Magnētiskās levitācijas vilcieni - Maglev. Kā tas darbojas? Ātruma rekords

Ir pagājuši vairāk nekā divi simti gadu kopš brīža, kad cilvēce izgudroja pirmās tvaika lokomotīves. Tomēr dzelzceļa sauszemes transports, kas pārvadā pasažierus un smagas kravas, izmantojot elektrības un dīzeļdegvielas jaudu, joprojām ir ļoti izplatīts.

Ir vērts teikt, ka visus šos gadus inženieri un izgudrotāji ir aktīvi strādājuši pie alternatīvu pārvietošanās metožu radīšanas. Viņu darba rezultāts bija magnētiskās levitācijas vilcieni.

Izskatu vēsture

Pati ideja par magnētiskās levitācijas vilcienu izveidi tika aktīvi attīstīta divdesmitā gadsimta sākumā. Taču realizēt šo projektu tobrīd nebija iespējams vairāku iemeslu dēļ. Šāda vilciena ražošana sākās tikai 1969. gadā. Toreiz Vācijas Federatīvās Republikas teritorijā sāka ierīkot magnētisko maršrutu, pa kuru bija paredzēts braukt garām jaunam transportlīdzeklim, ko vēlāk sauca par Maglev vilcienu. Tas tika palaists 1971. gadā. Pirmais maglev vilciens ar nosaukumu Transrapid-02 brauca pa magnētisko maršrutu.

Interesants fakts ir tas, ka vācu inženieri izgatavoja alternatīvu transportlīdzekli, pamatojoties uz zinātnieka Hermaņa Kempera atstātajām piezīmēm, kurš 1934. gadā saņēma patentu, kas apstiprina magnētiskās plaknes izgudrojumu.

Diez vai Transrapid-02 var saukt par ļoti ātru. Viņš varēja pārvietoties ar maksimālo ātrumu 90 kilometri stundā. Arī tā ietilpība bija zema – tikai četri cilvēki.

1979. gadā tika izveidots modernāks maglev modelis. Šis vilciens ar nosaukumu Transrapid-05 jau varēja pārvadāt sešdesmit astoņus pasažierus. Tas pārvietojās pa līniju, kas atrodas Hamburgas pilsētā, kuras garums bija 908 metri. Maksimālais ātrums, ko šis vilciens attīstīja, bija septiņdesmit pieci kilometri stundā.

Arī 1979. gadā Japānā tika izlaists cits maglev modelis. To sauca par "ML-500". Japānas magnētiskās levitācijas vilciens sasniedza ātrumu līdz piecsimt septiņpadsmit kilometriem stundā.

Konkurētspēja

Ātrumu, ko var sasniegt magnētiskās levitācijas vilcieni, var salīdzināt ar lidmašīnu ātrumu. Šajā sakarā šāda veida transports var kļūt par nopietnu konkurentu tām aviokompānijām, kuras darbojas līdz tūkstoš kilometru attālumā. Maglevu plašo izplatību apgrūtina fakts, ka tie nevar pārvietoties pa tradicionālajām dzelzceļa virsmām. Magnētiskās levitācijas vilcieniem ir nepieciešams izbūvēt īpašus šosejas. Un tas prasa lielus kapitāla ieguldījumus. Tāpat tiek uzskatīts, ka magleviem radītais magnētiskais lauks var negatīvi ietekmēt cilvēka ķermeni, kas negatīvi ietekmēs autovadītāja un šāda maršruta tuvumā esošo reģionu iedzīvotāju veselību.

Darbības princips

Magnētiskās levitācijas vilcieni ir īpašs transporta veids. Kustības laikā maglev šķiet peld virs dzelzceļa sliežu ceļa, tai nepieskaroties. Tas notiek tāpēc, ka transportlīdzekli vada mākslīgi radīta magnētiskā lauka spēks. Maglev kustībā nav berzes. Bremzēšanas spēks šajā gadījumā ir aerodinamiskā pretestība.

Kā tas darbojas? Katrs no mums zina par magnētu pamatīpašībām no sestās klases fizikas stundām. Ja divi magnēti tiek pietuvināti viens otram ar to ziemeļpoliem, tie viens otru atgrūž. Tiek izveidots tā sauktais magnētiskais spilvens. Kad ir savienoti dažādi stabi, magnēti piesaistīs viens otru. Šis diezgan vienkāršais princips ir pamatā maglev vilciena kustībai, kas burtiski slīd pa gaisu nelielā attālumā no sliedēm.

Šobrīd jau ir izstrādātas divas tehnoloģijas, ar kuru palīdzību tiek aktivizēts magnētiskais spilvens jeb balstiekārta. Trešais ir eksperimentāls un pastāv tikai uz papīra.

Elektromagnētiskā piekare

Šo tehnoloģiju sauc par EMS. Tas ir balstīts uz elektromagnētiskā lauka stiprumu, kas laika gaitā mainās. Tas izraisa maglev levitāciju (pacelšanos gaisā). Lai pārvietotu vilcienu šajā gadījumā, ir nepieciešamas T veida sliedes, kas ir izgatavotas no konduktora (parasti metāla). Tādā veidā sistēmas darbība ir līdzīga parastajam dzelzceļam. Tomēr vilcienam riteņu pāru vietā ir atbalsta un virzošie magnēti. Tie ir novietoti paralēli feromagnētiskajiem statoriem, kas atrodas gar T-veida loksnes malu.

Galvenais EMS tehnoloģijas trūkums ir nepieciešamība kontrolēt attālumu starp statoru un magnētiem. Un tas neskatoties uz to, ka tas ir atkarīgs no daudziem faktoriem, tostarp no elektromagnētiskās mijiedarbības nestabilitātes. Lai izvairītos no pēkšņas vilciena apstāšanās, tajā ir uzstādīti speciāli akumulatori. Tie spēj uzlādēt atbalsta magnētos iebūvētos lineāros ģeneratorus un tādējādi ilgstoši uzturēt levitācijas procesu.

Vilcienu bremzēšana, kuras pamatā ir EMS tehnoloģija, tiek veikta ar zema paātrinājuma sinhrono lineāro motoru. To attēlo atbalsta magnēti, kā arī ceļa segums, pa kuru peld maglev. Vilciena ātrumu un vilci var regulēt, mainot ģenerētās maiņstrāvas frekvenci un stiprumu. Lai palēninātu, pietiek tikai mainīt magnētisko viļņu virzienu.

Elektrodinamiskā piekare

Ir tehnoloģija, kurā maglev kustība notiek, mijiedarbojoties diviem laukiem. Viens no tiem ir izveidots uz šosejas, bet otrs uz vilciena. Šo tehnoloģiju sauc par EDS. Uz tā bāzes tika uzbūvēts japāņu magnētiskās levitācijas vilciens JR-Maglev.

Šai sistēmai ir dažas atšķirības no EMS, kur tiek izmantoti parastie magnēti, kuriem elektriskā strāva tiek piegādāta no spolēm tikai tad, kad tiek pielietota jauda.

EDS tehnoloģija paredz pastāvīgu elektroenerģijas piegādi. Tas notiek pat tad, ja strāvas padeve ir izslēgta. Šādas sistēmas spoles ir aprīkotas ar kriogēno dzesēšanu, kas ļauj ietaupīt ievērojamus elektroenerģijas daudzumus.

EDS tehnoloģijas priekšrocības un trūkumi

Sistēmas, kas darbojas ar elektrodinamisko balstiekārtu, pozitīvā puse ir tās stabilitāte. Pat nelielu attāluma samazināšanos vai palielināšanos starp magnētiem un audeklu regulē atgrūšanas un pievilkšanas spēki. Tas ļauj sistēmai palikt nemainīgā stāvoklī. Izmantojot šo tehnoloģiju, vadībai nav jāinstalē elektronika. Nav nepieciešamas ierīces, lai regulētu attālumu starp asmeni un magnētiem.

EDS tehnoloģijai ir daži trūkumi. Tādējādi spēks, kas ir pietiekams vilciena levitācijai, var rasties tikai lielā ātrumā. Tāpēc maglevs ir aprīkots ar riteņiem. Tie nodrošina to kustību ar ātrumu līdz simts kilometriem stundā. Vēl viens šīs tehnoloģijas trūkums ir berzes spēks, kas rodas atgrūdošo magnētu aizmugurē un priekšpusē pie maziem ātrumiem.

Spēcīgā magnētiskā lauka dēļ pasažieru nodalījumā jāuzstāda īpaša aizsardzība. Pretējā gadījumā personai ar elektronisko elektrokardiostimulatoru ir aizliegts ceļot. Aizsardzība ir nepieciešama arī magnētiskajiem datu nesējiem (kredītkartēm un HDD).

Tehnoloģija izstrādes stadijā

Trešā sistēma, kas šobrīd pastāv tikai uz papīra, ir pastāvīgo magnētu izmantošana EDS versijā, kuru aktivizēšanai nav nepieciešama enerģija. Pavisam nesen uzskatīja, ka tas nav iespējams. Pētnieki uzskatīja, ka pastāvīgajiem magnētiem nav spēka, lai izraisītu vilciena levitāciju. Tomēr no šīs problēmas izdevās izvairīties. Lai atrisinātu šo problēmu, magnēti tika ievietoti "Halbach masīvā". Šis izkārtojums noved pie magnētiskā lauka radīšanas nevis zem masīva, bet virs tā. Tas palīdz uzturēt vilciena levitāciju pat ar ātrumu aptuveni pieci kilometri stundā.

Šis projekts vēl nav guvis praktisku realizāciju. Tas izskaidrojams ar pastāvīgo magnētu masīvu augstajām izmaksām.

Maglevu priekšrocības

Magnētiskās levitācijas vilcienu pievilcīgākais aspekts ir iespēja tiem sasniegt lielus ātrumus, kas ļaus magleviem nākotnē konkurēt pat ar reaktīvajām lidmašīnām. Šis transporta veids ir diezgan ekonomisks elektroenerģijas patēriņa ziņā. Arī tās darbības izmaksas ir zemas. Tas kļūst iespējams, jo nav berzes. Priecē arī zemais maglevu troksnis, kas labvēlīgi ietekmēs vides situāciju.

Trūkumi

Maglevs negatīvā puse ir tāda, ka to izveidei nepieciešamais daudzums ir pārāk liels. Arī trases uzturēšanas izmaksas ir augstas. Turklāt aplūkotajam transporta veidam ir nepieciešama sarežģīta kāpurķēžu sistēma un īpaši precīzi instrumenti, kas kontrolē attālumu starp ceļa virsmu un magnētiem.

Projekta īstenošana Berlīnē

Vācijas galvaspilsētā 1980. gadā tika atvērta pirmā maglev tipa sistēma ar nosaukumu M-Bahn. Ceļa garums bija 1,6 km. Magnētiskās levitācijas vilciens nedēļas nogalēs kursēja starp trim metro stacijām. Pasažieriem ceļošana bija bez maksas. Pēc Berlīnes mūra krišanas pilsētas iedzīvotāju skaits gandrīz dubultojās. Bija nepieciešams izveidot transporta tīklus, kas spētu nodrošināt lielu pasažieru plūsmu. Tāpēc 1991. gadā magnētiskā josla tika demontēta, un tās vietā sākās metro būvniecība.

Birmingema

Šajā Vācijas pilsētā no 1984. līdz 1995. gadam tika pieslēgts zema ātruma Maglev. lidosta un dzelzceļa stacija. Magnētiskā ceļa garums bija tikai 600 m.

Ceļš darbojās desmit gadus un tika slēgts daudzo pasažieru sūdzību dēļ par sagādātajām neērtībām. Pēc tam monorail transports aizstāja maglev šajā posmā.

Šanhaja

Pirmo magnētisko dzelzceļu Berlīnē uzbūvēja vācu kompānija Transrapid. Projekta neveiksme izstrādātājus neatturēja. Viņi turpināja pētījumus un saņēma pasūtījumu no Ķīnas valdības, kas nolēma valstī uzbūvēt maglev trasi. Šanhaju un Pudunas lidostu savieno šis ātrgaitas (līdz 450 km/h) maršruts.

30 km garais ceļš tika atklāts 2002. gadā. Nākotnes plānos ietilpst tā pagarināšana līdz 175 km.

Japāna

Šajā valstī 2005. gadā notika izstāde Expo-2005. Tās atklāšanai tika nodota ekspluatācijā 9 km gara magnētiskā trase. Līnijā ir deviņas stacijas. Maglev apkalpo teritoriju, kas atrodas blakus izstādes norises vietai.

Maglevs tiek uzskatīts par nākotnes transportu. Jau 2025. gadā plānots atklāt jaunu superšoseju tādā valstī kā Japāna. Magnētiskās levitācijas vilciens nogādās pasažierus no Tokijas uz vienu no zonām salas centrālajā daļā. Tā ātrums būs 500 km/h. Projektam būs nepieciešami aptuveni četrdesmit pieci miljardi dolāru.

Av. Ludmila Frolova 2015. gada 19. janvāris http://fb.ru/article/165360/po...

Japānas magnetoplāna vilciens atkal pārspēj ātruma rekordu

Vilciens 280 kilometrus garu distanci veiks tikai 40 minūtēs.

Japānas magnētiskās levitācijas vilciens jeb maglev ir pārspējis sev piederošo ātruma rekordu, testu laikā netālu no Fudži sasniedzot 603 km/h.

Iepriekšējo rekordu - 590 km/h - viņš uzstādīja pagājušajā nedēļā.

JR Central, kam pieder vilcieni, ir iecerēts, lai tie būtu maršrutā Tokija-Nagoja līdz 2027. gadam.

Vilciens 280 kilometrus garu distanci veiks tikai 40 minūtēs.

Tajā pašā laikā, pēc uzņēmuma vadības domām, tie nepārvadās pasažierus ar maksimālo ātrumu: tas paātrināsies “tikai” līdz 505 km/h. Taču tas ir arī manāmi lielāks par šodienas ātrākā Japānas vilciena Shinkansen ātrumu, kas stundā veic 320 km garu distanci.

Pasažieriem ātruma rekordi netiks rādīti, taču viņiem pietiks ar vairāk nekā 500 km/h

Ātrgaitas šosejas uz Nagoju būvniecības izmaksas būs gandrīz 100 miljardi ASV dolāru, jo vairāk nekā 80% maršruta vedīs caur tuneļiem.

Paredzams, ka līdz 2045. gadam Maglev vilcieni no Tokijas uz Osaku dosies tikai stundas laikā, tādējādi uz pusi samazinot brauciena laiku.

Apmēram 200 entuziastu pulcējās, lai vērotu ložu vilciena testēšanu.

"Man sāk uzvilkt zosāda, es ļoti gribu braukt ar šo vilcienu," televīzijai NHK sacīja viens no skatītājiem. "Man ir tā, it kā būtu atvērta jauna vēstures lappuse."

"Jo ātrāk vilciens pārvietojas, jo stabilāks tas ir, tāpēc es domāju, ka braukšanas kvalitāte ir uzlabojusies," saka Jasukazu Endo, JR Central pētījumu vadītājs.

Jauni vilcieni maršrutā Tokija-Nagoja tiks palaisti līdz 2027. gadam

Japānā jau sen ir izveidots ātrgaitas ceļu tīkls pa tērauda sliedēm, ko sauc par Shinkansen. Tomēr, investējot jaunā magnētiskās levitācijas vilciena tehnoloģijā, japāņi cer, ka varēs to eksportēt uz ārzemēm.

Sagaidāms, ka Japānas premjerministrs Sindzo Abe vizītes laikā ASV piedāvās palīdzību ātrgaitas šosejas izbūvē starp Ņujorku un Vašingtonu.

Citas ziņas sērijās "Advanced High Speed ​​​​Transport" un "Advanced Local Transport" skatiet:

Virsskaņas vakuuma “vilciens” - Hyperloop. No sērijas "Uzlabots ātrgaitas transports".

Sērija “Daudzsološais vietējais transports”. Jauns elektrovilciens EP2D

Video bonuss

Magnētiskās levitācijas vilcieni un maglev vilcieni ir ātrākais sauszemes sabiedriskā transporta veids. Un, lai gan līdz šim ekspluatācijā ir nodoti tikai trīs mazie sliežu ceļi, dažādās valstīs notiek magnētisko vilcienu prototipu izpēte un testēšana. Kā ir attīstījusies magnētiskās levitācijas tehnoloģija un kas to sagaida tuvākajā nākotnē, jūs uzzināsit no šī raksta.

Pirmās Maglev vēstures lappuses bija piepildītas ar virkni patentu, kas tika saņemti 20. gadsimta sākumā dažādās valstīs. Vēl 1902. gadā vācu izgudrotājam Alfrēdam Seidenam tika piešķirts patents par vilciena konstrukciju, kas aprīkots ar lineāro motoru. Un četrus gadus vēlāk Franklins Skots Smits izstrādāja vēl vienu agrīnu elektromagnētiskās piekares vilciena prototipu. Nedaudz vēlāk, laika posmā no 1937. līdz 1941. gadam, vācu inženieris Hermans Kempers saņēma vēl vairākus patentus, kas saistīti ar vilcieniem, kas aprīkoti ar lineāriem elektromotoriem. Starp citu, 2004. gadā uzbūvētās Maskavas viensliežu transporta sistēmas ritošais sastāvs kustībai izmanto asinhronos lineāros motorus - šis ir pasaulē pirmais monosliežu sliedes ar lineāro motoru.

Maskavas monorail sistēmas vilciens netālu no Teletsentra stacijas

1940. gadu beigās pētnieki pārgāja no vārdiem pie darbiem. Britu inženierim Ērikam Lazetveitam, kuru daudzi sauc par “maglevu tēvu”, izdevās izstrādāt pirmo strādājošo lineārā asinhronā motora pilna izmēra prototipu. Vēlāk 1960. gados viņš pievienojās Tracked Hovercraft ložu vilciena izstrādei. Diemžēl projekts tika slēgts 1973. gadā līdzekļu trūkuma dēļ.

1979. gadā parādījās pasaulē pirmais pasažieru pārvadājumu pakalpojumu sniegšanai licencēts magnētiskās levitācijas vilciena prototips Transrapid 05. Hamburgā tika uzbūvēta 908 m gara testa trase, kas tika prezentēta izstādes IVA 79 laikā. tik lieliski, ka Transrapid 05 izdevās veiksmīgi darboties vēl trīs mēnešus pēc izstādes beigām un kopumā pārvadāt aptuveni 50 tūkstošus pasažieru. Šī vilciena maksimālais ātrums bija 75 km/h.

Un pirmā komerciālā magnētiskā lidmašīna parādījās 1984. gadā Birmingemā, Anglijā. Maglev dzelzceļa līnija savienoja Birmingemas starptautiskās lidostas termināli un tuvējo dzelzceļa staciju. Viņa veiksmīgi strādāja no 1984. līdz 1995. gadam. Līnijas garums bija tikai 600 m, un augstums, līdz kuram vilciens ar lineāro asinhrono motoru pacēlās virs ceļa virsmas, bija 15 milimetri. 2003. gadā tās vietā tika uzbūvēta uz Cable Liner tehnoloģijas balstīta pasažieru pārvadājumu sistēma AirRail Link.

Astoņdesmitajos gados ātrgaitas magnētiskās levitācijas vilcienu izveides projektu izstrāde un īstenošana sākās ne tikai Anglijā un Vācijā, bet arī Japānā, Korejā, Ķīnā un ASV.

Kā tas strādā

Par magnētu pamatīpašībām mēs zinām jau no 6. klases fizikas stundām. Ja jūs pietuvināsiet pastāvīgā magnēta ziemeļpolu cita magnēta ziemeļpolam, tie viens otru atgrūdīs. Ja kādu no magnētiem apgriež, savienojot dažādus polus, tas pievelk. Šis vienkāršais princips ir atrodams maglev vilcienos, kas nelielā attālumā slīd pa gaisu pa sliedēm.

Magnētiskās piekares tehnoloģija balstās uz trim galvenajām apakšsistēmām: levitāciju, stabilizāciju un paātrinājumu. Tajā pašā laikā šobrīd ir divas galvenās magnētiskās piekares tehnoloģijas un viena eksperimentāla, kas ir pierādīta tikai uz papīra.

Vilcieni, kas būvēti uz elektromagnētiskās balstiekārtas (EMS) tehnoloģijas, levitācijai izmanto elektromagnētisko lauku, kura stiprums laika gaitā mainās. Turklāt šīs sistēmas praktiskā realizācija ir ļoti līdzīga parastā dzelzceļa transporta darbībai. Šeit izmantota T veida sliežu gultne, kas izgatavota no konduktora (pārsvarā metāla), bet vilcienā riteņu pāru vietā tiek izmantota elektromagnētu sistēma - balsts un vadotnes. Atbalsta un virzošie magnēti atrodas paralēli feromagnētiskajiem statoriem, kas atrodas T veida ceļa malās. Galvenais EMS tehnoloģijas trūkums ir attālums starp atsauces magnētu un statoru, kas ir 15 milimetri, un tas ir jāvada un jāregulē ar īpašām automatizētām sistēmām atkarībā no daudziem faktoriem, tostarp no elektromagnētiskās mijiedarbības mainīgā rakstura. Starp citu, levitācijas sistēma darbojas, pateicoties vilcienā uzstādītajām baterijām, kuras uzlādē atbalsta magnētos iebūvētie lineārie ģeneratori. Tādējādi apstāšanās gadījumā vilciens ilgstoši varēs levitēt uz akumulatoriem. Transrapid vilcieni un jo īpaši Šanhajas Maglev ir būvēti, pamatojoties uz EMS tehnoloģiju.

Vilcieni, kuru pamatā ir EMS tehnoloģija, tiek vadīti un bremzēti, izmantojot zema paātrinājuma sinhrono lineāro motoru, ko attēlo atbalsta magnēti un sliežu ceļš, virs kura atrodas magnētiskā plakne. Kopumā audeklā iebūvētā motora sistēma ir parasts stators (lineārā elektromotora stacionārā daļa), kas izvietots gar audekla apakšu, un atbalsta elektromagnēti, savukārt, darbojas kā elektromotora armatūra. Tādējādi tā vietā, lai radītu griezes momentu, maiņstrāva spoles rada ierosinātu viļņu magnētisko lauku, kas pārvieto vilcienu bez kontakta. Maiņstrāvas stipruma un frekvences maiņa ļauj pielāgot vilciena vilci un ātrumu. Lai palēninātu ātrumu, jums vienkārši jāmaina magnētiskā lauka virziens.

Elektrodinamiskās balstiekārtas (EDS) tehnoloģijas izmantošanas gadījumā levitācija tiek veikta, mijiedarbojoties audeklā esošajam magnētiskajam laukam un laukam, ko rada supravadošie magnēti vilcienā. Japānas JR–Maglev vilcieni ir būvēti, pamatojoties uz EDS tehnoloģiju. Atšķirībā no EMS tehnoloģijas, kurā tiek izmantoti parastie elektromagnēti un spoles, kas vada elektrību tikai tad, kad tiek pieslēgta jauda, ​​supravadoši elektromagnēti var vadīt elektrību pat pēc strāvas avota noņemšanas, piemēram, strāvas padeves pārtraukuma laikā. Atdzesējot spoles EDS sistēmā, jūs varat ietaupīt daudz enerģijas. Tomēr kriogēnās dzesēšanas sistēma, ko izmanto, lai uzturētu zemāku temperatūru spoles, var būt diezgan dārga.

Galvenā EDS sistēmas priekšrocība ir tās augstā stabilitāte - nedaudz samazinot attālumu starp loksni un magnētiem, rodas atgrūšanās spēks, kas atgriež magnētus to sākotnējā stāvoklī, savukārt attāluma palielināšana samazina atgrūšanas spēku un palielina pievilcības spēks, kas atkal noved pie sistēmas stabilizācijas. Šajā gadījumā nav nepieciešama elektronika, lai kontrolētu un regulētu attālumu starp vilcienu un sliežu ceļu.

Tiesa, šeit ir arī daži trūkumi - pietiekams spēks vilciena levitācijai rodas tikai lielā ātrumā. Šī iemesla dēļ EDS vilcienam jābūt aprīkotam ar riteņiem, kas var darboties nelielā ātrumā (līdz 100 km/h). Atbilstošas ​​izmaiņas jāveic arī visā sliežu ceļa garumā, jo tehnisku defektu dēļ vilciens var apstāties jebkurā vietā.

Vēl viens EDS trūkums ir tas, ka pie maziem ātrumiem tīmeklī atbaidošo magnētu priekšpusē un aizmugurē veidojas berzes spēks, kas iedarbojas pret tiem. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc JR-Maglev atteicās no pilnībā atbaidošās sistēmas un pievērsās sānu levitācijas sistēmai.

Ir arī vērts atzīmēt, ka spēcīgu magnētisko lauku dēļ pasažieru nodalījumā ir nepieciešams uzstādīt magnētisko aizsardzību. Bez vairoga ceļošana šādos vagonos ir kontrindicēta pasažieriem ar elektronisku sirds elektrokardiostimulatoru vai magnētisko datu nesēju (HDD un kredītkartēm).

Paātrinājuma apakšsistēma vilcienos, kuru pamatā ir EDS tehnoloģija, darbojas tāpat kā vilcienos, kuru pamatā ir EMS tehnoloģija, tikai pēc polaritātes maiņas statori uz brīdi apstājas.

Trešā tehnoloģija, kas ir vistuvāk ieviešanai, kas šobrīd pastāv tikai uz papīra, ir EDS versija ar Inductrack pastāvīgajiem magnētiem, kuru aktivizēšanai nav nepieciešama enerģija. Vēl nesen pētnieki uzskatīja, ka pastāvīgajiem magnētiem nav pietiekami daudz spēka, lai levitētu vilcienu. Tomēr šī problēma tika atrisināta, ievietojot magnētus tā sauktajā "Halbaha masīvā". Magnēti izvietoti tā, lai magnētiskais lauks rastos virs masīva, nevis zem tā, un spēj uzturēt vilciena levitāciju ļoti zemā ātrumā – aptuveni 5 km/h. Tiesa, šādu pastāvīgo magnētu masīvu izmaksas ir ļoti augstas, tāpēc pagaidām nav neviena šāda veida komerciāla projekta.

Ginesa rekordu grāmata

Šobrīd ātrāko magnētiskās levitācijas vilcienu saraksta pirmo vietu ieņem japāņu risinājums JR-Maglev MLX01, kuram 2003. gada 2. decembrī Jamanaši testa trasē izdevās sasniegt rekordlielu ātrumu 581 km. /h. Ir vērts atzīmēt, ka JR-Maglev MLX01 pieder vēl vairāki rekordi, kas uzstādīti laikā no 1997. līdz 1999. gadam - 531, 550, 552 km/h.

Ja paskatās uz tuvākajiem konkurentiem, starp tiem ir vērts atzīmēt Vācijā ražoto Šanhajas maglev Transrapid SMT, kas 2003. gadā testu laikā spēja sasniegt ātrumu 501 km/h, un tā priekšteci – Transrapid 07, kas pārspēja 436 km/h tālajā 1988. gadā

Praktiskā realizācija

Linimo magnētiskās levitācijas vilcienu, kas sāka darboties 2005. gada martā, izstrādāja Chubu HSST, un tas joprojām tiek izmantots Japānā. Tas kursē starp divām pilsētām Aiči prefektūrā. Audekla garums, virs kura lidinās maglevs, ir aptuveni 9 km (9 stacijas). Tajā pašā laikā Linimo maksimālais ātrums ir 100 km/h. Tas neliedza tam pārvadāt vairāk nekā 10 miljonus pasažieru pirmajos trīs mēnešos pēc tā palaišanas vien.

Slavenāks ir Šanhajas Maglev, ko radījis vācu uzņēmums Transrapid un kas nodots ekspluatācijā 2004. gada 1. janvārī. Šī maglev dzelzceļa līnija savieno Šanhajas Longjanlu staciju ar Pudongas Starptautisko lidostu. Kopējais attālums ir 30 km, vilciens to veic aptuveni 7,5 minūtēs, paātrinoties līdz 431 km/h.

Tedžonā, Dienvidkorejā, veiksmīgi darbojas vēl viena maglev dzelzceļa līnija. UTM-02 pasažieriem kļuva pieejams 2008. gada 21. aprīlī, un tā izstrāde un izveide aizņēma 14 gadus. Maglev dzelzceļa līnija savieno Nacionālo zinātnes muzeju un izstāžu parku, kas atrodas tikai 1 km attālumā viens no otra.

Starp magnētiskās levitācijas vilcieniem, kas sāks darboties tuvākajā nākotnē, ir vērts atzīmēt Maglev L0 Japānā, tā testēšana nesen ir atsākta. Paredzams, ka maršrutā Tokija-Nagoja tas darbosies līdz 2027. gadam.

Ļoti dārga rotaļlieta

Ne tik sen populāri žurnāli, kurus sauca par magnētiskās levitācijas vilcieniem, revolucionārs transports, un par jaunu šādu sistēmu projektu uzsākšanu ar apskaužamu regularitāti ziņoja gan privātie uzņēmumi, gan iestādes no visas pasaules. Tomēr lielākā daļa no šiem grandiozajiem projektiem sākotnējā stadijā tika slēgti, un dažas maglev dzelzceļa līnijas, kaut arī neilgu laiku spēja kalpot iedzīvotāju labā, vēlāk tika demontētas.

Galvenais neveiksmes iemesls ir tas, ka maglev vilcieni ir ārkārtīgi dārgi. Tām nepieciešama speciāli tiem no nulles uzbūvēta infrastruktūra, kas parasti ir vislielākā izdevumu pozīcija projekta budžetā. Piemēram, Šanhajas Maglev Ķīnai izmaksāja 1,3 miljardus dolāru jeb 43,6 miljonus dolāru par 1 kilometru divvirzienu sliežu ceļa (ieskaitot vilcienu izveides un staciju celtniecības izmaksas). Magnētiskās levitācijas vilcieni var konkurēt ar aviokompānijām tikai garākos maršrutos. Bet atkal ir maz vietu pasaulē, kur ir pietiekami daudz pasažieru, lai Maglev dzelzceļa līnija būtu vērtīga.

Ko tālāk?

Pašlaik Maglev vilcienu nākotne izskatās neskaidra, galvenokārt šādu projektu pārmērīgi augsto izmaksu un garā atmaksāšanās perioda dēļ. Tajā pašā laikā daudzas valstis turpina ieguldīt milzīgas naudas summas ātrgaitas dzelzceļa (HSR) projektos. Pirms neilga laika Japānā tika atsākta Maglev L0 magnētiskās levitācijas vilciena ātrgaitas testēšana.

Japānas valdība arī cer piesaistīt ASV interesi par saviem magnētiskās levitācijas vilcieniem. Nesen Japānā oficiālā vizītē ieradās kompānijas The Northeast Maglev pārstāvji, kas plāno savienot Vašingtonu un Ņujorku, izmantojot maglev dzelzceļa līniju. Iespējams, ka maglev vilcieni kļūs plašāk izplatīti valstīs ar mazāk efektīvu ātrgaitas dzelzceļu tīklu. Piemēram, ASV un Lielbritānijā, taču to izmaksas joprojām saglabāsies augstas.

Ir vēl viens notikumu attīstības scenārijs. Kā zināms, viens no veidiem, kā palielināt magnētiskās levitācijas vilcienu efektivitāti, ir supravadītāju izmantošana, kas, atdzesējot līdz absolūtai nullei tuvu temperatūrai, pilnībā zaudē elektrisko pretestību. Taču milzīgu magnētu glabāšana ārkārtīgi aukstu šķidrumu tvertnēs ir ļoti dārga, jo vēlamās temperatūras uzturēšanai ir nepieciešami milzīgi “ledusskapji”, kas vēl vairāk sadārdzina izmaksas.

Taču neviens neizslēdz iespēju, ka tuvākajā nākotnē fizikas spīdekļi spēs radīt lētu vielu, kas saglabā supravadīšanas īpašības pat istabas temperatūrā. Kad supravadītspēja tiks sasniegta augstā temperatūrā, spēcīgi magnētiskie lauki, kas spēj noturēt piekārtas automašīnas un vilcienus, kļūs tik pieejami, ka pat "lidojošie automobiļi" būs ekonomiski dzīvotspējīgi. Tāpēc gaidām ziņas no laboratorijām.

Magnetoplane vai Maglev (no angļu magnētiskās levitācijas) ir vilciens uz magnētiskas piekares, ko vada un kontrolē magnētiskie spēki. Šāds vilciens, atšķirībā no tradicionālajiem vilcieniem, kustības laikā nepieskaras sliežu virsmai. Tā kā starp vilcienu un kustīgo virsmu ir atstarpe, berze tiek novērsta, un vienīgais bremzēšanas spēks ir aerodinamiskās pretestības spēks.

Maglev sasniedzamais ātrums ir salīdzināms ar lidmašīnas ātrumu un ļauj tai konkurēt ar gaisa sakariem īsās (aviācijas) distancēs (līdz 1000 km). Lai gan ideja par šādu transportu nav jauna, ekonomiskie un tehniskie ierobežojumi liedza to pilnībā attīstīt: tehnoloģija publiskai lietošanai ir ieviesta tikai dažas reizes. Šobrīd Maglev nevar izmantot esošo transporta infrastruktūru, lai gan ir projekti ar magnētisko ceļa elementu izvietojumu starp parastā dzelzceļa sliedēm vai zem šosejas.

Pašlaik ir 3 galvenās vilcienu magnētiskās piekares tehnoloģijas:

1. Uz supravadošiem magnētiem (elektrodinamiskā balstiekārta, EDS).

Vācijā izveidotais “nākotnes dzelzceļš” jau iepriekš izraisījis Šanhajas iedzīvotāju protestus. Taču šoreiz varasiestādes, nobiedētas no demonstrācijām, kas draud izraisīt lielus nemierus, solīja tikt galā ar vilcieniem. Lai savlaicīgi apturētu demonstrācijas, amatpersonas pat piekārušas videokameras vietās, kur visbiežāk notiek masu protesti. Ķīniešu pūlis ir ļoti organizēts un mobils, tas var sanākt dažu sekunžu laikā un pārvērsties par demonstrāciju ar saukļiem.

Šīs ir lielākās populārās demonstrācijas Šanhajā kopš pret Japānu vērstajiem gājieniem 2005. gadā. Šis nav pirmais protests, ko izraisījušas Ķīnas bažas par vides pasliktināšanos. Pagājušajā vasarā tūkstošiem demonstrantu pūļi piespieda valdību atlikt ķīmiskā kompleksa būvniecību.

Vai magnētiskās levitācijas vilcieni ir nākotnes transports? Kā darbojas magnētiskās levitācijas vilciens?

Ir pagājuši vairāk nekā divi simti gadu kopš brīža, kad cilvēce izgudroja pirmās tvaika lokomotīves. Tomēr dzelzceļa sauszemes transports, kas pārvadā pasažierus un smagas kravas, izmantojot elektrības un dīzeļdegvielas jaudu, joprojām ir ļoti izplatīts.

Ir vērts teikt, ka visus šos gadus inženieri un izgudrotāji ir aktīvi strādājuši pie alternatīvu pārvietošanās metožu radīšanas. Viņu darba rezultāts bija magnētiskās levitācijas vilcieni.

Izskatu vēsture

Pati ideja par magnētiskās levitācijas vilcienu izveidi tika aktīvi attīstīta divdesmitā gadsimta sākumā. Taču realizēt šo projektu tobrīd nebija iespējams vairāku iemeslu dēļ. Šāda vilciena ražošana sākās tikai 1969. gadā. Toreiz Vācijas Federatīvās Republikas teritorijā sāka ierīkot magnētisko maršrutu, pa kuru bija paredzēts braukt garām jaunam transportlīdzeklim, ko vēlāk sauca par Maglev vilcienu. Tas tika palaists 1971. gadā. Pirmais maglev vilciens ar nosaukumu Transrapid-02 brauca pa magnētisko sliežu ceļu.

Interesants fakts ir tas, ka vācu inženieri izgatavoja alternatīvu transportlīdzekli, pamatojoties uz zinātnieka Hermaņa Kempera atstātajām piezīmēm, kurš 1934. gadā saņēma patentu, kas apstiprina magnētiskās plaknes izgudrojumu.

Diez vai Transrapid-02 var saukt par ļoti ātru. Viņš varēja pārvietoties ar maksimālo ātrumu 90 kilometri stundā. Arī tā ietilpība bija zema – tikai četri cilvēki.

1979. gadā tika izveidots modernāks maglev modelis. Šis vilciens ar nosaukumu Transrapid-05 jau varēja pārvadāt sešdesmit astoņus pasažierus. Tas pārvietojās pa līniju, kas atrodas Hamburgas pilsētā, kuras garums bija 908 metri. Maksimālais ātrums, ko šis vilciens attīstīja, bija septiņdesmit pieci kilometri stundā.

Arī 1979. gadā Japānā tika izlaists cits maglev modelis. To sauca par "ML-500". Japānas magnētiskās levitācijas vilciens sasniedza ātrumu līdz piecsimt septiņpadsmit kilometriem stundā.

Konkurētspēja

Ātrumu, ko var sasniegt magnētiskās levitācijas vilcieni, var salīdzināt ar lidmašīnu ātrumu. Šajā sakarā šāda veida transports var kļūt par nopietnu konkurentu tām aviokompānijām, kuras darbojas līdz tūkstoš kilometru attālumā. Maglevu plašo izplatību apgrūtina fakts, ka tie nevar pārvietoties pa tradicionālajām dzelzceļa virsmām. Magnētiskās levitācijas vilcieniem ir nepieciešams izbūvēt īpašus šosejas. Un tas prasa lielus kapitāla ieguldījumus. Tāpat tiek uzskatīts, ka magleviem radītais magnētiskais lauks var negatīvi ietekmēt cilvēka ķermeni, kas negatīvi ietekmēs autovadītāja un šāda maršruta tuvumā esošo reģionu iedzīvotāju veselību.

Darbības princips

Magnētiskās levitācijas vilcieni ir īpašs transporta veids. Kustības laikā maglev šķiet peld virs dzelzceļa sliežu ceļa, tai nepieskaroties. Tas notiek tāpēc, ka transportlīdzekli vada mākslīgi radīta magnētiskā lauka spēks. Maglev kustībā nav berzes. Bremzēšanas spēks šajā gadījumā ir aerodinamiskā pretestība.

Kā tas darbojas? Katrs no mums zina par magnētu pamatīpašībām no sestās klases fizikas stundām. Ja divi magnēti tiek pietuvināti viens otram ar to ziemeļpoliem, tie viens otru atgrūž. Tiek izveidots tā sauktais magnētiskais spilvens. Kad ir savienoti dažādi stabi, magnēti piesaistīs viens otru. Šis diezgan vienkāršais princips ir pamatā maglev vilciena kustībai, kas burtiski slīd pa gaisu nelielā attālumā no sliedēm.

Šobrīd jau ir izstrādātas divas tehnoloģijas, ar kuru palīdzību tiek aktivizēts magnētiskais spilvens jeb balstiekārta. Trešais ir eksperimentāls un pastāv tikai uz papīra.

Elektromagnētiskā piekare

Šo tehnoloģiju sauc par EMS. Tas ir balstīts uz elektromagnētiskā lauka stiprumu, kas laika gaitā mainās. Tas izraisa maglev levitāciju (pacelšanos gaisā). Lai pārvietotu vilcienu šajā gadījumā, ir nepieciešamas T veida sliedes, kas ir izgatavotas no konduktora (parasti metāla). Tādā veidā sistēmas darbība ir līdzīga parastajam dzelzceļam. Tomēr vilcienam riteņu pāru vietā ir atbalsta un virzošie magnēti. Tie ir novietoti paralēli feromagnētiskajiem statoriem, kas atrodas gar T-veida loksnes malu.

Galvenais EMS tehnoloģijas trūkums ir nepieciešamība kontrolēt attālumu starp statoru un magnētiem. Un tas neskatoties uz to, ka tas ir atkarīgs no daudziem faktoriem, tostarp no elektromagnētiskās mijiedarbības nestabilitātes. Lai izvairītos no pēkšņas vilciena apstāšanās, tajā ir uzstādīti speciāli akumulatori. Tie spēj uzlādēt atbalsta magnētos iebūvētos lineāros ģeneratorus un tādējādi ilgstoši uzturēt levitācijas procesu.

Vilcienu bremzēšana, kuras pamatā ir EMS tehnoloģija, tiek veikta ar zema paātrinājuma sinhrono lineāro motoru. To attēlo atbalsta magnēti, kā arī ceļa segums, pa kuru peld maglev. Vilciena ātrumu un vilci var regulēt, mainot ģenerētās maiņstrāvas frekvenci un stiprumu. Lai palēninātu, pietiek tikai mainīt magnētisko viļņu virzienu.

Elektrodinamiskā piekare

Ir tehnoloģija, kurā maglev kustība notiek, mijiedarbojoties diviem laukiem. Viens no tiem ir izveidots uz šosejas, bet otrs uz vilciena. Šo tehnoloģiju sauc par EDS. Uz tā bāzes tika uzbūvēts japāņu magnētiskās levitācijas vilciens JR-Maglev.

Šai sistēmai ir dažas atšķirības no EMS, kur tiek izmantoti parastie magnēti, kuriem elektriskā strāva tiek piegādāta no spolēm tikai tad, kad tiek pielietota jauda.

EDS tehnoloģija paredz pastāvīgu elektroenerģijas piegādi. Tas notiek pat tad, ja strāvas padeve ir izslēgta. Šādas sistēmas spoles ir aprīkotas ar kriogēno dzesēšanu, kas ļauj ietaupīt ievērojamus elektroenerģijas daudzumus.

EDS tehnoloģijas priekšrocības un trūkumi

Sistēmas, kas darbojas ar elektrodinamisko balstiekārtu, pozitīvā puse ir tās stabilitāte. Pat nelielu attāluma samazināšanos vai palielināšanos starp magnētiem un audeklu regulē atgrūšanas un pievilkšanas spēki. Tas ļauj sistēmai palikt nemainīgā stāvoklī. Izmantojot šo tehnoloģiju, vadībai nav jāinstalē elektronika. Nav nepieciešamas ierīces, lai regulētu attālumu starp asmeni un magnētiem.

EDS tehnoloģijai ir daži trūkumi. Tādējādi spēks, kas ir pietiekams vilciena levitācijai, var rasties tikai lielā ātrumā. Tāpēc maglevs ir aprīkots ar riteņiem. Tie nodrošina to kustību ar ātrumu līdz simts kilometriem stundā. Vēl viens šīs tehnoloģijas trūkums ir berzes spēks, kas rodas atgrūdošo magnētu aizmugurē un priekšpusē pie maziem ātrumiem.

Spēcīgā magnētiskā lauka dēļ pasažieru nodalījumā jāuzstāda īpaša aizsardzība. Pretējā gadījumā personai ar elektronisko elektrokardiostimulatoru ir aizliegts ceļot. Aizsardzība ir nepieciešama arī magnētiskajiem datu nesējiem (kredītkartēm un HDD).

Tehnoloģija izstrādes stadijā

Trešā sistēma, kas šobrīd pastāv tikai uz papīra, ir pastāvīgo magnētu izmantošana EDS versijā, kuru aktivizēšanai nav nepieciešama enerģija. Pavisam nesen uzskatīja, ka tas nav iespējams. Pētnieki uzskatīja, ka pastāvīgajiem magnētiem nav spēka, lai izraisītu vilciena levitāciju. Tomēr no šīs problēmas izdevās izvairīties. Lai atrisinātu šo problēmu, magnēti tika ievietoti "Halbach masīvā". Šis izkārtojums noved pie magnētiskā lauka radīšanas nevis zem masīva, bet virs tā. Tas palīdz uzturēt vilciena levitāciju pat ar ātrumu aptuveni pieci kilometri stundā.

Šis projekts vēl nav guvis praktisku realizāciju. Tas izskaidrojams ar pastāvīgo magnētu masīvu augstajām izmaksām.

Maglevu priekšrocības

Magnētiskās levitācijas vilcienu pievilcīgākais aspekts ir iespēja tiem sasniegt lielus ātrumus, kas ļaus magleviem nākotnē konkurēt pat ar reaktīvajām lidmašīnām. Šis transporta veids ir diezgan ekonomisks elektroenerģijas patēriņa ziņā. Arī tās darbības izmaksas ir zemas. Tas kļūst iespējams, jo nav berzes. Priecē arī zemais maglevu troksnis, kas labvēlīgi ietekmēs vides situāciju.

Trūkumi

Maglevs negatīvā puse ir tāda, ka to izveidei nepieciešamais daudzums ir pārāk liels. Arī trases uzturēšanas izmaksas ir augstas. Turklāt aplūkotajam transporta veidam ir nepieciešama sarežģīta kāpurķēžu sistēma un īpaši precīzi instrumenti, kas kontrolē attālumu starp ceļa virsmu un magnētiem.

Projekta īstenošana Berlīnē

Tālummaiņa- prezentācija:http://zoom.pspu.ru/presentations/145

1. Mērķis

Magnētiskās levitācijas vilciens vai maglev(no angļu magnētiskā levitācija, t.i. “maglev” - magnētiskā plakne) ir magnētiski piekārts vilciens, ko vada un vada magnētiski spēki, kas paredzēts cilvēku pārvadāšanai (1. att.). Attiecas uz pasažieru transporta tehnoloģiju. Atšķirībā no tradicionālajiem vilcieniem, kustības laikā tas nepieskaras sliežu virsmai.

2. Galvenās daļas (ierīce) un to mērķis

Šī dizaina izstrādē ir dažādi tehnoloģiskie risinājumi (sk. 6. punktu). Apskatīsim Transrapid vilciena magnētiskās levitācijas darbības principu, izmantojot elektromagnētus ( elektromagnētiskā piekare, EMS) (2. att.).

Katras automašīnas metāla “svārkiem” ir piestiprināti elektroniski vadāmi elektromagnēti (1). Tie mijiedarbojas ar magnētiem īpašas sliedes (2) apakšpusē, izraisot vilciena virzību virs sliedes. Citi magnēti nodrošina sānu izlīdzināšanu. Gar sliežu ceļu ir uzlikts tinums (3), kas rada magnētisko lauku, kas iedarbina vilcienu kustībā (lineārais motors).

3. Darbības princips

Maglev vilciena darbības princips ir balstīts uz šādām fiziskām parādībām un likumiem:

M. Faradeja elektromagnētiskās indukcijas parādība un likums

Lenca likums

Biota-Savarta-Laplasa likums

1831. gadā angļu fiziķis Maikls Faradejs atklāja elektromagnētiskās indukcijas likums, Kurā magnētiskās plūsmas izmaiņas vadošā ķēdē ierosina elektrisko strāvu šajā ķēdē pat tad, ja ķēdē nav strāvas avota. Jautājumu par indukcijas strāvas virzienu, ko Faradejs atstāja atklātu, drīz vien atrisināja krievu fiziķis Emīlijs Kristianovičs Lencs.

Apskatīsim slēgtu apļveida strāvu nesošu ķēdi bez pievienota akumulatora vai cita strāvas avota, kurā ar ziemeļpolu tiek ievietots magnēts. Tas palielinās magnētisko plūsmu, kas iet caur cilpu, un saskaņā ar Faradeja likumu cilpā parādīsies inducēta strāva. Šī strāva, savukārt, saskaņā ar Bio-Savart likumu, radīs magnētisko lauku, kura īpašības neatšķiras no parasta magnēta lauka īpašībām ar ziemeļu un dienvidu polu. Lencam tikko izdevās noskaidrot, ka inducētā strāva tiks virzīta tā, ka strāvas radītā magnētiskā lauka ziemeļpols būs vērsts pret virzītā magnēta ziemeļpolu. Tā kā starp diviem magnētu ziemeļpoliem darbojas savstarpēji atgrūšanās spēki, ķēdē inducētā indukcijas strāva plūdīs tieši tādā virzienā, kas būs pretrunā magnēta ievadīšanai ķēdē. Un tas ir tikai īpašs gadījums, bet vispārinātā formulējumā Lenca noteikums nosaka, ka inducētā strāva vienmēr tiek virzīta tā, lai novērstu galveno cēloni, kas to izraisīja.

Lenca noteikums ir tieši tas, ko mūsdienās izmanto magnētiskās levitācijas vilcienos. Zem šāda vilciena vagona apakšas ir uzstādīti spēcīgi magnēti, kas atrodas dažus centimetrus no tērauda loksnes (3. att.). Vilcienam kustoties, magnētiskā plūsma, kas iet cauri sliežu ceļa kontūrai, nepārtraukti mainās, un tajā rodas spēcīgas indukcijas strāvas, radot spēcīgu magnētisko lauku, kas atgrūž vilciena magnētisko piekari (līdzīgi kā atgrūdošie spēki rodas starp kontūru un magnēts iepriekš aprakstītajā eksperimentā). Šis spēks ir tik liels, ka, uzkāpis kādu ātrumu, vilciens burtiski paceļas no sliežu ceļa par vairākiem centimetriem un patiesībā lido pa gaisu.

Kompozīcija levitē, pateicoties identisku magnētu polu atgrūšanai un, gluži pretēji, dažādu polu pievilkšanai. TransRapid vilciena veidotāji (1. att.) izmantoja negaidītu magnētiskās piekares shēmu. Viņi neizmantoja tāda paša nosaukuma stabu atgrūšanu, bet gan pretpolu pievilkšanu. Pakārt kravu virs magnēta nav grūti (šī sistēma ir stabila), bet zem magnēta gandrīz neiespējami. Bet, ja paņemat kontrolētu elektromagnētu, situācija mainās. Vadības sistēma saglabā atstarpi starp magnētiem nemainīgu vairāku milimetru apmērā (3. att.). Palielinoties spraugai, sistēma palielina strāvas stiprumu atbalsta magnētos un tādējādi “velk” automašīnu; samazinoties, strāva samazinās un sprauga palielinās. Shēmai ir divas nopietnas priekšrocības. Sliežu ceļa magnētiskie elementi ir aizsargāti no laikapstākļu ietekmes, un to lauks ir ievērojami vājāks, jo ir neliela atstarpe starp sliežu ceļu un vilcienu; tas prasa daudz mazākas strāvas. Līdz ar to šāda dizaina vilciens izrādās daudz ekonomiskāks.

Vilciens virzās uz priekšu lineārais motors. Šādam dzinējam ir sloksnēs izstiepts rotors un stators (parastajā elektromotorā tie ir velmēti gredzenos). Statora tinumi tiek ieslēgti pārmaiņus, radot ceļojošu magnētisko lauku. Stators, kas uzstādīts uz lokomotīves, tiek ievilkts šajā laukā un pārvieto visu vilcienu (4., 5. att.). . Tehnoloģijas galvenais elements ir elektromagnētu polu maiņa, pārmaiņus padodot un noņemot strāvu ar frekvenci 4000 reižu sekundē. Lai nodrošinātu drošu darbību, atstarpe starp statoru un rotoru nedrīkst pārsniegt piecus milimetrus. To ir grūti panākt, jo kustības laikā notiek automašīnu šūpošanās, kas raksturīga visu veidu monorail ceļiem, izņemot ceļus ar sānu piekari, īpaši līkumos. Tāpēc ir nepieciešama ideāla trases infrastruktūra.

Sistēmas stabilitāti nodrošina automātiska strāvas regulēšana magnetizācijas tinumos: sensori pastāvīgi mēra attālumu no vilciena līdz sliežu ceļam un attiecīgi mainās spriegums uz elektromagnētiem (3. att.). Īpaši ātras vadības sistēmas kontrolē plaisu starp ceļu un vilcienu.

A
Rīsi. 4. Magnētiskās levitācijas vilciena kustības princips (EMS tehnoloģija)

Vienīgais bremzēšanas spēks ir aerodinamiskais pretestības spēks.

Tātad, maglev vilciena kustības shēma: zem automašīnas ir uzstādīti atbalsta elektromagnēti, un uz sliedes ir uzstādītas lineārā elektromotora spoles. Kad tie mijiedarbojas, rodas spēks, kas paceļ automašīnu virs ceļa un velk to uz priekšu. Strāvas virziens tinumos nepārtraukti mainās, vilciena kustības laikā mainot magnētiskos laukus.

Atbalsta magnēti tiek darbināti ar borta akumulatoriem (4. att.), kas tiek uzlādēti katrā stacijā. Lineārajam elektromotoram, kas paātrina vilcienu līdz lidmašīnas ātrumam, tiek piegādāta strāva tikai tajā posmā, pa kuru vilciens pārvietojas (6. att. a). Pietiekami spēcīgs kompozīcijas magnētiskais lauks inducēs strāvu sliežu tinumos, un tie savukārt rada magnētisko lauku.

Rīsi. 6. a Magnētiskās levitācijas vilciena kustības princips

Vietās, kur vilciens palielina ātrumu vai brauc augšup, enerģija tiek piegādāta ar lielāku jaudu. Ja jums ir nepieciešams samazināt ātrumu vai braukt pretējā virzienā, magnētiskais lauks maina vektoru.

Apskatiet videoklipus " Elektromagnētiskās indukcijas likums», « Elektromagnētiskā indukcija» « Faradeja eksperimenti».

Rīsi. 6. b Kadri no video fragmentiem “Elektromagnētiskās indukcijas likums”, “Elektromagnētiskā indukcija”, “Faraday eksperimenti”.