Vlaky na magnetických polštářích - je transport budoucnosti? Jak funguje magnetický polštář?

Od chvíle, kdy lidstvo vynalezlo první lokomotivy, uplynulo více než dvě stě let. Zatím se však železniční pozemní přeprava cestujících a těžkých nákladů pomocí elektřiny a motorové nafty velmi běžně používá.

Za zmínku stojí, že všichni tito inženýři-vynálezci se aktivně podíleli na vytváření alternativních způsobů posunu. Výsledkem jejich práce byly vlaky na magnetických polštářích.

Historie vzhledu

Samotná myšlenka vytváření vlaků na magnetických polštářích byla aktivně vyvinuta na počátku dvacátého století. Nicméně, realizovat tento projekt v té době z řady důvodů a selhal. Výroba takového vlaku začala teprve v roce 1969. Tehdy se na území Německa začalo ukládat magnetickou dráhu, která měla projít novým vozidlem, které se následně nazval vlak-maglev. To bylo zahájeno v roce 1971. První maglev vlak, nazvaný "Transrapid-02", prošel magnetickou dráhu.

Je zajímavé, že němečtí inženýři vyrobili alternativní vozidlo na základě těch záznamů, které nechal vědec Hermann Kemper, který v roce 1934 získal patent, který potvrdil vynález magnetoplanu.

"Transrapid-02" je obtížné volat velmi rychle. Mohl cestovat maximálně rychlostí 90 kilometrů za hodinu. Nízká byla a její kapacita - jen čtyři lidé.

V roce 1979 vytvořili pokročilejší model maglev. Tento vlak, nazvaný "Transrapid-05", mohl mít už 63 cestujících. Cestoval po linii ve městě Hamburg, jehož délka byla 908 metrů. Maximální rychlost, který byl vyvinut tímto vlakem, se rovnal sedmdesát pět kilometrů za hodinu.

Ve stejném roce 1979 byl v Japonsku vydán další model maglev. To bylo nazýváno ML-500. Japonský vlak na magnetickém polštáři vyrostl rychlostí na pět set sedmnáct kilometrů za hodinu.

Konkurenceschopnost

Rychlost, kterou mohou vyvinout vlaky na magnetických polštářích, lze porovnat s rychlost letadla. V tomto ohledu se tento typ dopravy může stát vážným konkurentem pro dýchací cesty, které pracují ve vzdálenosti až tisíce kilometrů. Rozsáhlé využití maglevů brání skutečnost, že nemohou navigovat po tradičních železnicích. Vlaky na magnetických polštářích potřebují vybudovat speciální dálnice. A to vyžaduje velké investice kapitálu. To je také věřil tomu, co je vytvořeno pro mudlky magnetické pole může mít nepříznivý vliv na lidské tělo, což nepříznivě ovlivní zdraví řidiče a obyvatel regionů, které se nacházejí v blízkosti této cesty.

Princip činnosti

Vlaky na magnetických polštářích jsou zvláštní druh dopravy. Během pohybu maglev jako by se vznášel nad železnicí, aniž by se ho dotkl. To je způsobeno skutečností, že vozidlo je řízeno silou uměle vytvořeného magnetického pole. Během pohybu maglev není žádné tření. Brzdicí silou je v tomto případě aerodynamický odpor.

Jak to funguje? Víme o základních vlastnostech magnetů z každé lekce fyziky šesté třídy. Pokud jsou dva magnety navzájem propojeny severními póly, pak se odrazí. Takzvaný magnetický polštář je vytvořen. Při propojení různých pólů budou magnety navzájem přitahovány. Tento poměrně jednoduchý princip je základem pohybu maglevového vlaku, který doslova sklouzává vzduchem v malé vzdálenosti od kolejí.

V současné době byly vyvinuty dvě technologie, pomocí kterých je aktivován magnetický polštář nebo závěs. Třetí je experimentální a existuje pouze na papíře.

Elektromagnetické zavěšení

Tato technologie se nazývá EMS. Je založen na síle elektromagnetického pole, měnící se v čase. To způsobuje levitation (zvedání ve vzduchu) maglev. Pro pohyb vlaku v tomto případě vyžaduje T ve tvaru kolejnice, které jsou vyrobeny z vodiče (obvykle kov). Tato činnost systému je podobná běžné železnici. Ve vlaku jsou však namísto sady kol umístěny podpěrné a vodicí magnety. Jsou umístěny rovnoběžně s feromagnetickými statory umístěnými podél okraje pásu ve tvaru T.

Hlavní nevýhodou technologie EMS je potřeba řídit vzdálenost mezi statorem a magnety. A to i přesto, že závisí na mnoha faktorech, včetně nekonstantní povahy elektromagnetické interakce. Aby se zabránilo náhlému zastavení vlaku, jsou na něm instalovány speciální baterie. Jsou schopni dobíjet lineární generátory zabudované do referenčních magnetů a tak dostatečně dlouhé na podporu procesu levitace.

Brzdění vlaků vytvořených na základě technologie EMS provádí synchronní lineární motor s nízkou akcelerací. To je reprezentováno podpěrnými magnety, stejně jako silnicí, na které maglev stoupá. Rychlost a průvan kompozice lze řídit změnou frekvence a pevnosti generovaného střídavého proudu. Pro zpomalení kurzu stačí změnit směr magnetických vln.

Elektrodynamická suspenze

Existuje technologie, při níž dochází k pohybu maglevů, když dojde k interakci dvou polí. Jeden z nich je vytvořen v linii dálnice a druhý - ve vlaku. Tato technologie se nazývá EDS. Stavěla na své základně japonský vlak na magnetickém polštářku JR-Maglev.

Tento systém má některé rozdíly od EMS, kde se používají konvenční magnety, ke kterým jsou cívky napájeny elektrickým proudem pouze při napájení.

Technologie EDS znamená konstantní dodávku elektřiny. K tomu dochází, i když je odpojeno napájení. Ve svitcích takového systému je nainstalováno kryogenní chlazení, které šetří značné množství elektřiny.

Výhody a nevýhody technologie EDS

Pozitivní stránka systému, který pracuje na elektrodynamickém zavěšení, je jeho stabilita. Dokonce i mírné snížení nebo zvětšení vzdálenosti mezi magnety a tkaninou je řízeno odpuzujícími a přitažlivými silami. To umožňuje, aby systém zůstal nezměněn. S touto technologií není potřeba instalovat elektroniku pro sledování. Není třeba žádné zařízení pro nastavení vzdálenosti mezi látkou a magnety.

Technologie EDS má některé nevýhody. Takže síla, dostatečná pro levitaci kompozice, může vzniknout pouze při vysoké rychlosti. Proto jsou magnety vybaveny koly. Zajišťují jejich pohyb rychlostí až 100 kilometrů za hodinu. Další nevýhodou této technologie je třecí síla, která se vyskytuje v zadní a přední straně odpuzujících magnetů při nízké rychlosti.

Vzhledem k silnému magnetickému poli v úseku určeném pro cestující je zapotřebí zvláštní ochrana. V opačném případě je osoba s elektronickým stimulátorem srdce zakázána cestovat. Ochrana je také zapotřebí pro magnetické média (kreditní karty a HDD).

Vyvinutá technologie

Třetí systém, který v současnosti existuje pouze na papíře, je použití permanentních magnetů ve variantě EDS, které nevyžadují energii k aktivaci. Až donedávna to bylo myšlenka, že to bylo nemožné. Vědci věřili, že permanentní magnety nemají takovou moc, která by mohla způsobit levitace vlaku. Tento problém se však vyhnul. Pro vyřešení byly magnety umístěny do "pole Halbach". Toto uspořádání vede k vytvoření magnetického pole, nikoliv pod masívem, ale nad ním. To pomáhá udržovat levitaci kompozice, a to i rychlostí asi pět kilometrů za hodinu.

Projekt dosud nebyl prakticky implementován. To je způsobeno vysokými náklady na pole vyrobené z permanentních magnetů.

Výhody mudlů

Nejatraktivnější stranou vlaků s magnetickým pilířem je vyhlídka na dosažení vysokých rychlostí, což umožní Maglevovi v budoucnu soutěžit i s proudovými letadly. Tento druh dopravy je z hlediska spotřeby elektrické energie poměrně ekonomický. Nízké náklady a jeho provoz. To je možné kvůli nedostatku tření. Příjem a nízká hlučnost maglevů, které pozitivně ovlivní ekologickou situaci.

Nevýhody

Negativní strana Maglevů je příliš velká na to, aby vznikla. Vysoké náklady a údržba stopy. Kromě toho, pro uvažovaný způsob přepravy vyžaduje složitý systém cest a vysokou přesnost zařízení, která řídí vzdálenost mezi pásem a magnety.

Realizace projektu v Berlíně

V německém hlavním městě v roce 1980 se konalo otevření prvního typu mudlovského typu M-Bahn. Délka plátna byla 1,6 km. Vpravo mezi třemi stanicemi metra se během víkendů pohyboval vlak s magnetickým polštářem. Přechod pro cestující byl volný. Po pád berlínské zdi populace města se téměř zdvojnásobila. Bylo nutné vytvořit dopravní sítě se schopností zajistit vysokou osobní dopravu. Proto bylo v roce 1991 demontováno magnetické plátno a na jeho místě začala výstavba metra.

Birmingham

V tomto německém městě byl nízkorychlostní maglev spojen od roku 1984 do roku 1995. letiště a nádraží. Délka magnetické dráhy byla jen 600 m.

Cesta pracovala po dobu deseti let a byla uzavřena kvůli četným stížnostem cestujících za existující nepříjemnosti. Následně jednorozměrný transport nahradil maglev na tomto místě.

Šanghaj

První magnetickou silnici v Berlíně postavila německá společnost Transrapid. Neúspěch projektu nevyděsil vývojáře. Pokračovali ve svém výzkumu a dostali příkaz od čínské vlády, která se rozhodla postavit maglevskou trasu v zemi. Letiště Shanghai a Pudong spojilo tento vysokorychlostní (až 450 km / h) způsob.
Délka silnice 30 km byla otevřena v roce 2002. V plánech do budoucna - její prodloužení na 175 km.

Japonsko

V roce 2005 se v této zemi konala výstava Expo-2005. K jeho otevření byl uveden do provozu 9 km dlouhý magnetický obvod. Na linii je devět stanic. Maglev slouží území, které sousedí s výstavou.

Maglevové jsou považováni za přepravu budoucnosti. Již v roce 2025 se plánuje otevřít novou super-vysokorychlostní trasu v zemi jako Japonsko. Vlak s magnetickým polštářem dopraví cestující z Tokia do jednoho z okresů centrální části ostrova. Jeho rychlost bude 500 km / h. K realizaci projektu bude zapotřebí asi čtyřicet pět miliard dolarů.

Ruská federace

Vytvoření vysokorychlostního vlaku je plánováno a RZD. Do roku 2030 maglev v Rusku spojuje Moskvu a Vladivostok. Cesta na 9300 km cestujících bude překonána za 20 hodin. Rychlost vlaku na magnetickém polštáři bude až pět set kilometrů za hodinu.