Маглев влаковете транспортът на бъдещето ли са? Как работи маглевият влак?

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Вече са изминали повече от двеста години от момента, в който човечеството изобрети първите парни локомотиви. Въпреки това, наземният железопътен транспорт, превозващ пътници и тежки товари, използващ мощността на електричество и дизелово гориво, все още е много разпространен.

Заслужава си да се каже, че през всичките тези години инженерите и изобретателите са работили активно за създаване на алтернативни начини за придвижване. Резултатът от тяхната работа бяха влакове върху магнитни възглавници.

История на външния вид

Самата идея за създаване на влакове върху магнитни възглавници се развива активно в началото на двадесети век. По това време обаче не беше възможно да се реализира този проект по редица причини. Производството на такъв влак започва едва през 1969 г. Именно тогава на територията на Федерална република Германия е положена магнитна релса, по която трябва да премине ново превозно средство, което по-късно е наречено маглев влак. Пуснат е през 1971 г. Първият маглев влак, който се нарича Transrapid-02, преминава по магнитната релса.

Интересен факт е, че германските инженери са направили алтернативно превозно средство въз основа на записите, оставени от учения Херман Кемпер, който получи патент, потвърждаващ изобретяването на магнитната равнина през 1934 г.

"Transrapid-02" трудно може да се нарече много бързо. Можеше да се движи с максимална скорост от 90 километра в час. Капацитетът му също беше нисък - само четирима души.

През 1979 г. е създаден по-усъвършенстван маглев модел. Този влак, наречен "Transrapid-05", вече можеше да превозва шестдесет и осем пътници. Той се движеше по линията, разположена в град Хамбург, дължината на която беше 908 метра. Максималната скорост, която развива този влак, беше седемдесет и пет километра в час.

През същата 1979 г. в Япония е пуснат друг модел маглев. Тя се казваше "ML-500". Японският влак върху магнитна възглавница развива скорост до петстотин и седемнадесет километра в час.

Конкурентоспособност

Скоростта, която могат да развият влаковете с магнитна възглавница, може да се сравни със скоростта на самолетите. В тази връзка този вид транспорт може да се превърне в сериозен конкурент на онези въздушни маршрути, които работят на разстояние до хиляда километра. Широкото използване на маглевите е възпрепятствано от факта, че те не могат да се движат по традиционните железопътни повърхности. Влаковете на магнитни възглавници трябва да изградят специални магистрали. А това изисква голяма капиталова инвестиция. Също така се смята, че магнитното поле, създадено за маглевите, може да повлияе негативночовешкото тяло, което ще се отрази неблагоприятно върху здравето на водача и жителите на региони, разположени в близост до такъв маршрут.

Принцип на работа

Влаковете с магнитна възглавница са специален вид транспорт. По време на движение, маглевът сякаш се рее над железопътните релси, без да го докосва. Това се дължи на факта, че превозното средство се управлява от силата на изкуствено създадено магнитно поле. По време на движението на магнита няма триене. Спирачната сила е аеродинамично съпротивление.

Как работи? Всеки от нас знае за основните свойства на магнитите от уроците по физика в шести клас. Ако два магнита се съберат заедно със своите северни полюси, те ще се отблъснат един друг. Създава се така наречената магнитна възглавница. При свързване на различни полюси магнитите ще се привличат един към друг. Този доста прост принцип е в основата на движението на маглевия влак, който буквално се плъзга във въздуха на незначително разстояние от релсите.

В момента вече са разработени две технологии, с помощта на които се активира магнитна възглавница или окачване. Третият е експериментален и съществува само на хартия.

Електромагнитно окачване

Тази технология се нарича EMS. Тя се основава на силата на електромагнитното поле, което се променя с течение на времето. Той предизвиква левитация (издигане във въздуха) на маглев. За движението на влака в този случай са необходими Т-образни релси, които са направени отпроводник (обикновено изработен от метал). По този начин работата на системата е подобна на конвенционалната железопътна линия. Във влака обаче вместо двойки колела са монтирани опорни и направляващи магнити. Те са поставени успоредно на феромагнитните статори, разположени по ръба на Т-образната мрежа.

Основният недостатък на EMS технологията е необходимостта да се контролира разстоянието между статора и магнитите. И това въпреки факта, че зависи от много фактори, включително нестабилния характер на електромагнитното взаимодействие. За да се избегне внезапно спиране на влака, на него са монтирани специални батерии. Те са в състояние да презаредят линейните генератори, вградени в поддържащите магнити, и по този начин да поддържат процеса на левитация за дълго време.

Влаковете, базирани на EMS, се спират от синхронен линеен двигател с ниско ускорение. Той е представен от поддържащи магнити, както и пътното платно, над което се рее маглевът. Скоростта и тягата на състава могат да се контролират чрез промяна на честотата и силата на генерирания променлив ток. За да забавите скоростта, просто променете посоката на магнитните вълни.

Електродинамично окачване

Има технология, при която движението на маглевия лев се случва, когато две полета взаимодействат. Единият от тях е създаден в платното на магистралата, а вторият е създаден на борда на влака. Тази технология се нарича EDS. На негова основа е построен японски маглев влак JR–Maglev.

Тази система има някои разлики от EMS, къдетообикновени магнити, към които електрически ток се подава от намотките само при подаване на захранване.

EDS технологията предполага постоянно снабдяване с електричество. Това се случва дори ако захранването е изключено. В бобините на такава система е инсталирано криогенно охлаждане, което спестява значителни количества електроенергия.

Предимства и недостатъци на EDS технологията

Положителната страна на системата, работеща с електродинамично окачване, е нейната стабилност. Дори леко намаляване или увеличаване на разстоянието между магнитите и платното се регулира от силите на отблъскване и привличане. Това позволява на системата да бъде в непроменено състояние. С тази технология няма нужда да инсталирате управляваща електроника. Няма нужда устройства да регулират разстоянието между мрежата и магнитите.

EDS технологията има някои недостатъци. По този начин силата, достатъчна за левитация на композицията, може да възникне само при висока скорост. Ето защо маглевите са оборудвани с колела. Те осигуряват движението си със скорост до сто километра в час. Друг недостатък на тази технология е силата на триене, генерирана в задната и предната част на отблъскващите магнити при ниски скорости.

Поради силното магнитно поле в секцията, предназначена за пътници, е необходимо да се монтира специална защита. В противен случай човек с пейсмейкър няма право да пътува. Защита е необходима и за магнитни носители за съхранение (кредитни карти и твърд диск).

Разработенотехнология

Третата система, която в момента съществува само на хартия, е използването на постоянни магнити във варианта на EDS, които не изискват енергия, за да бъдат активирани. Доскоро се смяташе, че това е невъзможно. Изследователите смятат, че постоянните магнити нямат такава сила, която да накара влака да левитира. Този проблем обаче беше избегнат. За да се реши, магнитите бяха поставени в масива на Халбах. Такова разположение води до създаване на магнитно поле не под масива, а над него. Това помага да се поддържа левитацията на влака дори при скорост от около пет километра в час.

Този проект все още не е получил практическо изпълнение. Това се дължи на високата цена на масивите, направени от постоянни магнити.

Достойнство на маглевите

Най-атрактивната страна на влаковете на маглевите влакове е перспективата за постигане на високи скорости, които ще позволят на маглевите да се конкурират дори с реактивни самолети в бъдеще. Този вид транспорт е доста икономичен по отношение на консумацията на електроенергия. Разходите за експлоатацията му също са ниски. Това става възможно поради липсата на триене. Ниският шум на маглевите също е приятен, което ще има положително въздействие върху екологичната ситуация.

Недостатъци

Недостатъкът на маглевите е, че отнема твърде много, за да ги направите. Разходите за поддръжка на коловозите също са високи. В допълнение, разглежданият вид транспорт изисква сложна система от коловози и свръхпрецизнаустройства, които контролират разстоянието между платното и магнитите.

Изпълнение на проекта в Берлин

В столицата на Германия през 80-те години на миналия век се състоя откриването на първата маглевна система, наречена M-Bahn. Дължината на платното беше 1,6 км. Маглев влак се движеше между три метростанции през уикендите. Пътуването за пътниците беше безплатно. След падането на Берлинската стена населението на града почти се удвоява. Това изискваше създаването на транспортни мрежи с възможност за осигуряване на висок пътнически трафик. Ето защо през 1991 г. магнитното платно е демонтирано, а на негово място започва изграждането на метрото.

Бирмингам

В този германски град, нискоскоростен маглев, свързан от 1984 до 1995 г. летище и жп гара. Дължината на магнитната пътека беше само 600 m.

Пътят работи десет години и беше затворен поради многобройни оплаквания от пътници за съществуващото неудобство. Впоследствие монорелсовата релса замени маглевия лев в този участък.

Шанхай

Първият магнитен път в Берлин е построен от немската компания Transrapid. Провалът на проекта не възпира разработчиците. Те продължиха проучванията си и получиха заповед от китайското правителство, което реши да построи маглев писта в страната. Този високоскоростен (до 450 км/ч) маршрут свързва Шанхай и летище Пудонг. Пътят с дължина 30 км е открит през 2002 г. Бъдещите планове включват разширяването му до 175 км.

Япония

Тази страна беше домакин на изложба през 2005 гЕкспо-2005. С откриването му беше пусната в експлоатация магнитна писта с дължина 9 км. На линията има девет станции. Maglev обслужва зоната в близост до изложбеното място.

Маглевите се считат за транспорт на бъдещето. Още през 2025 г. се планира откриването на нова супермагистрала в страна като Япония. Маглевият влак ще превозва пътници от Токио до един от кварталите на централната част на острова. Скоростта му ще бъде 500 км/ч. За реализирането на проекта ще са необходими около четиридесет и пет милиарда долара.

Русия

Създаването на високоскоростен влак също е планирано от Руските железници. До 2030 г. maglev в Русия ще свърже Москва и Владивосток. Пътниците ще преодолеят пътя от 9300 км за 20 часа. Скоростта на маглевия влак ще достигне до петстотин километра в час.