Ali so maglev vlaki prevoz prihodnosti? Kako deluje maglev vlak?

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Že več kot dvesto let je minilo od trenutka, ko je človeštvo izumilo prve parne lokomotive. Vendar pa je zemeljski železniški promet, ki prevaža potnike in težke tovore z uporabo električne energije in dizelskega goriva, še vedno zelo pogost.

Vredno je povedati, da so vsa ta leta inženirji in izumitelji aktivno delali na ustvarjanju alternativnih načinov premikanja. Rezultat njihovega dela so bili vlaki na magnetnih blazinah.

Zgodovina videza

Sama ideja o ustvarjanju vlakov na magnetnih blazinah se je aktivno razvijala v začetku dvajsetega stoletja. Vendar tega projekta takrat iz več razlogov ni bilo mogoče uresničiti. Izdelava takšnega vlaka se je začela šele leta 1969. Takrat je bil na ozemlju Zvezne republike Nemčije položen magnetni tir, po katerem naj bi peljalo novo vozilo, ki so ga kasneje imenovali maglev vlak. Izstrelili so ga leta 1971. Prvi maglev vlak, ki se je imenoval Transrapid-02, je šel po magnetni progi.

Zanimivo dejstvo je, da so nemški inženirji izdelali alternativno vozilo na podlagi zapisov, ki jih je pustil znanstvenik Hermann Kemper, ki je leta 1934 prejel patent, ki potrjuje izum magnetne ravnine.

"Transrapid-02" je težko imenovati zelo hitro. Lahko se premika z največjo hitrostjo 90 kilometrov na uro. Njegova zmogljivost je bila tudi majhna - samo štiri osebe.

Leta 1979 je bil ustvarjen naprednejši model maglev. Ta vlak, imenovan "Transrapid-05", je lahko prevažal že oseminšestdeset potnikov. Premikal se je po progi v mestu Hamburg, katere dolžina je bila 908 metrov. Največja hitrost, ki jo je razvil ta vlak, je bila petinsedemdeset kilometrov na uro.

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

konkurenčnost

Hitrost, ki jo lahko razvijejo vlaki z magnetno blazino, lahko primerjamo s hitrostjo letal. V zvezi s tem lahko ta vrsta prevoza postane resen konkurent tistim letalskim potem, ki delujejo na razdalji do tisoč kilometrov. Široko uporabo maglevov ovira dejstvo, da se ne morejo premikati po tradicionalnih železniških površinah. Vlaki na magnetnih blazinah morajo zgraditi posebne avtoceste. In to zahteva veliko naložbo kapitala. Verjame se tudi, da lahko magnetno polje, ustvarjeno za maglev, negativno vplivačloveško telo, kar bo negativno vplivalo na zdravje voznika in prebivalcev regij v bližini takšne poti.

Načelo dela

Vlaki z magnetnimi blazinami so posebna vrsta prevoza. Med gibanjem se zdi, da maglev lebdi nad železniško progo, ne da bi se ga dotaknil. To je posledica dejstva, da vozilo nadzoruje sila umetno ustvarjenega magnetnega polja. Med gibanjem magleva ni trenja. Zavorna sila je aerodinamični upor.

Kako deluje? Vsak od nas pozna osnovne lastnosti magnetov iz pouka fizike v šestem razredu. Če dva magneta združita s svojima severnima poloma, se bosta odbijala. Nastane tako imenovana magnetna blazina. Pri povezovanju različnih polov se bodo magneti med seboj pritegnili. To precej preprosto načelo temelji na gibanju vlaka maglev, ki dobesedno drsi po zraku na neznatni razdalji od tirnic.

Trenutno sta že razviti dve tehnologiji, s pomočjo katerih se aktivira magnetna blazina oziroma vzmetenje. Tretja je eksperimentalna in obstaja samo na papirju.

Elektromagnetno vzmetenje

Ta tehnologija se imenuje EMS. Temelji na jakosti elektromagnetnega polja, ki se sčasoma spreminja. Povzroča levitacijo (dvig v zrak) magleva. Za premikanje vlaka v tem primeru so potrebne tirnice v obliki črke T, ki so izdelane izprevodnik (običajno iz kovine). Na ta način je delovanje sistema podobno kot pri običajni železnici. Vendar pa so v vlaku namesto kolesnih parov nameščeni podporni in vodilni magneti. Postavljeni so vzporedno s feromagnetnimi statorji, ki se nahajajo ob robu mreže v obliki črke T.

Glavna pomanjkljivost EMS tehnologije je potreba po nadzoru razdalje med statorjem in magneti. In to kljub dejstvu, da je odvisno od številnih dejavnikov, vključno z nestabilno naravo elektromagnetne interakcije. Da bi preprečili nenadno zaustavitev vlaka, so na njem nameščene posebne baterije. Zmorejo polniti linearne generatorje, vgrajene v podporne magnete, in tako dolgo časa vzdržujejo proces levitacije.

Vlake, ki temeljijo na EMS, zavira sinhroni linearni motor z nizkim pospeškom. Predstavljajo ga podporni magneti, pa tudi cestišče, nad katerim lebdi maglev. Hitrost in potisk kompozicije je mogoče nadzorovati s spreminjanjem frekvence in jakosti ustvarjenega izmeničnega toka. Če želite upočasniti, samo spremenite smer magnetnih valov.

Elektrodinamično vzmetenje

Obstaja tehnologija, pri kateri se gibanje magnetne leve zgodi, ko dve polji medsebojno delujeta. Eden od njih je ustvarjen na avtocestnem platnu, drugi pa na vlaku. Ta tehnologija se imenuje EDS. Na njegovi podlagi je bil zgrajen japonski maglev vlak JR–Maglev.

Ta sistem ima nekaj razlik od EMS, kjernavadni magneti, katerim se električni tok napaja iz tuljav samo, ko je priključeno napajanje.

EDS tehnologija pomeni stalno oskrbo z električno energijo. To se zgodi tudi, če je napajanje izklopljeno. V tuljave takšnega sistema je vgrajeno kriogeno hlajenje, ki prihrani znatne količine električne energije.

Prednosti in slabosti tehnologije EDS

Pozitivna stran sistema, ki deluje na elektrodinamičnem vzmetenju, je njegova stabilnost. Tudi rahlo zmanjšanje ali povečanje razdalje med magneti in platnom se uravnava s silami odbijanja in privlačnosti. To omogoča, da je sistem v nespremenjenem stanju. S to tehnologijo ni treba namestiti krmilne elektronike. Ni potrebe po napravah za prilagajanje razdalje med spletom in magneti.

EDS tehnologija ima nekaj pomanjkljivosti. Tako lahko sila, ki zadostuje za levitacijo kompozicije, nastane le pri visoki hitrosti. Zato so maglevs opremljeni s kolesi. Zagotavljajo svoje gibanje s hitrostjo do sto kilometrov na uro. Druga pomanjkljivost te tehnologije je sila trenja, ki nastane na zadnji in sprednji strani odbijajočih magnetov pri nizkih hitrostih.

Zaradi močnega magnetnega polja v delu, namenjenem potnikom, je potrebno namestiti posebno zaščito. V nasprotnem primeru oseba s srčnim spodbujevalnikom ne sme potovati. Zaščita je potrebna tudi za magnetne pomnilniške medije (kreditne kartice in trdi disk).

Razvititehnologija

Tretji sistem, ki trenutno obstaja samo na papirju, je uporaba trajnih magnetov v varianti EDS, ki ne potrebujejo energije za aktiviranje. Do nedavnega je veljalo, da je to nemogoče. Raziskovalci so verjeli, da trajni magneti nimajo takšne sile, ki bi lahko povzročila, da bi vlak lebdil. Vendar so se tej težavi izognili. Da bi to rešili, so magnete postavili v niz Halbach. Takšna razporeditev vodi do ustvarjanja magnetnega polja ne pod nizom, ampak nad njim. To pomaga ohranjati levitacijo vlaka tudi pri hitrosti približno pet kilometrov na uro.

Ta projekt še ni prejel praktične izvedbe. To je posledica visokih stroškov nizov iz trajnih magnetov.

Dignity of maglevs

Najprivlačnejša stran magnetnih vlakov je možnost doseganja visokih hitrosti, ki bodo omogočile, da bodo maglev v prihodnosti tekmovali tudi z reaktivnimi letali. Ta vrsta prevoza je glede porabe električne energije precej ekonomična. Tudi stroški njegovega delovanja so nizki. To postane mogoče zaradi odsotnosti trenja. Razveseljuje tudi nizek hrup maglevov, kar bo pozitivno vplivalo na stanje v okolju.

pomanjkljivosti

Slaba stran maglevov je, da jih je treba narediti preveč. Visoki so tudi stroški vzdrževanja tirov. Poleg tega obravnavani način prevoza zahteva kompleksen sistem tirov in izjemno natančennaprave, ki nadzorujejo razdaljo med platnom in magneti.

Izvedba projekta v Berlinu

V glavnem mestu Nemčije je v osemdesetih letih prejšnjega stoletja potekalo odprtje prvega sistema maglev, imenovanega M-Bahn. Dolžina platna je bila 1,6 km. Med tremi postajami podzemne železnice je ob vikendih vozil maglev vlak. Potovanje za potnike je bilo brezplačno. Po padcu berlinskega zidu se je prebivalstvo mesta skoraj podvojilo. Zahtevala je vzpostavitev prometnih omrežij z zmožnostjo zagotavljanja visokega potniškega prometa. Zato je bilo leta 1991 magnetno platno razstavljeno in na njegovem mestu se je začela gradnja podzemne železnice.

Birmingham

V tem nemškem mestu je bil od leta 1984 do 1995 povezan nizkohitrostni maglev. letališče in železniška postaja. Dolžina magnetne poti je bila le 600 m.

Cesta je delovala deset let in je bila zaprta zaradi številnih pritožb potnikov o obstoječih nevšečnostih. Kasneje je monotirnica zamenjala maglev v tem delu.

Shanghai

Prvo magnetno cesto v Berlinu je zgradilo nemško podjetje Transrapid. Neuspeh projekta ni odvrnil razvijalcev. Nadaljevali so z raziskavami in prejeli naročilo kitajske vlade, ki se je odločila zgraditi maglev progo v državi. Ta hitra (do 450 km/h) pot je povezovala Šanghaj in letališče Pudong.30 km dolga cesta je bila odprta leta 2002. Načrti za prihodnost vključujejo njeno podaljšanje na 175 km.

Japonska

Ta država je leta 2005 gostila razstavoExpo-2005. Z njenim odprtjem je bila v obratovanje vzeta 9 km dolga magnetna proga. Na progi je devet postaj. Maglev služi območje, ki meji na razstavno prizorišče.

Maglevi veljajo za prevoz prihodnosti. Že leta 2025 je načrtovano odprtje nove superavtoceste v državi, kot je Japonska. Maglev vlak bo prevozil potnike iz Tokia v eno od okrožij osrednjega dela otoka. Njegova hitrost bo 500 km/h. Za izvedbo projekta bo potrebnih približno petinštirideset milijard dolarjev.

Rusija

Ustvarjanje hitrega vlaka načrtujejo tudi Ruske železnice. Do leta 2030 bo maglev v Rusiji povezal Moskvo in Vladivostok. Potniki bodo pot 9300 km premagali v 20 urah. Hitrost maglev vlaka bo dosegla do petsto kilometrov na uro.