9 sierpnia w Chinach przeprowadzono pierwsze testy linii podwieszanego maglevu działającego na magnesach trwałych. Ten
Maglev to pociąg, który używa doruch siły magnetycznej. System podnosi pociąg z pasażerami z powierzchni, unikając tarcia i popycha go do przodu. Dzięki technologii maglev pociąg porusza się po szynach, które kontrolują jego stabilność i prędkość.
Pomimo tego, że technologie budowy maglev są rozwijane od ponad 100 lat, obecnie niewielkie komercyjne odcinki takich dróg powstają tylko w Japonii, Chinach i Korei Południowej.
Jaka jest specyfika chińskiego magleva?
Z reguły, gdy natychmiast pojawia się słowo „maglev”zdjęcie pociągu unoszącego się nad kolejką jednoszynową w niewielkiej odległości. Rozwój Chin jest zupełnie inny. Linia zawieszonego magleva „Rainbow” działa na magnesach trwałych, a sama kompozycja znajduje się pod prowadnicą, a nie nad nią. Zaletą takiego systemu jest to, że do lewitacji pociągu nie jest wymagana energia elektryczna. Pozostawiony sam, pozostanie w stanie zawieszenia na zawsze.
W przeciwieństwie do konwencjonalnego toru na magnesiezawieszenie wymagające elektromagnesów, linia Rainbow oparta jest na stopach metali ziem rzadkich. Wytwarzają pola magnetyczne o indukcji większej niż 1,2 Tesli. Dla porównania w przypadku konwencjonalnego magnesu żelaznego lub ceramicznego waha się on od 0,5 do 1 T.
Materiały użyte dokonstrukcje linii są stosunkowo tanie, a taki system nie wymaga energii do utrzymania „lotu” pojazdu. Stanowisko testowe jest przeznaczone dla pociągów średniej prędkości: maksymalna prędkość konstrukcyjna systemu wynosi tylko 80 km/h. Jest to wystarczające do transportu wewnątrz miasta i podmiejskiego na gęsto zaludnionych obszarach.
Siła magnesów użytych wkonstrukcja linii, wystarczająca do obsługi pociągu składającego się z dwóch wagonów mogących pomieścić do 88 osób. Chińskie władze twierdzą, że po pomyślnym przetestowaniu system mógłby być wykorzystywany jako ekspres na lotnisko, na trasach turystycznych, a nawet jako transport wewnętrzny w małych miejscowościach.
Pociąg na tęczowej linii. Zdjęcie: Agencja Xinhua
Zawieszenie elektromagnetyczne
Technologia tworzenia maglev na stałemagnesy to trzeci kierunek rozwoju tego rodzaju transportu. Pozostałe dwa systemy wykorzystują magnesy elektryczne (pociągi EML) lub nadprzewodzące (pociągi EML).
Schemat pociągu na zawieszeniu elektromagnetycznym. Zdjęcie: Stefan_024, domena publiczna, za pośrednictwem Wikimedia Commons
W systemach z zawieszeniem elektromagnetycznymunoszenie się nad stalową szyną za pomocą elektromagnesów umieszczonych na dole pociągu. Do spodu nadwozia takich pociągów przymocowane są dźwignie w kształcie litery "C", przy czym górna część dźwigni jest przymocowana do wehikułu i dolna wewnętrzna krawędź zawierająca magnesy. Szyna biegnie między wewnętrzną i zewnętrzną krawędzią dźwigni.
Wadą tej technologii jest dużaniestabilność. Przyciąganie magnetyczne zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości. Nawet niewielkie zmiany odległości pomiędzy magnesami a szyną mają duży wpływ na siłę przyciągania i odpychania. Dlatego taki system wykorzystuje złożone systemy do „powrotu” pociągu do pożądanej pozycji. Stale monitorują i korygują odległość między magnesami a szyną.
To właśnie dzięki tej technologiipierwszy komercyjny maglev. Zdobył w 1984 roku w Anglii i połączył lotnisko z dworcem kolejowym w Birmingham. Pociąg ten przyspieszył do prędkości 42 km/h i jeździł na odcinku jednoszynowym o długości zaledwie 600 m. System przetrwał nieco ponad 10 lat i został zamknięty w 1995 r. z powodu przestarzałej technologii i problemów z niezawodnością.
Birmingham Maglev. Zdjęcie: MaltaGC, CC BY-SA 3.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons
Magnetyczna lewitacja maglev może nie działaćtylko przy niskich, ale także przy dużych prędkościach. Z takiej technologii korzystają na przykład pociągi Shanghai Line. Uruchomiony w 2003 roku system jest najstarszym wciąż działającym systemem maglev i pierwszym komercyjnym szybkim pociągiem na lewitacji magnetycznej.
Ta trasa łączy lotnisko w Szanghaju z lokalnymlinia metra, a pociąg może przewozić 574 pasażerów. W tym samym czasie podróż na pełnych obrotach trwa 7 minut i 20 sekund. W tym czasie pociąg pokonuje dystans 30 km. Rozpędza się do 300 km/hw nieco ponad 2 minuty, a swoją maksymalną normalną prędkość operacyjną 431 km/h osiąga w 4 minuty.
Mimo pewnych niedociągnięć jestTechnologia pociągów maglev ma kluczowe znaczenie dla większości obecnie działających systemów. Na przykład działają na lotnisku Incheon w Korei Południowej i prefekturze Limo w Japonii.
Zawieszenie elektrodynamiczne
W przeciwieństwie do zawieszenia elektromagnetycznego, pociągi włączoneZawieszenie elektrodynamiczne wykorzystuje magnesy, które są instalowane nie tylko w pociągu, ale także na samej szynie. W takim maglewie magnesy nadprzewodzące zawieszają samochód nad betonowym torem w kształcie litery U. Podobnie jak zwykłe magnesy, magnesy te odpychają się, gdy pasujące bieguny są skierowane do siebie.
Zastosowane magnesy są nadprzewodzące ioznacza to, że po schłodzeniu do niskich temperatur mogą generować pola magnetyczne 10 razy silniejsze niż konwencjonalne elektromagnesy. Te pola magnetyczne oddziałują z prostymi metalowymi pętlami zainstalowanymi w betonowych ścianach szyny maglev. Są one wykonane z materiałów przewodzących, takich jak aluminium, a gdy przejeżdża obok pociągu pole magnetyczne, generuje prąd elektryczny, który tworzy kolejne pole magnetyczne.
Schemat pociągu na zawieszeniu elektrodynamicznym. Zdjęcie: Cool Cat, w projekcie angielskiej Wikipedii, CC BY-SA 3.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons
Na szynie montowane są trzy rodzaje zawiasóww określonych odstępach czasu, aby wykonać trzy ważne zadania. Najpierw tworzą pole, które powoduje, że pociąg zawisa kilka centymetrów nad torami. Po drugie, utrzymuj kompozycję w pozycji pionowej. I po trzecie, pchają pociąg do przodu.
Ani jeden nie został jeszcze oddany do użytkupociąg komercyjny korzystający z tej technologii. Jednak w różnych krajach trwają wstępne testy. Takim systemem jest na przykład SCMaglev, japońska linia kolejowa, na której ustanowiony został rekord prędkości pojazdów maglev. W 2015 roku pociąg tej spółki mógł rozpędzić się do 603 km/h.
Oczekuje się, że komercyjna eksploatacja takich pociągów rozpocznie się w 2027 roku, kiedy połączą Tokio i Nagoję.
Pomimo tego, że lewitacja magnetyczna pociągówsą rozwijane od wielu dziesięcioleci, ale nie stały się jeszcze dominującym środkiem transportu, nie należy grzebać tej technologii. Pociągi takie mają szereg zalet w stosunku do pociągów klasycznych. Mogą osiągać wyższe prędkości, zużywają mniej energii i są mniej podatne na warunki atmosferyczne, takie jak śnieg czy deszcz.
Możliwości budowy własnych liniimaglev jest uważany przez wiele krajów. I być może wraz z pojawieniem się taniej i przyjaznej dla środowiska technologii magnesów trwałych takie kompozycje nie będą już ciekawostką.
Na okładce: pociąg serii L0 dla SCMaglev. Zdjęcie: Saruno Hirobano, CC BY-SA 3.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons
Czytaj więcej:
„James Webb” wysłał zdjęcie zderzenia dwóch ogromnych galaktyk
„Bezużyteczne” bakterie na Ziemi zapewnią życie kolonistom Marsa
Na piramidzie w Chinach znaleziono portret „króla przodków”. Rządził ponad 4000 lat temu