Магнитные поезда в японии

Содержание

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:

На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS)
На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS)
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

ТОКИО, 21 апр — РИА Новости, Екатерина Плясункова. Специалисты японской железнодорожной компания Central Japan Railway Co. (JR Central) смогли установить новый мировой рекорд скорости для поездов на магнитной подушке «Маглев».

По данным телеканала NHK, в ходе испытаний на экспериментальном участке путей протяженностью 42,8 километра в префектуре Яманаси состав смог развить скорость до 603 километров в час. Прошлый рекорд, когда скорость движения поезда составила 590 километров в час, был установлен 16 апреля.

Основной принцип действия системы «Маглев» заключается в создании мощного магнитного поля между поездом и железнодорожным полотном за счет действия высокотемпературных сверхпроводников. При этом, в отличие от традиционных скоростных поездов, новые составы не будут касаться поверхности рельса в процессе движения, а тормозящей силой будет являться аэродинамическое сопротивление.

Реализация проекта «Маглев» в Японии позволит связать линиями нового типа ряд крупных городов и значительно сократить время передвижения пассажиров. Так, в настоящее время поездка между Токио и Осакой составляет в среднем около 140 минут. После запуска поездов серии L0 разработчики обещают сократить время пути вдвое.

Ожидается, что скорость движения поездов «Маглев» будет достигать около 500 километров в час, что позволит этому виду железнодорожного транспорта составить серьезную конкуренцию авиатранспорту на ближнемагистральных и среднемагистральных направлениях. Строительство первой трассы для поездов на магнитной подушке между городами Токио и Нагоя планируется завершить к 2027 году.

Это JR-Maglev — маглев японской системы высокоскоростных поездов. А маглев, он же поезд на магнитной подушке, он же maglev от английского magnetic levitation («магнитная левитация») — это поезд на магнитной подвеске, 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 движения существует зазор, трение исключается, и единственной тормозящей силой является аэродинамическое сопротивление. Маглев относится к монорельсовому транспорту.

Велосипедный монорельс Артура Монорельс в Токио, скорость — 100 км/ч и более;
Хотчкисса (Arthur Hotchkiss) 1890-х гг.;
изображения с Википедии Монорельс в Токио, скорость — 100 км/ч и более;
изображения с Википедии

Высокоскоростным наземным транспортом (ВСНТ) называют железнодорожный транспорт, который обеспечивает движение поездов со скоростью свыше 200 км/ч (120 миль/ч). Хотя ещё в начале XX века высокоскоростными называли поезда, следующие со скоростями выше 150-160 км/ч.
Сегодня поезда ВСНТ передвигаются по специально выделенным железнодорожным путям — высокоскоростной магистрали (ВСМ), либо на магнитном подвесе, по которым перемещается выше показанный маглев.

Впервые регулярное движение высокоскоростных поездов началось в 1964 году в Японии. В 1981 году поезда ВСНТ стали курсировать и во Франции, а вскоре бо́льшая часть западной Европы, включая Великобританию, оказалась объединена в единую высокоскоростную железнодорожную сеть. Современные высокоскоростные поезда в эксплуатации развивают скорости около 350-400 км/ч, а в испытаниях и вовсе могут разгоняться до 560-580 км/ч, как например JR-Maglev MLX01, установивший во время испытаний в 2003 году скоростной рекорд — 581 км/ч.
В России регулярная эксплуатация высокоскоростных поездов «Сапсан», по общим путям с обычными поездами, началась в 2009 году. И только к 2017 году ожидается завершение строительства первой в России специализированной высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Санкт-Петербург.

Сапсан Siemens Velaro RUS; максимальная служебная скорость — 230 км/ч,
возможна модернизация до 350 км/ч; фото с Википедии

Кроме пассажиров высокоскоростные поезда перевозят и грузы, например: французская служба La Poste имеет парк специальных электропоездов TGV для перевозки почты и посылок.

Скорость «магнитных» поездов, то есть маглевов, сравнима со скоростью самолёта и позволяет составить конкуренцию воздушному транспорту на ближне- и среднемагистральных направлениях (до 1000 км). Хотя сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволили ей развернуться в полной мере.

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

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

Достоинства маглева:

теоретически самая высокая скорость из тех, которые можно получить на общедоступном (не спортивном) наземном транспорте;
большие перспективы по достижению скоростей, многократно превышающие скорости, используемые в реактивной авиации;
низкий шум.

Недостатки маглева:

высокая стоимость создания и обслуживания колеи — стоимость постройки одного километра маглев-колеи сопоставима с проходкой километра тоннеля метро закрытым способом;
создаваемое электромагнитное поле может оказаться вредным для поездных бригад и окрестных жителей. Даже тяговые трансформаторы, применяемые на электрифицированных переменным током железных дорогах, вредны для машинистов. Но в данном случае напряжённость поля получается на порядок больше. Также, возможно, линии маглева будут недоступны для людей, использующих кардиостимуляторы;
рельсовые пути стандартной ширины, перестроенные под скоростное движение, остаются доступными для обычных пассажирских и пригородных поездов. Высокоскоростной путь маглева же ни для чего другого не пригоден; потребуются дополнительные пути для низкоскоростного сообщения.

Наиболее активные разработки маглева ведут Германия и Япония.

Показанный на видео JR-Maglev разрабатывается компанией Japan Railway Technical Research Institute совместно с оператором Japan Railways с 1970-х годов. Japan Railways или просто JR — это группа компаний из 8 частных обществ, между которыми 1 апреля 1987 года были разделены железнодорожные пути существовавших ранее японских национальных железных дорог.

В настоящее время в префектуре Яманаси близ города Кофу в 110 км к западу от Токио построен испытательный участок (его можно увидеть на видео выше), на котором в 2003 году испытуемый состав JR-Maglev из трёх вагонов модификации MLX01 установил абсолютный рекорд скорости для железнодорожного транспорта — 581 км/ч.

Маглев MLX01 на испытательном участке Яманаси; фото с Википедии

Длина испытательной трассы в Яманаси составляет 18,6 км, из которых 16 проложены в туннеле. В будущем данный участок должен войти в состав скоростной линии маглева, который свяжет Токио, Нагою и Осаку и который будет называться Тюо-синкансэн.

*Справка: Что такое синкансэн?
Синкансэн — так называется высокоскоростная сеть железных дорог в Японии, предназначенная для перевозки пассажиров между крупными городами страны. Принадлежит компании Japan Railways. Первая линия была открыта между Осакой и Токио в 1964 году — Токайдо-синкансэн. Эта линия является самой загруженной высокоскоростной железнодорожной линией в мире. На ней перевозится порядка 375 000 пассажиров ежедневно.

«Поезд-пуля» — одно из названий для поездов синкансэн. Поезда могут иметь до 16 вагонов. Каждый вагон достигает длины 25 метров, исключение составляют головные вагоны, длина которых обычно чуть больше. Общая длина поезда составляет порядка 400 метров. Станции для таких поездов тоже очень длинные и специально приспособлены под эти поезда.

Поезда синкансэн серии 200

E5; фото с Википедии

В Японии маглевы часто называются «риниа:ка:» (по-японски リニアカー), происходящее от английского «linear car» из-за используемого на борту линейного двигателя.

JR-Maglev использует электродинамическую подвеску на сверхпроводящих магнитах (EDS), установленных как на поезде, так и на трассе. В отличие от немецкой системы Transrapid, JR-Maglev не использует схему монорельса: поезда движутся в канале между магнитами. Такая схема позволяет развивать бо́льшие скорости, обеспечивает большую безопасность пассажиров в случае эвакуации и простоту в эксплуатации.

В отличие от электромагнитной подвески (EMS), поездам созданным по технологии EDS требуются дополнительные колёса при движении на малых скоростях (до 150 км/ч). При достижении определённой скорости колёса отделяются от земли и поезд «летит» на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности. В случае аварии колёса также позволяют осуществить более мягкую остановку поезда.

Для торможения в обычном режиме используются электродинамические тормоза. Для экстренных случаев поезд оборудован выдвигающимися аэродинамическими и дисковыми тормозами на тележках.

Поездка в маглеве с максимальной скоростью 501 км/ч. В описании указано, что видео сделано в 2005 году:

На» линии в Яманаси проходят испытания нескольких составов с разными формами носового обтекателя: от обычного заострённого, до практически плоского, длиной 14 метров, призванного избавиться от громкого хлопка, сопровождающего въезд поезда в тоннель на большой скорости. Поезд маглев может полностью управляться компьютером. Машинист осуществляет контроль за работой компьютера и получает изображение пути через видеокамеру (кабина машиниста не имеет окон переднего обзора).

Технология JR-Maglev дороже аналогичной разработки Transrapid, реализованной в Китае (линия до Шанхайского аэропорта), так как требует больших затрат на оборудование трассы сверхпроводящими магнитами и прокладку тоннелей в горах взрывным способом. Общая стоимость проекта может составить 82,5 млрд долларов США. Если проложить линию вдоль прибрежной трассы Токайдо, это потребует меньших затрат, однако потребует строительства большого количества тоннелей малой протяжённости. Несмотря на то, что сам магнитно-левитационный поезд бесшумен, каждый въезд в тоннель на большой скорости будет вызывать хлопок, сравнимый по громкости с взрывом, поэтому прокладка линии в густонаселённых районах невозможна.