Поезд на магнитах: Представлен самый быстрый поезд в мире

Содержание

Как работает маглев — Hi-News.ru

Идея создания поезда на магнитных подушках появилась в начале двадцатого века, а первый прототип — «Transrapid 02» — был создан лишь в 1971 году на территории ФРГ. Спустя 8 лет была создана усовершенствованная модель маглева – «Transrapid 05», первой получившая лицензию на перевозку пассажиров. Испытательный трек длиной 908 метров построили в Гамбурге для выставки IVA 79. Максимальная скорость этого поезда составляла 75 км/ч. А первый коммерческий маглев появился в 84 году в английском Бирмингеме. 600-метровая линия соединяла терминал аэропорта и железнодорожную станцию. Одновременно работы по созданию маглева начали вести в Японии, Южной Корее и Китае. Как же работает маглев – об этом в сегодняшнем выпуске!




Маглев, или поезд на магнитной подушке, — это состав, который удерживается над дорожным полотном и движется силой электромагнитного поля. В основу маглева положено базовое свойство магнитов: одинаковые полюса отталкиваются, а разные – притягиваются. В настоящий момент существует две основные технологии магнитного подвеса: электромагнитная EMS и электродинамическая EDS.

В поездах первого типа под днищем вагона крепятся мощные магниты в сантиметрах от Т-образного стального полотна. При движении поезда магнитный поток, проходящий через контур полотна, постоянно меняется, и в нем возникают сильные индукционные токи. Они создают мощное магнитное поле, которое отталкивает магнитную подвеску поезда. Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых полюсов и притягивания разных полюсов магнитов. А специальная система сохраняет величину зазора между магнитами в 15 миллиметров постоянной. При увеличении зазора система повышает силу тока в несущих магнитах и приближает вагон, при уменьшении — понижает силу тока, и зазор увеличивается. Также на электромагнитные маглевы устанавливают специальные батареи, позволяющие поезду левитировать при остановке.

Движение поезда осуществляется линейным двигателем – поочерёдно включаются обмотки статора, создавая бегущее магнитное поле. Статор поезда втягивается в это поле и движет весь состав. При этом с частотой 4000 раз в секунду происходит смена полюсов на магнитах путем попеременной подачи тока. Изменение силы и частоты тока позволяет регулировать скорость состава.

Существует также электродинамическая EDS-технология, при которой движение маглева осуществляется за счет взаимодействия двух полей. Одно из них создается в дорожном полотне, а второе – на корпусе поезда. В отличие от EMS с обычными магнитами, EDS использует сверхпроводящие электромагниты, которые могут проводить электричество даже после отключения источника питания.

Кроме того, EDS не нуждается в специальных системах корректировки расстояния между поездом и полотном. При его сокращении возникает сила отталкивания, которая возвращает магниты в первоначальное положение. А при увеличении расстояния увеличивается сила притяжения, что также ведет к стабилизации системы.

Еще одно отличие поездов, созданных по технологии EDS, — необходимость в дополнительных колёсах при движении на малых скоростях (до 150 км/ч). При достижении высокой скорости колёса отделяются от земли и поезд летит на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности. Также стоит отметить, что из-за сильных магнитных полей на корпусе поезда необходима магнитная защита – экранирование.

Маглев — это самый быстрый общественный наземный транспорт. Рекорд скорости был установлен японским поездом Синкансэн L0 в апреле 2015 года — он разогнался до 603 км/ч.

30 км за восемь минут – и это не самолет, это китайский маглев

  • Ларри Блайберг
  • BBC Travel

Автор фото, Getty Images

Поезд на магнитной подушке, соединяющий шанхайский международный аэропорт Пудун с городским метрополитеном, способен развить скорость до 430 км/ч. В этом на собственном опыте убедился обозреватель BBC Travel.

С посадочным талоном в руках я отошел от стойки регистрации. Мой рейс должен был вылетать из Шанхая чуть больше чем через два часа, но я направился не к зонам на посадку, а в совсем противоположную сторону.

Если я рассчитал все правильно, то до отъезда из Китая у меня остается время на еще одно приключение — поездку на одном из самых быстрых пассажирских поездов в мире.

Поезд на магнитной подушке (он же маглев), соединяющий шанхайский международный аэропорт Пудун с городским метрополитеном, развивает скорость до 430 км/ч.

Это технологическое чудо — один из того ограниченного пока количества поездов, использующих принцип магнитной левитации (подобный поезд в Японии развивает еще более ошеломляющую скорость, около 600 км в час. — Ред.) . Подобное ожидаешь увидеть скорее в парке развлечений, чем на схеме общественного транспорта.

Поезда отправляются из центральной части аэропорта. Путь к платформе указывают надписи на китайском и английском, а также симпатичные изображения поезда, парящего над путями.

И это не фантазия художника. Маглевы (от английского magnetic levitation — «магнитная левитация». —Прим. переводчика) не опираются на колеса, а скользят над путями, что позволяет избежать сопротивления трения.

Автор фото, Larry Bleiberg

Подпись к фото,

Поезда отправляются из центральной части международного аэропорта Пудун

Научное обоснование этого принципа удивительно простое: всякий, кто когда-нибудь играл с магнитами, знает, что положительный и отрицательный полюса притягиваются друг к другу, а два положительных (или два отрицательных) отталкиваются.

При магнитной левитации используется именно эта сила отталкивания, которой управляют с помощью быстрого включения и выключения электромагнитов, что позволяет разгонять вагоны до невероятных скоростей.

Я не зациклен на поездах, но путешествовать очень люблю. Мог ли я пройти мимо такого шанса?

За несколько минут я дошел до станции, нашел автомат по продаже билетов и изучил список предлагаемых вариантов.

Билет туда и обратно стоил 80 юаней — меньше, чем в шанхайский Диснейленд, что стало еще одним доводом в пользу поездки.

Был в поезде и первый класс, но от него я отказался, рассудив, что в самом современном поезде мира эконом-класс вряд ли окажется совсем уж убогим.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Поезд на магнитной подушке соединяет аэропорт Шанхая с метрополитеном

Потом я взглянул на карту и заколебался, осознав, в какую авантюру собрался пуститься.

Если меня не обманывают, то через восемь минут я окажусь в 30 километрах от аэропорта — на станции метро Лунъян-Лу. Там я планировал выйти и немедленно сесть на обратный поезд.

Если все пройдет как задумано, то я проеду 60 километров меньше чем за 20 минут.

Если же нет, то мне предстоит увлекательный разговор с представителем авиакомпании, которому я должен буду объяснить, почему опоздал на свой рейс.

У меня оставался последний шанс отказаться от поездки. Глубоко вздохнув, я сунул в автомат купюру в 100 юаней и через мгновение уже входил в сверкающий вестибюль с золотистыми колоннами.

Цифровые часы отмеряли секунды до отправления ближайшего поезда. Пока я мучился сомнениями у билетного автомата, предыдущий поезд ушел; до следующего оставалось примерно восемь минут.

Не успели часы отсчитать минуту, как на станцию с гулом прибыл изящный поезд белого цвета, состоящий из четырех вагонов.

Миновав раздвижные двери, я оказался в современном и чистом салоне с креслами, обтянутыми синим вельветом. Симпатично, но ничего примечательного, кроме цифровых часов и спидометра в конце каждого вагона.

Как только обратный отсчет на часах дошел до нуля, двери закрылись, и мы плавно отъехали от станции.

Автор фото, China Photos/Getty

Подпись к фото,

60-километровая поездка туда и обратно занимает всего 20 минут

Поезд сразу же начал разгоняться. Словно сверхмощный спорткар в гонках на ускорение, он набирал и набирал скорость: почти сразу же на спидометре появилось число 100, затем 200. ..

С каждым пройденным километром пассажиры оживлялись все больше. Я думал, что мои попутчики равнодушно уткнутся в свои смартфоны, не обращая внимания на удивительную поездку, но они сходили с ума, словно школьники.

Когда поезд разогнался до 300 км/ч, они начали вылезать в проход и фотографироваться на фоне спидометра. Пейзаж за окном слился в сплошное размазанное пятно.

В вагоне ровное гудение стало громче. «Я словно лечу!» — завопил калифорнийский турист Тин Нгуен.

В следующее мгновение на спидометре появилась цифра 431 и так и оставалась там ровно столько, чтобы мы успели насладиться ощущением чуда.

Потом поезд начал замедляться: 300, 250… На 100 км/ч мне показалось, что мы еле ползем.

Я схватил сумку и приготовился к быстрому забегу до обратного поезда. Как только двери открылись, я кинулся к выходу, но повернул не налево в город, а направо.

Сунув билет в турникет, я торопливо выскочил на платформу. .. и с удивлением обнаружил себя в том же вагоне, из которого только что вышел. Судя по всему, можно было остаться внутри и сэкономить на обратном билете, но я впервые оказался в маглеве и этого не знал.

Автор фото, Larry Bleiberg

Подпись к фото,

Поезд может разгоняться до 430 км/ч

На обратном пути я начал обращать внимание на различные подробности этой поездки — например, автомобили, которые едва ползли по автостраде вдоль железной дороги и превращались в размытые пятна, когда мы набирали скорость.

Примерно через четыре минуты после отправления несколько пассажиров бросились к окнам по одну сторону вагона.

Я оторвал взгляд от спидометра и заметил, как снаружи мелькнуло какое-то пятнышко. Это был второй маглев, следовавший в противоположном направлении.

Поезд замедлил ход, и вскоре я уже возвращался знакомой дорогой в терминал. На этот раз я послушно встал в очередь на досмотр и паспортный контроль, и эта очередь показалась мне невыносимо медлительной.

Я подошел к выходу на посадку, когда примерно половина пассажиров уже поднялась на борт. Вклинившись в очередь за супружеской парой, я узнал пассажиров, вместе с которыми проходил регистрацию на рейс.

У них был утомленный и довольно хмурый вид, а руки оттягивали пакеты из дьюти-фри.

Я не мог разглядеть их покупки, но не сомневался, что увожу с собой куда более ценный сувенир.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

После поездки со скоростью 430 км в час мир кажется медленным

3 самых быстрых поезда в мире

Первый поезд, построенный в Англии, развивал скорость 38 км/ч, удивляя горожан и давая конным дилижансам XIX века сотню очков вперед. Сегодня, когда приоритет дальних поездок отдан авиатранспорту, появление поезда, развивающего скорость до 603 км/ч, способно перевернуть и наше представление.

Технологически поезда эволюционировали в такой последовательности: паровозная тяга, электротяга, магнитная подушка. Электротяга практически полностью заменила паровую через 80-90 лет после появления первого паровоза, но до сих пор не исчерпала своего потенциала, несмотря на освоение магнитной левитации (маглева).

Японские инженеры пошли сразу в двух направлениях: улучшать существующие технологии и прорабатывать новые. Еще в 1964 году в Японии открыта высокоскоростная магистраль Синкансен. Поезда развивают скорость до 320 км/ч за счет улучшенных аэродинамических характеристик, новых типов двигателей и других конструкционных улучшений. По этому пути пошли и другие производители высокоскоростных поездов: французский Alstom, американский Bombardier, испанский Talgo и немецкий Siemens. Каждая из компаний имеет в числе своих разработок высокоскоростные поезда, способные развивать скорость свыше 200 км/ч. Эра высокоскоростных поездов в России началась в 2009 году, когда по маршруту Москва — Санкт-Петербург был запущен первый «Сапсан», изготовленный компанией Siemens на базе модели высокоскоростного поезда Velaro E и адаптированный для нашей страны.

Японские поезда Синкансен занимают третье место в рейтинге самых скоростных поездов в мире.

Самый быстрый действующий поезд на магнитной подушке работает в Китае — это Шанхайский маглев. Слово «маглев» происходит от сокращения двух: магнитная левитация. Суть технологии заключается во взаимном действии магнитов, одноименные полюса которых отталкиваются. Так преодолевается главная проблема рельсовых поездов — трение о поверхность. Новая технология потребовала не только новых поездов без колесных пар, но и новой инфраструктуры: специальное Т-образное рельсовое полотно укладывается на бетонную подушку. Визуально поезд охватывает рельс со всех сторон, приподнимаясь в движении всего на 1-2 см над полотном. Шанхайский маглев преодолевает маршрут в 30 км за 7 минут и 20 секунд. Максимальная скорость достигает 430 км/ч.

Шанхайский маглев — серебряный чемпион скоростного движения среди поездов.

Недавно определившимся скоростным лидером стал другой японский поезд — JR-Маглев. Именно его экспериментальные поездки показали скорость в 603 км/ч. Японская технология магнитной левитации несколько отличается от реализованной в Китае — левитация осуществляется с помощью сверхпроводящих магнитов. На практике это означает большую стабильность движения. Изменился вид железнодорожного полотна и конструкция самого поезда. Особенностью технологии является ее эффективность только на больших скоростях, что предполагает наличие колесных пар у поездов для движения на скорости менее 100 км/ч.

JR-Маглев — самый быстрый поезд в мире, промышленную эксплуатацию которого планируется начать в 2027 году. Максимальная скорость достигает 603 км/ч.

Пока в большинстве стран начинается внедрение высокоскоростных электропоездов, ученые обсуждают развитие магнитной левитации: если поезд на магнитной подушке будет ходить в вакуумном туннеле, можно избежать воздушного сопротивления. Теоретически скорость движения таких поездов будет достигать 6000-8000 км/ч.

Ученые предлагают запустить из Петербурга в Москву поезда на магнитной подушке

Идея связать Петербург с Москвой высокоскоростной железнодорожной магистралью (ВСМ) возникла еще в 1990-е годы. Правда, тогда дальше разговоров дело не пошло. Однако в апреле 2019 года президент России Владимир Путин поручил спроектировать новую ВСМ…

ДЕЛО В СКОРОСТИ 

На первый взгляд вопрос о создании ВСМ может показаться странным, ведь сейчас между двумя столицами успешно курсируют «Сапсаны».

Эти поезда могут разгоняться до 250 километров в час, благодаря чему время в пути сократилось до 4 часов.

В то же время опыт Европы и Азии, давно сделавших ставку на развитие высокоскоростных поездов, показывает: как раз скорость и сыграла с поездами, в привычном их понимании, злую шутку – они уже «подъехали» к порогу своего развития.

Конечно, весь мир снимает шляпу перед французскими конструкторами, чей экспериментальный поезд в 2007 году развил скорость около 570 километров в час. Однако эти специалисты признали, что эксплуатация составов на скоростях выше 300 километров в час невыгодна по экономическим соображениям – слишком высоки технические издержки. Да и с точки зрения безопасности такие системы вызывают огромные вопросы.

ЭКОЛОГИЧНЕЕ И БЕЗОПАСНЕЕ 

Какой же выход?

Специалисты научно-образовательного инженерного кластера «Российский маглев», созданного на базе Санкт-Петербургского государственного университета путей сообщения, считают: лучше всего создавать поезда на основе эффекта магнитной левитации.

«Маглев (от англ. magnetic levitation) безопаснее, экономичнее, комфортнее и выгоднее для пассажиров и государства, – уверяет председатель совета кластера, министр путей сообщения Российской Федерации в 1996-1997 годах Анатолий Зайцев. – У поезда на магнитной подушке, движущегося с помощью электродвигателя, нет колес и рельсов, поэтому от него выбросов нет вообще никаких. Шума и вибрации тоже нет. Электричество подается на специальную обмотку, по которой движется состав, только в момент его прохода: поезд ушел – ток снимается, и, значит, имеет место экономия электроэнергии». «И еще один важный момент, – продолжает специалист. – Все наземные транспортные линии требуют при их прокладке отчуждения больших территорий, на которых необходимо еще возводить виадуки и переезды.

А магистраль для маглева располагается на эстакаде, и поэтому резать землю для трассы не нужно, как нет необходимости в колоссальных работах по созданию насыпи и в средствах на ее защиту от животных».

По словам Анатолия Зайцева, магистраль на опорах – еще и, как это ни странно, гарантия безопасности пассажиров. Ведь конструктивно маглев устроен так, что он не может сойти с «рельса» (направляющая, по которой он движется, всего одна). Кроме того, в Санкт-Петербургском университете путей сообщения разработана целая система инновационных устройств, функционирующих на новых физических принципах, которые обеспечивают стопроцентный контроль за состоянием магистрали: с их помощью можно заранее точно узнать, что происходит с ней и где.

АДЕКВАТНАЯ СТОИМОСТЬ 

Ну а как же обстоит дело с выгодой? И особенно для тех, кто будет пользоваться поездами на магнитной подушке. Вопрос с подвохом, поскольку у нас, что греха таить, привыкли к тому, что все, связанное с инновациями и модернизациями, должно непременно влетать в копеечку.

«Расчеты, которые сделали немцы и корейцы, – поясняет Анатолий Зайцев, – показывают, что стоимость строительства 1 километра обычной наземной высокоскоростной железнодорожной магистрали и трассы для маглева сопоставима. А вот последующие эксплуатационные расходы маглева меньше минимум на 50%, а максимум – на 70%. Зато скорость поезда на магнитной подушке в 2 раза выше – 600 километров в час! И это не предел. Жизненный цикл всей трассы тоже значительно выше. Вот вам и залог вполне адекватной стоимости билетов. Но главное, что такая магистраль действительно позволит двум столицам создать единое пространство».

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАРШРУТЫ 

Самое интересное, что маглев имеет огромные перспективы и в качестве городского транспорта, считает собеседник «ПД». Все его вышеперечисленные характеристики абсолютно соответствуют экологическим требованиям современного мегаполиса. Вот только скорость в 600 километров в час в этом случае уже не потребуется: согласно расчетам специалистов, для города вполне достаточно и 100 километров в час.

И ведь при этом по ходу движения маглева не будет никаких перекрестков и светофоров. 

Разработчики маглева уже предложили администрации Петербурга несколько маршрутов, на которых поезд на основе магнитной левитации, по их мнению, был бы необходим: «Балтийская Жемчужина» – станция метро «Обухово» с заходом в аэропорт; аэропорт – выставочный комплекс – город Южный; аэропорт – Балтийский вокзал – башня «Газпрома»; поселок Металлострой – город.

НА НИЗКОМ СТАРТЕ 

Звучит все это красиво, но соловья, как известно, баснями не кормят. На какой стадии разработки находится маглев?

«Объединенный ученый совет РЖД пришел к выводу, что наша оригинальная технология магнитной левитации с позиции научной и инженерной идеи, а также проработки компьютерного и натурного моделирования полностью готова к воспроизводству в промышленном масштабе, – подчеркивает Анатолий Зайцев. – У нас зарегистрировано семнадцать патентов по этой теме. В наш научно-образовательный инженерный кластер сейчас входит около полусотни ведущих научных объединений и предприятий, и поэтому если на правительственном уровне будет наконец принято решение о развитии маглева, то построен он будет только руками российских производителей.

В нашей стране все для этого есть. Более того, мы даже ни копейки не просим из бюджета: у нас есть соглашения с финансовыми международными структурами, где прописано, что они будут финансировать развитие нашей технологии».

Ну а что касается конкретного «железа», то, по словам Анатолия Зайцева, на территории депо Санкт-Петербург-Балтийский, где расположена опытная площадка, уже три года с помощью магнитов в прямом смысле слова «парит» на высоте 25 мм от специальной платформы контейнер весом 28 тонн.

И специалисты кластера «Российский маглев» искренне надеются, что их идея воспарит в реальности.

К слову, в Японии уже функционирует экспериментальный участок длиной около 40 км, на котором маглев японской конструкции развивает скорость порядка 600 км/ч. В 2027 году этот участок должен стать составной частью первой «магнитной» трассы длиной 450 км, которую к этому времени планируют построить.

Китай представил прототип сверхскоростного поезда на магнитной подушке

13 января в Чэнду был представлен прототип поезда, использующий технологию высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на магнитной подушке, сообщает информационное агентство Xinhua.

По заявлению Юго-западного университета Цзяотун, который является одним из разработчиков, проектная скорость поезда составляет 620 км/ч.

В тот же день также была запущена линия протяженностью 165 м для тестирования новой технологии. На церемонии был представлен 21-метровый локомотив, который медленно скользил по рельсам.

Объем инвестиций в данный проект составляет 60 млн юаней (9,3 млн долларов). Он был совместно разработан Юго-западным университетом Цзяотун, China Railway Group Limited и CRRC Corporation Limited.

Китай является мировым лидером в области строительства высокоскоростных железных дорог. К концу 2020 года протяженность высокоскоростных железнодорожных линий в КНР была самая большая в мире и составляла 37900 км.

Поезда на магнитной подвеске, поднимаемые с рельсов и приводимые в движение мощными магнитами, предназначены для преодоления узких мест, с которыми сталкиваются высокоскоростные поезда. Первая коммерческая система в стране была запущена в 2003 году в Шанхае. 30-километровый участок между центром города и аэропортом Пудун построен по немецкой технологии электромагнитной подвески (EMS).

Первая в Китае средне- и низкоскоростная магистраль на магнитной подвеске по собственной технологии EMS начала работу в мае 2016 года в городе Чанша в провинции Хунань. Ее расчетная скорость составляет 100 км/ч.

По мнению экспертов, по сравнению с другими технологиями на магнитной подвеске технология ВТСП больше подходит для реализации концепции сверхбыстрой транспортировки в вакуумных трубах, где поезда могут развивать скорость более 1000 км/ч.

Видео: New China TV

Магнитный поезд — шаг в будущее — блог Мира Магнитов

• 12 плоских неодимовых магнитов округлой формы        

Для себя я назвал этот опыт «Магнитный поезда в тоннеле», т. к. получилась довольно интересная и своеобразная игрушка, изображающая поезд, самостоятельно движущийся по рельсам в тоннеле.

Итак, нам нужно сделать:

1) Из медной проволоки сделать пружинообразный «тоннель» длиной 15-20см. таким образом, чтобы батарейка свободно двигалась в нём;

       

2) К обеим сторонам батарейки прикрепить по три магнита;

3) Ввести батарейку в «тоннель» из проволоки и слега подтолкнуть её, направить для движения.

Вы увидите, как «поезд из батарейки» движется с приличной скоростью по «тоннелю». Далее будет ещё интереснее!

1) Сделаем из проволоки «тоннель» большей длины, к примеру, 50-60см;

2) Положим его в виде перевёрнутой буквы «С»;

    

3) Пустим батарейку по проволоке, направив ее для движения. Вы увидите, с какой скоростью она движется по нашему «тоннелю», заходя в один конец с нашей помощью, и, выходя из другого самостоятельно;

4) Теперь, пустим батарейку-поезд в «тоннель», и сомкнём концы проволоки, придерживая их руками, создадим букву «О». Батарейка будет вращаться по замкнутому кругу без остановки;

    

5) Разомкнем круг из пружинообразного тоннеля;

6) Пустим в него две батарейки – одну за одной, и, снова быстро замкнем круг. Вы сможете увидеть, как батарейки движутся одна за одной с одинаковой скоростью, расстояние между ними не увеличивается и не уменьшается, словно между вагонами поезда!

И напоследок, небольшой бонус — наглядное видео как это чудо работает.

Увлекательный эксперимент окончен!

Maglev поезд на магнитной подушке

Высокоскоростное железнодорожное сообщение — одно из самых захватывающих применений технологии магнитного подвеса (левитации). На основе этой технологии (Maglev) созданы пассажирские поезда, применяющиеся для регулярных городских поездок. В этих транспортных системах чаще всего используются диамагнетические свойства сверхпроводников, но изредка применение находят и раз личные подвиды ротационных систем, описанных выше.

Как это работает

Колеса вагонов поезда на магнитной подушке не соприкасаются с рельсами. Трение происходит только вследствие сопротивления воздуха вагонам мчащегося на подвесе над монорельсом состава. Зазор между поездом и рельсом составляет от 2 до 3 см.

Левитация вагонов на сверхпроводниковом магнитном подвесе осуществляется по одному из двух принципов. Согласно схеме, вагоны прикрепляются к направляющей, охватывающей рельс. На схеме вы видите другую конструкцию, где рельс охватывает направляющую, к которой прикреплены вагоны. В обоих случаях вагоны поддерживаются над рельсом благодаря вертикальному (вертикально направленному) магнитному полю, а горизонтальное магнитное поле стабилизирует вагоны, сохраняя центровку. Ускорение и торможение осуществляются при помощи линейных индукторных двигателей, для чего на рельс необходимо установить дополнительный набор электромагнитов.

Альтернативная описанной система под названием Inductrack предусматривает установку в вагонах постоянных магнитов и витков провода — на рельс. Движение вагонов относительно рельса приводит к возникновению эффекта левитации по аналогии с эффектом зависания крутящегося проводящего диска над набором неподвижных магнитов. Поезд начинает свое движение на небольших обычных колесах. По мере того как он набирает ход, сила тока в обмотке рельса становится достаточной для создания магнитного поля, отталкивающего постоянные магниты, установленные в вагонах поезда. Ускорение и торможение поездов Inductrack, как и в случае с поездами типа Maglev, осуществляется при помощи линейных индукторных двигателей.

Как работает Маглев | Министерство энергетики

Что, если бы вы могли добраться из Нью-Йорка в Лос-Анджелес менее чем за семь часов, не садясь в самолет? Это могло быть возможно на поезде Маглев.

Maglev — сокращение от магнитной левитации — поезда могут проследить свои корни до технологии, впервые разработанной в Брукхейвенской национальной лаборатории. Джеймс Пауэлл и Гордон Дэнби ​​из Брукхейвена получили первый патент на конструкцию поезда с магнитной левитацией в конце 1960-х годов. Идея пришла к Пауэллу, когда он сидел в пробке и думал, что должен быть лучший способ путешествовать по суше, чем автомобили или традиционные поезда.Он придумал идею использовать сверхпроводящие магниты для левитации вагона. Сверхпроводящие магниты — это электромагниты, которые во время использования охлаждаются до экстремальных температур, что резко увеличивает мощность магнитного поля.

Первый коммерчески эксплуатируемый высокоскоростной сверхпроводящий поезд на маглеве открылся в Шанхае в 2004 году, другие уже эксплуатируются в Японии и Южной Корее. В Соединенных Штатах изучается ряд маршрутов для соединения таких городов, как Балтимор и Вашингтон, округ Колумбия. С.

На Маглеве сверхпроводящие магниты подвешивают вагон поезда над бетонной направляющей U-образной формы. Как и обычные магниты, эти магниты отталкиваются друг от друга, когда совпадающие полюса обращены друг к другу.

«Вагон поезда на маглеве — это просто коробка с магнитами на четырех углах», — говорит Джесси Пауэлл, сын изобретателя Маглева, который сейчас работает со своим отцом. Это немного сложнее, но концепция проста. Используемые магниты являются сверхпроводящими, а это означает, что, когда они охлаждаются до температуры ниже нуля ниже 450 градусов по Фаренгейту, они могут генерировать магнитные поля в 10 раз сильнее, чем обычные электромагниты, которых достаточно для приостановки и движения поезда.

Эти магнитные поля взаимодействуют с простыми металлическими петлями, встроенными в бетонные стены направляющей Маглев. Петли сделаны из проводящих материалов, таких как алюминий, и когда магнитное поле движется мимо, он создает электрический ток, который генерирует другое магнитное поле.

Три типа петель устанавливаются на направляющих с определенными интервалами для выполнения трех важных задач: одна создает поле, которое заставляет поезд парить примерно на 5 дюймов над направляющей; вторая удерживает поезд в горизонтальном положении.Обе петли используют магнитное отталкивание, чтобы удерживать вагон поезда в оптимальном положении; чем дальше он удаляется от центра направляющей или чем ближе к основанию, тем большее магнитное сопротивление толкает его обратно на путь.

Третий набор контуров — это силовая установка, работающая от переменного тока. Здесь и магнитное притяжение, и отталкивание используются для перемещения вагона по рельсовым путям. Представьте себе коробку с четырьмя магнитами — по одному на каждом углу. Передние углы имеют магниты с северными полюсами наружу, а задние углы имеют магниты с южными полюсами наружу.Электризация силовых контуров генерирует магнитные поля, которые тянут поезд вперед спереди и толкают его сзади.

Эта конструкция с плавающим магнитом обеспечивает плавное срабатывание. Несмотря на то, что поезд может двигаться со скоростью до 375 миль в час, водитель испытывает меньшую турбулентность, чем в традиционных поездах со стальными колесами, потому что единственным источником трения является воздух.

Еще одно большое преимущество — безопасность. Поезда на магнитной подвеске «двигаются» механизированной направляющей. Любые два поезда, идущие по одному и тому же маршруту, не могут догнать и врезаться друг в друга, потому что все они работают с одинаковой скоростью.Точно так же традиционные сходы поездов с рельсов, которые происходят из-за слишком быстрого поворота, не могут произойти с Maglev. Чем дальше поезд на магнитной подвеске удаляется от своего нормального положения между стенками направляющих, тем сильнее становится магнитная сила, толкающая его обратно на место.

Джесси Пауэлл больше всего увлекался этой основной особенностью. «С Маглевом нет водителя. Транспортные средства должны двигаться туда, куда их отправляет сеть. Это основная физика. Итак, теперь, когда у нас есть компьютерные алгоритмы для очень эффективной маршрутизации, мы можем изменять планирование всей сети на лету.В будущем это приведет к гораздо более гибкой транспортной системе », — сказал он.

Хотя эта захватывающая технология не используется сегодня в Соединенных Штатах, если Пауэлл и его команда добьются своего, вы можете когда-нибудь плыть к следующему пункту назначения.

Примечание редактора: этот пост написал научный автор из Брукхейвенской национальной лаборатории, одной из 17 национальных лабораторий Министерства энергетики.

Японский поезд на магнитной подвеске: самый быстрый в мире сверхскоростной пассажирский экспресс

Представьте, что вы несетесь по сельской местности Японии на удивительной скорости.Колеса вашего автомобиля даже не касаются земли. Фактически, вы плывете! Этот сказочный опыт скоро станет реальностью благодаря знаменитым японским сверхскоростным поездам Maglev, самым быстрым поездом в мире .

Япония уже хорошо известна своей обширной системой поездов Синкансэн, которая действует с 1964 года. Однако самые быстрые в мире поезда, однако, уступят место Маглеву, когда через несколько коротких лет станет доступно пригородное сообщение.

Как работают поезда на магнитной подушке

SC Маглев, или сверхпроводящие магнитные поезда, были разработаны Центральной Японской железнодорожной компанией и Научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта в 1970-х годах. Поезда на маглеве работают по принципу магнитного отталкивания вагонов и пути. Слово maglev на самом деле является комбинацией слов «магнитный» и «левитация». Магнитная левитация , или плавание поезда, достигается за счет использования электродинамической системы подвески или EDS.

Рельсы или направляющие содержат два набора перекрестно соединенных металлических катушек, намотанных в виде «восьмерки» для формирования электромагнитов. На самом поезде сверхпроводящих электромагнитов , называемых тележками. В остановленном состоянии поезд стоит на резиновых колесах. Чтобы начать движение, поезд медленно движется вперед на этих колесах, позволяя магнитам под поездом взаимодействовать с магнитами направляющей . Когда поезд достигает скорости 150 километров в час (93 мили в час), магнитная сила становится достаточно сильной, чтобы поднять поезд на 100 миллиметров (4 дюйма) от земли, устраняя трение и обеспечивая все более высокие скорости.

Те же магнитные силы, которые поднимают поезд, также перемещают его вперед и удерживают в центре рельсового пути. Это та же технология, что и в Hyperloop Tesla, которая делает поездку более плавной, а поезд — исключительно безопасным.

Прототип японского сверхскоростного поезда на маглеве

Максимальная скорость на маглеве

Какова максимальная скорость поезда на маглеве? В апреле 2015 года пилотируемый сверхпроводящий поезд на маглеве побил два предыдущих рекорда наземной скорости для рельсовых транспортных средств. Поезд разгонялся до 603 километров в час или 375 миль в час .Это намного быстрее, чем поезда Maglev, уже работающие в Шанхае, Китае и Южной Корее, со скоростью от 268 до 311 миль в час и 68 миль в час соответственно.

Поезд на маглеве также побил предыдущие мировые рекорды скорости Синкансэн в испытаниях на испытательном треке Миядзаки. Большинство поездов Синкансэн работают со скоростью около 500 километров в час (от 200 до 275 миль в час). По мере разработки и внедрения новых технологий будущие поезда могут развивать еще большую скорость.

Знаете ли вы? За шестьдесят лет эксплуатации на высокоскоростных железнодорожных линиях Японии не было ни одного несчастного случая со смертельным исходом, что сделало их одним из самых безопасных видов транспорта в мире. Служба Maglev намерена поддерживать этот безупречный рекорд.

Маршрут японского поезда на маглеве

В 2009 году система Маглев была одобрена и начала коммерческое строительство. Линия Chuo Shinkansen планируется соединить Токио и Нагою к 2027 году. Ожидается, что поездка займет всего сорок минут и — быстрее, чем полет между двумя городами или полуторачасовая поездка по текущей линии Токайдо, доступной с проездным Japan Rail Pass.Предлагаемый маршрут будет включать остановки на станциях в Синагаве, Сагамихара, Кофу, Иида и Накацугава.

Первоначальной целью проекта Maglev было создание поезда, который мог бы преодолеть маршрут Токио — Осака менее чем за один час . Это будет достигнуто, когда линия Маглев будет продлена на от Нагои до Осаки, и ожидается, что она будет введена в эксплуатацию к 2045 году и до года.

Восемьдесят процентов из 286 километров (177 миль) пути сверхскоростного поезда Maglev будут проходить под землей , проходя под разрастанием городов и гористой местностью.Ожидается, что проект будет стоить эквивалента 55 миллиардов долларов.

По завершении в состав поезда войдут шестнадцать вагонов , способных вместить тысячу пассажиров. В настоящее время общественность приглашена принять участие в испытательных поездках Maglev . Туристы могут посетить SC Maglev Parkway в Нагое или выставочный центр Maglev префектуры Яманаси недалеко от города Оцуки, чтобы узнать больше и посмотреть тестовые прогоны Maglev.

Забронируйте проездной на Japan Rail Pass прямо сейчас

Тюо Синкансэн

Тюо Синкансэн (или Обход Токайдо Синкансэн ) — это новая железнодорожная линия, которая соединит Токио и Нагою .Он строится поэтапно с использованием передовой технологии Maglev (магнитная левитация).

После завершения линия обеспечит более прямое сообщение между двумя городами и сократит время в пути примерно на 50%. (до 40 минут) по сравнению с нынешней линией Токайдо Синкансэн. Маршрут будет продлен до Осаки по мере реализации проекта — весь путь займет всего 67 минут .

Пассажиры смогут получить билеты на новую линию в 2027 году . Поезда будут двигаться с максимальной скоростью 505 км / ч и (мировой рекорд — 603 км / ч).

Маршрутная карта первоначально будет включать 6 станций : станция Синагава, станция Нагоя и префектуры Канагава, Яманаси, Нагано и Гифо. Он будет включать 256,6 км туннелей , 11,3 км мостов и 4,1 км железнодорожных путей .

Центральная японская железнодорожная компания (JR Central) курирует проект, который будет стоить примерно 5.52 трлн иен (52 млрд долларов) . Они заказали 14 новых поездов на маглевской магистрали серии L0 (L-ноль) , которые в настоящее время проходят испытания на дальние расстояния на испытательной линии Яманаши Маглев.

Будущее высокоскоростных поездов

Маглев может удерживать текущие мировые рекорды, но у него будут свои конкуренты. Премьер-министр Японии Синдзо Абэ предложил продать технологию Соединенным Штатам для строительства линии Маглев между Нью-Йорком и Вашингтоном .

В то же время разрабатываются планы по созданию линии поездов Hyperloop из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско, Калифорния, США, которая может развивать скорость более 700 миль в час.Между тем, надежды японских граждан и туристов на высокую скорость возлагаются исключительно на линию Маглев Тюо Синкансэн.

Похожие сообщения

maglev | Факты, работа и системы

Maglev , также называемый поездом на магнитной подушке или поездом на магнитной подвеске , плавающим транспортным средством для наземного транспорта, которое поддерживается либо за счет электромагнитного притяжения, либо за счет отталкивания. Маглевы были разработаны в начале 1900-х годов американским профессором и изобретателем Робертом Годдардом и американским инженером французского происхождения Эмилем Бачелет и находятся в коммерческом использовании с 1984 года, при этом некоторые из них работают в настоящее время, а в будущем планируется создать обширные сети.

Подробнее по этой теме

железная дорога: Маглев

В качестве альтернативы высокоскоростному рельсу на базе традиционных колесных паровозов технология магнитной левитации, или маглев, имеет …

Маглев

включает в себя базовый факт о магнитных силах — например, магнитные полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу — для подъема, движения и направления транспортного средства по рельсам (или направляющим).Привод и левитация на маглеве могут включать использование сверхпроводящих материалов, электромагнитов, диамагнетиков и редкоземельных магнитов.

Электромагнитная подвеска (EMS) и электродинамическая подвеска (EDS)

В эксплуатации находятся два типа маглевов. Электромагнитная подвеска (EMS) использует силу притяжения между магнитами, присутствующими на боковых и нижних сторонах поезда, а также на направляющих, чтобы левитировать поезд. Вариант EMS, называемый Transrapid, использует электромагнит для снятия поезда с рельсов.Притяжение магнитов на нижней стороне транспортного средства, которые обвивают железные рельсы направляющей, удерживают поезд на высоте примерно 1,3 см (0,5 дюйма) над направляющей.

Системы электродинамической подвески (EDS) похожи на EMS во многих отношениях, но магниты используются для отталкивания поезда от рельсов, а не для их притяжения. Эти магниты переохлаждены и обладают сверхпроводимостью и обладают способностью проводить электричество в течение короткого времени после отключения электроэнергии. (В системах EMS потеря питания отключает электромагниты.Кроме того, в отличие от EMS, заряд намагниченных катушек направляющих в системах EDS отталкивает заряд магнитов на ходовой части поезда, так что он поднимается выше (обычно в диапазоне 1–10 см [0,4–3,9 дюйма] ) над направляющей. Поезда EDS медленно поднимаются, поэтому их колеса должны разворачиваться ниже примерно 100 км (62 миль) в час. Однако после левитации поезд движется вперед за счет движения, обеспечиваемого катушками направляющих, полярность которых постоянно меняется из-за переменного электрического тока, питающего систему.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Маглев

устраняет ключевой источник трения — трения колес поезда о рельсы — хотя они все равно должны преодолевать сопротивление воздуха. Отсутствие трения означает, что они могут развивать более высокие скорости, чем обычные поезда. В настоящее время технология магнитных левов позволяет производить поезда, которые могут двигаться со скоростью более 500 км (310 миль) в час. Эта скорость вдвое выше, чем у обычного пригородного поезда, и сравнима с TGV (Train à Grande Vitesse), который используется во Франции, который движется от 300 до 320 км (186 и 199 миль) в час.Однако из-за сопротивления воздуха маглевы лишь немного более энергоэффективны, чем обычные поезда.

Преимущества и затраты

Маглевы имеют ряд других преимуществ по сравнению с обычными поездами. Они менее дороги в эксплуатации и обслуживании, поскольку отсутствие трения качения означает, что детали не изнашиваются быстро (как, например, колеса обычного железнодорожного вагона). Это означает, что при эксплуатации поезда потребляется меньше материалов, поскольку детали не нужно постоянно заменять.Конструкция вагонов на магнитной подвеске и железной дороги делает сход с рельсов крайне маловероятным, а железнодорожные вагоны на магнитной подвеске могут быть построены шире, чем обычные железнодорожные вагоны, что дает больше возможностей для использования внутреннего пространства и делает их более комфортными для езды. Маглевы практически не загрязняют воздух во время работы , потому что топливо не сжигается, а отсутствие трения делает поезда очень тихими (как внутри, так и снаружи вагонов) и обеспечивает очень плавное движение пассажиров. Наконец, системы магнитолевой подвески могут работать на более высоких подъемах (до 10 процентов), чем традиционные железные дороги (ограниченные примерно 4 процентами или меньше), что снижает необходимость рытья туннелей или выравнивания ландшафта для размещения путей.

Самым большим препятствием на пути развития систем магнитной подвески является то, что они требуют совершенно новой инфраструктуры, которая не может быть интегрирована с существующими железными дорогами и которая также будет конкурировать с существующими магистралями, железными дорогами и воздушными маршрутами. Помимо затрат на строительство, при разработке железнодорожных систем на магнитной подвеске необходимо учитывать то обстоятельство, что они требуют использования редкоземельных элементов (скандий, иттрий и 15 лантаноидов), восстановление и очистка которых может оказаться довольно дорогостоящим. Однако магниты, изготовленные из редкоземельных элементов, создают более сильное магнитное поле, чем ферритовые (соединения железа) или альнико (сплавы железа, алюминия, никеля, кобальта и меди) магниты, чтобы поднимать и направлять вагоны поезда по рельсам.

Системы на магнитной подвеске

За прошедшие годы было разработано несколько железнодорожных систем, использующих магнитную подвеску, большинство из которых работают на относительно небольших расстояниях. Между 1984 и 1995 годами в Великобритании была разработана первая коммерческая магнитолевая система как маршрутное такси между аэропортом Бирмингема и ближайшей железнодорожной станцией, находящейся на расстоянии около 600 метров (около 1970 футов). Германия построила в Берлине маглев (M-Bahn), который начал работать в 1991 году, чтобы преодолеть брешь в системе общественного транспорта города, вызванную Берлинской стеной; однако в 1992 году, вскоре после сноса стены, M-Bahn была демонтирована.Всемирная выставка 1986 года (Expo 86) в Ванкувере включала в себя небольшой участок системы магнитной подвески в пределах выставочного центра.

В настоящее время по всему миру работают шесть коммерческих магнитолевых систем. Один расположен в Японии, два — в Южной Корее и три — в Китае. В Айти, Япония, недалеко от Нагои, до сих пор действует система Linimo, построенная для Всемирной выставки 2005 года. Его длина составляет около 9 км (5,6 миль), на этом расстоянии есть девять остановок, а скорость составляет около 100 км (62 мили) в час. Корейский Rotem Maglev проходит в городе Тэджон между выставочным парком Тэджон и Национальным музеем науки, на расстоянии 1 км (0,6 мили). Inch’n Airport Maglev имеет шесть станций и идет от международного аэропорта Inch’n до станции Yongyu, расположенной в 6,1 км (3,8 мили). Самая длинная коммерческая система магнитной подвески находится в Шанхае; Он охватывает около 30 км (18,6 миль) и проходит от центра Шанхая до международного аэропорта Пудун. Линия является первым высокоскоростным коммерческим магнитным левом, работающим с максимальной скоростью 430 км (267 миль) в час.В Китае также есть две низкоскоростные магнитопроводы, работающие со скоростью 100 км (62 мили) в час. Маглев Чанша соединяет аэропорт этого города со станцией в 18,5 км (11,5 миль), а линия S1 пекинского метро имеет семь остановок на расстоянии 9 км (6 миль).

Япония планирует создать к 2027 году систему высокоскоростного магнитного поля на дальние расстояния, Тюо Синкансэн, которая соединит Нагою с Токио на расстояние 286 км (178 миль) с расширением до Осаки (514 км [319 миль]). ] из Токио) запланировано на 2037 год.Планируется, что Chuo Shinkansen будет путешествовать со скоростью 500 км (310 миль) в час и совершит путешествие Токио-Осака за 67 минут.

Сара Э. Босло

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

  • железная дорога: Маглев

    В качестве альтернативы высокоскоростным рельсам, основанным на традиционных транспортных средствах с фланцевыми колесами, технология магнитной левитации, или маглев, получила значительное внимание и исследования, хотя ее практическое применение было ограничено стоимостью, соображениями безопасности и удовлетворенностью традиционными высокоскоростные системы.Автомобиль на магнитной подвеске…

  • транспорт

    Перевозка, перемещение товаров и людей с места на место, а также различные средства, с помощью которых осуществляется такое перемещение. Рост способности — и потребности — перевозить большие количества товаров или людей на большие расстояния с высокими скоростями с комфортом и безопасностью…

  • Роберт Годдард

    Роберт Годдард, американский профессор и изобретатель, общепризнанный отец современной ракетной техники.В 1919 году он опубликовал свой классический трактат «Метод достижения экстремальных высот».…

Как создать простой электропоезд с помощью магнитов | FIRST4MAGNETS® | БЛОГ

В этой статье мы покажем вам, как создать простейший (возможно), но, безусловно, самый потрясающий (определенно) электропоезд своими руками, используя не более чем батарею, немного голого медного провода и двух магнитов. Прежде чем вы в ужасе от удивитесь и скажете нам, что это невозможно, обязательно ознакомьтесь с нашей статьей о том, как сделать простой электродвигатель из почти идентичных материалов.

Когда вы объединяете магниты, проводник и движение, вы получаете электричество, а когда вы объединяете электричество и проводник, вы получаете магнитное поле. Когда вы объединяете это магнитное поле с другим магнитным полем (обеспечиваемым магнитами), вы получаете… движение! Вот как это работает…

Как работает простой электромагнитный поезд?

Когда аккумулятор помещается внутрь катушки и оба магнита касаются катушки, это создает замкнутую цепь между двумя магнитами, и ток течет.Когда ток течет по проводящей медной проволоке, вокруг нее создается магнитное поле. Это магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, созданным неодимовыми магнитами, таким образом, что магниты на одном конце отталкиваются, а на другом — притягивается, проталкивая батарею через катушку.

По мере того, как поезд движется, процесс повторяется на участке пути между двумя магнитами, заставляя его работать до тех пор, пока в аккумуляторе не останется сока!

Чтобы сделать этот поезд, вам понадобится скрученный неизолированный медный провод, и его много — он действует как проводник. Важно, чтобы провод был оголенным (не эмалированным) и был намотан как можно более плотно, только чуть шире, чем диаметр используемых магнитов, который, в свою очередь, должен быть такого же диаметра или немного больше, чем диаметр используемой батареи. Затем вам нужно взять батарею (совет: полностью заряженные аккумуляторные батареи AA работают лучше всего, потому что они будут обеспечивать большую мощность и довольно быстро разряжаются) и добавить магнит на каждый конец. Следуйте нашим пошаговым инструкциям ниже.

Краткое пошаговое руководство

1) Достаньте батарейку, лучше всего подходит аккумулятор типа АА.

2) Найдите стержень или трубку, диаметр которых чуть больше диаметра батареи. Мы обнаружили, что кусок медной трубы диаметром 15 мм идеально подходит для батареи AA.

3) Возьмите голый медный провод, диаметр 0,8 мм, как мы выяснили, подойдет хорошо, и плотно намотайте его на стержень, трубку или трубу, чтобы получилась плотно связанная катушка. Соблюдайте осторожность, чтобы при намотке каждую катушку сдвинуть вместе.

4) Выберите правильные магниты. Если вы используете батарею AA, идеально подходят неодимовые дисковые магниты диаметром 15 мм и толщиной 5 мм.Если вы используете батарею большего размера, убедитесь, что вы выбираете магниты, которые больше диаметра батареи. Нажмите на изображение ниже, чтобы купить их в first4magnets.

5) Поместите по одному магниту на любой конец батареи. Вы должны убедиться, что оба северных полюса (или оба южных полюса) обращены друг к другу, когда магниты прикреплены к батарее. Совет: осторожно держите по одному магниту в каждой руке так, чтобы они не прыгали вместе, и почувствуйте, какие стороны отталкивают друг друга, затем поместите на батарею.

6) Вставьте батарею в катушку и смотрите, как она работает! Совет: если батарея выталкивается из конца катушки, просто поверните ее на 180 градусов.