярность Маглева не так высока, как у биткойнов, но со временем есть вероятность, что мы сможем преодолевать большие расстояния за минимальное время.
© ScienceTimes.com, 2021 г. Все права защищены. Не воспроизводить без разрешения. Окно в мир науки времен.
Как работает Маглев | Министерство энергетики
Графика Карли Уилкинс, Министерство энергетики.
Что, если бы вы могли добраться из Нью-Йорка в Лос-Анджелес менее чем за семь часов, не садясь в самолет? Это может быть возможно на поезде Маглев.
Маглев — сокращенно от магнитной левитации — поезда уходят своими корнями в технологию, впервые разработанную в Брукхейвенской национальной лаборатории. Джеймс Пауэлл и Гордон Дэнби из Брукхейвена получили первый патент на конструкцию поезда на магнитной подушке в конце 19 века.60-е годы. Идея пришла к Пауэллу, когда он сидел в пробке, думая, что должен быть лучший способ путешествовать по суше, чем автомобили или традиционные поезда. Ему пришла в голову идея использовать сверхпроводящие магниты для левитации вагона поезда. Сверхпроводящие магниты — это электромагниты, которые во время использования охлаждаются до экстремальных температур, что резко увеличивает мощность магнитного поля.
Первый коммерчески эксплуатируемый высокоскоростной сверхпроводящий поезд Маглев открылся в Шанхае в 2004 году, в то время как другие поезда находятся в эксплуатации в Японии и Южной Корее. В Соединенных Штатах изучается ряд маршрутов, соединяющих такие города, как Балтимор и Вашингтон, округ Колумбия 9.
0003
В маглеве сверхпроводящие магниты подвешивают вагон поезда над U-образной бетонной направляющей. Как и обычные магниты, эти магниты отталкиваются друг от друга, когда совпадающие полюса обращены друг к другу.
Изображение
«Вагон на маглеве — это просто коробка с магнитами по четырем углам», — говорит Джесси Пауэлл, сын изобретателя маглева, который сейчас работает со своим отцом. Это немного сложнее, чем это, но концепция проста. Используемые магниты являются сверхпроводящими, а это означает, что при охлаждении до температуры менее 450 градусов по Фаренгейту ниже нуля они могут генерировать магнитные поля в 10 раз сильнее, чем обычные электромагниты, достаточные для подвешивания и движения поезда.
Эти магнитные поля взаимодействуют с простыми металлическими петлями, установленными в бетонных стенках направляющей Маглев. Петли сделаны из проводящих материалов, таких как алюминий, и когда магнитное поле проходит мимо, оно создает электрический ток, который генерирует другое магнитное поле.
Изображение
Через определенные промежутки времени на направляющие устанавливаются три типа петель, которые выполняют три важные задачи: одна создает поле, которое заставляет поезд зависать примерно на 5 дюймов над направляющей; секунда удерживает поезд в горизонтальном положении. Обе петли используют магнитное отталкивание, чтобы удерживать вагон поезда в оптимальном месте; чем дальше он отходит от центра направляющей или чем ближе к дну, тем большее магнитное сопротивление толкает его обратно на путь.
Третий набор контуров представляет собой силовую установку, работающую на переменном токе. Здесь для движения вагона по направляющей используются как магнитное притяжение, так и отталкивание. Представьте себе коробку с четырьмя магнитами — по одному в каждом углу. В передних углах есть магниты с северными полюсами наружу, а в задних углах магниты с южными полюсами наружу. Электрификация контуров движения создает магнитные поля, которые тянут поезд вперед спереди и толкают его вперед сзади.
Конструкция с плавающим магнитом обеспечивает плавность хода. Несмотря на то, что поезд может двигаться со скоростью до 375 миль в час, пассажир испытывает меньшую турбулентность, чем на традиционных поездах со стальными колесами, потому что единственным источником трения является воздух.
Изображение
Еще одним важным преимуществом является безопасность. Поезда на маглеве «приводятся в движение» направляющими с электроприводом. Любые два поезда, идущие по одному и тому же маршруту, не могут догнать и столкнуться друг с другом, потому что все они движутся с одинаковой скоростью. Точно так же традиционные сходы поездов с рельсов, которые происходят из-за слишком быстрого прохождения поворотов, не могут произойти с маглевом. Чем дальше поезд на маглеве уходит от своего нормального положения между стенами направляющих, тем сильнее становится магнитная сила, возвращающая его на место.
Эта основная функция больше всего нравится Джесси Пауэллу.