Магнитная подушка принцип действия

Маглев
Привод	электродвигатель
Период	с 1979 года
Скорость	до 603 км/ч
Область применения	городской и междугородный общественный транспорт
Инфраструктура	магнитный рельсовый путь

Поезд на магнитной подушке, магнитопла́н или магле́в (от англ. magnetic levitation «магнитная левитация») — это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью полотна существует зазор, трение между ними исключается, и единственной тормозящей силой является аэродинамическое сопротивление. Относится к монорельсовому транспорту (хотя вместо магнитного рельса может быть устроен канал между магнитами — как на JR-Maglev).

Скорость, достигаемая поездом на магнитной подушке, сравнима со скоростью самолёта и позволяет составить конкуренцию воздушному транспорту на ближне- и среднемагистральных направлениях (до 1000 км). Сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволили ей развернуться в полной мере: для публичного использования технология воплощалась всего несколько раз. В настоящее время маглев не может использовать существующую транспортную инфраструктуру, но уже есть проекты [ источник не указан 1805 дней ] с расположением магнитных элементов между рельсами обычной железной дороги или под полотном автотрассы.

Содержание

Технология [ править | править код ]

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

1. На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS)
2. На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS)
3. На постоянных магнитах; это новая и потенциально самая экономичная системa.

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых магнитных полюсов и, наоборот, притягивания противоположных полюсов. Движение осуществляется линейным двигателем, расположенным либо на поезде, либо на пути, либо и там, и там. Серьёзной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава.

Наиболее активные разработки маглева ведут Германия, Япония, Китай, и Южная Корея.

Достоинства [ править | править код ]

• Самая высокая скорость из всех видов общественного наземного транспорта [1] .
• Достаточно низкое потребление электроэнергии (энергия у маглева расходуется в три раза эффективнее, чем у автомобиля и в пять раз — чем у самолёта).
• Снижение эксплуатационных затрат в связи со значительным уменьшением трения деталей.
• Огромные перспективы по достижению скоростей, многократно превышающих скорости, используемые в реактивнойавиации при уменьшении аэродинамического сопротивления путём помещения состава в вакуумный тоннель. [2][3][4][5] В связи с этим прорабатываются проекты по использованию магнитных ускорителей в качестве средства вывода полезной нагрузки в космос. [6][7]
• Низкий шум [источник не указан 101 день] .
• КПД данного поезда выше в сравнении с КПД современных поездов [источник не указан 1513 дней] .

Недостатки [ править | править код ]

• Высокая стоимость создания и обслуживания колеи (стоимость постройки одного километра маглев-колеи сопоставима с проходкой километра тоннеля метро закрытым способом).
• Рельсовые пути стандартной ширины, перестроенные под скоростное движение, остаются доступными для обычных пассажирских и пригородных поездов. Путь маглева ни для чего другого не пригоден; потребуются дополнительные пути для низкоскоростного сообщения.
• Электромагнитное загрязнение. А также не нашедший на данный момент подтверждения [8]электросмог, который гипотетически мог бы негативно воздействовать на окружающую среду и здоровье людей. Возможны помехи в работе электроприборов.

Реализация [ править | править код ]

Германия [ править | править код ]

Эмсланд [ править | править код ]

Transrapid, немецкая компания по разработке маглева, построила в 1984 году в Эмсланде испытательный трек общей длиной 31,5 км. Дорога проложена между Дёрпеном и Латеном, имеет одну колею с оборотными петлями на каждом конце. Поезда беспилотные, весь контроль движением осуществляется из диспетчерского пункта. Максимальная скорость движения, которую удавалось развить на прямом участке дороги во время испытаний — 501 км/ч.

Лицензия на использование трассы закончилась в 2011 году, после чего трасса была закрыта. Трасса маглева должна была быть разобрана в 2012 году, но демонтаж до сих пор не начат. Поезд Трансрапид 09 находится в г. Латене в законсервированном состоянии и его последующее запланированное использование на острове Тенерифе остаётся на стадии концепции.

M-Bahn в Берлине [ править | править код ]

Первая публичная система маглев (M-Bahn) построена в Берлине в 1980-х годах.

Дорога длиной 1,6 км соединяла 3 станции метро от железнодорожного узла Gleisdreieck до выставочного комплекса на Potsdamer Straße и была открыта для движения пассажиров 28 августа 1989 года [9] . Поезда могли достигать скорости 80 км/ч и вмещали до 130 пассажиров [10] . Проезд был бесплатный, вагоны управлялись автоматически без машиниста, дорога работала только по выходным дням. В районе, куда подходила дорога, предполагалось провести массовое строительство. Дорога была построена на эстакадном участке бывшей линии метро U2, где движение было прервано в связи с разделением Германии и разрушениями во время войны. По окончании необходимых испытаний, во время которых было пройдено более 100 тыс. км и перевезено более 1,7 млн пассажиров, 18 июля 1991 года линия перешла в промышленную эксплуатацию и включена в систему общественного транспорта Берлина [11] .

После разрушения Берлинской стены население Берлина фактически удвоилось и потребовалось соединить транспортные сети Востока и Запада. Новая дорога прерывала важную линию метро, а городу требовалось обеспечить высокий пассажиропоток. Через 13 дней после ввода в промышленную эксплуатацию, 31 июля 1991 года, муниципалитет принял решение демонтировать магнитную дорогу и восстановить метро. C 17 сентября дорога была демонтирована, а позднее — восстановлено метро.

Бирмингем (Великобритания) [ править | править код ]

Нескоростной маглев-челнок ходил от Бирмингемского аэропорта к ближайшей железнодорожной станции в период с 1984 по 1995 годы. Длина трассы составляла 600 м, и зазор подвеса составлял 1,5 см. Дорога, проработав 10 лет, была закрыта из-за жалоб пассажиров на неудобства и была заменена традиционной монорельсовой дорогой.

СССР [ править | править код ]

Осенью 1977 года в Белорусском институте инженеров железнодорожного транспорта в Гомеле прошли опыты по созданию системы бесколесного наземного транспорта на магнитной подвеске. Исследования возглавлял доцент кафедры физики, кандидат технических наук Е.Фришман. Была сконструирована 100-килограммовая тележка. На высоте 15 миллиметров от стенда ее удерживали магниты [12] .

В СССР в 1979 году в городе Раменском (Московская область) был построен экспериментальный тестовый участок для ходовых испытаний вагонов на магнитном подвесе в виде эстакады длиной 600 м, впоследствии продлённый до 980 м. В период с конца 1970-х по 1980-е годы было создано пять опытных образцов вагонов, получивших обозначения серий от ТП-01 до ТП-05 [13] .

Строительство первой магнитной железной дороги было начато в 1987 году [14] в Армении и по плану должно было быть завершено в 1991 г. Эта дорога должна была соединить через Абовян города Ереван и Севан, однако Спитакское землетрясение 1988 года и военные события стали причиной замораживания проекта. Поезда должны были развивать скорость 250 км/ч, в итоге была построена лишь эстакада [ где? ] [15] .

Экспериментальный вагон «ТП-01» в Раменском

Продвигайте свою статью, чтобы ее увидели тысячи читателей Конта.

Сделать ее заметнее в лентах пользователей или получить ПРОМО-позицию, чтобы вашу статью прочитали тысячи человек.

• Стандартное промо
• 3 000 промо-показов 49 KР
• 5 000 промо-показов 65 KР
• 30 000 промо-показов 299 KР
• Выделить фоном 49 KР

• Золотое промо
• 1 час промо-показов 10 ЗР
• 2 часa промо-показов 20 ЗР
• 3 часa промо-показов 30 ЗР
• 4 часa промо-показов 40 ЗР

Статистика по промо-позициям отражена в платежах.

Поделитесь вашей статьей с друзьями через социальные сети.

Ой, простите, но у вас недостаточно континентальных рублей для продвижения записи.

Получите континентальные рубли,
пригласив своих друзей на Конт.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Японский поезд-магнитоплан вновь побил рекорд скорости

Расстояние в 280 километров поезд будет преодолевать всего 40 минут

Японский поезд на магнитной подушке, или маглев, побил собственный рекорд скорости, разогнавшись до 603 км/ч в ходе испытаний вблизи Фудзиямы.

Предыдущий рекорд — 590км/ч – был поставлен им на прошлой неделе.

Компания JR Central, которой принадлежат эти составы, намеревается выпустить их на маршрут Токио-Нагоя к 2027 году.

Расстояние в 280 километров поезд будет преодолевать всего за 40 минут.

При этом, по словам руководства компании, возить пассажиров на максимальной скорости не будут: он будет разгоняться «лишь» до 505 км/ч. Но и это заметно выше, чем скорость самого быстрого на сегодняшний день японского поезда «Синкансэн», покрывающего за час расстояние в 320 км.

Пассажирам рекорды скорости демонстрировать не будут, но 500 с лишним км/ч им хватит за глаза

Стоимость строительства скоростной магистрали до Нагои составит почти 100 млрд долларов, это объясняется тем, что более 80% пути будет пролегать по тоннелям.

Ожидается, что к 2045 году поезда маглев будут преодолевать расстояние от Токио до Осаки всего за час, сократив время в пути вдвое.

Понаблюдать за испытаниями сверхскоростного поезда собралось около 200 энтузиастов.

«У меня аж мурашки по коже, так хочется поскорее прокатиться на этом поезде, — заявила телекомпании NHK одна из зрительниц. – Для меня как будто открылась новая страница истории».

«Чем быстрее движется поезд, тем более он устойчив, так что качество поездки на мой взгляд улучшилось», — поясняет глава исследовательского отдела компании JR Central Ясукадзу Эндо.

Новые поезда выйдут на маршрут Токио-Нагоя к 2027 году

В Японии уже давно существует сеть высокоскоростных дорог на стальных рельсах «Синкансэн». Однако инвестируя в новую технологию поездов на магнитной подушке, японцы надеются, что смогут экспортировать ее за рубеж.

Ожидается, что в ходе визита в США премьер-министр Японии Синдзо Абэ выступит с предложением помощи в строительстве высокоскоростной магистрали между Нью-Йорком и Вашингтоном.

Другие посты в рамках серии «Перспективный высокоростной транспорт» и «Перспективный местный транспорт» см:

Существует множество видов транспорта и способов добраться из одной точки в другую. Одним из них являются поезда. Он относится к железнодорожному наземному транспорту, занимающейся перевозкой пассажиров и тяжеловесных грузов.

Существует множество видов транспорта и способов добраться из одной точки в другую. Одним из них являются поезда. Он относится к железнодорожному наземному транспорту, занимающейся перевозкой пассажиров и тяжеловесных грузов при помощи силы электричества и дизельного топлива. Но с годами идет развитие и усовершенствование способов перемещения для создания более высокоскоростного транспорта. Результатом такого труда стали поезда на магнитных подушках!

Преимуществом этого транспорта является его высокая скорость, экономичность электроэнергии, экологичность и бесшумная работа. Его скорость, можно сравнить со скоростью самолетов.

Принцип работы. Используется свойство магнитов отталкиваться друг от друга одноименными полюсами. Вот это явление и получило «популярное название — магнитная подушка».

В основе движения поезда лежит принцип соединения разных полюсов магнитов, которые притянутся друг к другу. За счет этого поезд буквально скользит по воздуху на незначительном расстоянии от рельсов. На данный момент уже разработано две технологии, приводящие в действие магнитную подушку или подвес. Концентрация магнитного поля, должно быть, сфокусирована в определенной точке, снижая ее в других. Постоянные магниты, установленные по всей длине вагона, генерируют магнитное поле, которое индуцирует достаточные токи в обмотках полотна под находящимся в движении вагонов. При остановке поезда, вагоны опускаются на дополнительные шасси при этом эффект парения по воздуху прекращается.

Совершая движение по магнитной трассе, этот поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля, не соприкасаясь с путями и не вызывая трения. Аэродинамическое сопротивление становится тормозящей силой данной системы.

Единственным препятствует, может послужить тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Данный вид поездов на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. Создаваемое магнитное поле способно негативно влиять на организм человека, так как генерирующееся магнитное поле, превышающее миллионные доли Тесла.

«>