Ang maglev ba ay nagsasanay sa transportasyon ng hinaharap? Paano gumagana ang tren ng maglev?

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Mahigit na dalawang daang taon na ang lumipas mula nang maimbento ng sangkatauhan ang mga unang steam locomotive. Gayunpaman, pangkaraniwan pa rin ang ground rail transport na nagdadala ng mga pasahero at mabibigat na kargada gamit ang kuryente at diesel fuel.

Nararapat sabihin na sa lahat ng mga taon na ito, ang mga inhinyero at imbentor ay aktibong nagtatrabaho upang lumikha ng mga alternatibong paraan ng paglipat. Ang resulta ng kanilang trabaho ay mga tren sa magnetic cushions.

Kasaysayan ng Pagpapakita

Ang mismong ideya ng paglikha ng mga tren sa mga magnetic cushions ay aktibong binuo sa simula ng ikadalawampu siglo. Gayunpaman, hindi posible na maisakatuparan ang proyektong ito sa oras na iyon para sa maraming mga kadahilanan. Ang paggawa ng naturang tren ay nagsimula lamang noong 1969. Noon ay inilatag ang isang magnetic track sa teritoryo ng Federal Republic of Germany, kung saan dadaan ang isang bagong sasakyan, na kalaunan ay tinawag na maglev train. Inilunsad ito noong 1971. Ang unang maglev train, na tinatawag na Transrapid-02, ay dumaan sa magnetic track.

Isang kawili-wiling katotohanan ay ang mga inhinyero ng Aleman ay gumawa ng alternatibong sasakyan batay sa mga rekord na iniwan ng siyentipikong si Hermann Kemper, na nakatanggap ng patent na nagkukumpirma sa pag-imbento ng magnetic plane noong 1934.

"Transrapid-02" ay halos hindi matatawag na napakabilis. Kaya niyang gumalaw sa pinakamataas na bilis na 90 kilometro bawat oras. Mababa rin ang kapasidad nito - apat na tao lang.

Noong 1979, nilikha ang isang mas advanced na modelo ng maglev. Ang tren na ito, na tinatawag na "Transrapid-05", ay maaari nang magdala ng animnapu't walong pasahero. Lumipat siya sa linya na matatagpuan sa lungsod ng Hamburg, ang haba nito ay 908 metro. Ang pinakamabilis na bilis na ginawa ng tren na ito ay pitumpu't limang kilometro bawat oras.

Sa parehong 1979, isa pang modelo ng maglev ang inilabas sa Japan. Tinawag siyang "ML-500". Ang tren ng Hapon sa isang magnetic cushion ay nakagawa ng bilis na hanggang limang daan at labing pitong kilometro bawat oras.

Competitiveness

Ang bilis ng magnetic cushion train ay maihahambing sa bilis ng mga eroplano. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang ganitong uri ng transportasyon ay maaaring maging isang seryosong katunggali sa mga ruta ng hangin na tumatakbo sa layo na hanggang sa isang libong kilometro. Ang malawakang paggamit ng mga maglev ay nahahadlangan ng katotohanang hindi sila makagalaw sa tradisyonal na mga ibabaw ng riles. Ang mga tren sa magnetic cushions ay kailangang gumawa ng mga espesyal na highway. At ito ay nangangailangan ng malaking pamumuhunan ng kapital. Ito rin ay pinaniniwalaan na ang magnetic field na nilikha para sa mga maglev ay maaaring negatibong makaapektokatawan ng tao, na makakaapekto sa kalusugan ng driver at mga residente ng mga rehiyong malapit sa naturang ruta.

Prinsipyo sa paggawa

Ang Magnetic cushion train ay isang espesyal na uri ng transportasyon. Sa panahon ng paggalaw, ang maglev ay tila lumilipat sa mga riles ng tren nang hindi ito hinahawakan. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang sasakyan ay kinokontrol ng puwersa ng isang artipisyal na nilikha na magnetic field. Sa panahon ng paggalaw ng maglev, walang friction. Ang lakas ng pagpepreno ay aerodynamic drag.

Paano ito gumagana? Alam ng bawat isa sa atin ang tungkol sa mga pangunahing katangian ng mga magnet mula sa mga aralin sa pisika sa ikaanim na baitang. Kung ang dalawang magnet ay pinagsama sa kanilang mga pole sa hilaga, sila ay nagtataboy sa isa't isa. Ang isang tinatawag na magnetic cushion ay nilikha. Kapag kumokonekta sa iba't ibang mga pole, ang mga magnet ay maaakit sa isa't isa. Ang medyo simpleng prinsipyong ito ay sumasailalim sa paggalaw ng maglev train, na literal na dumadausdos sa hangin sa hindi gaanong distansya mula sa mga riles.

Sa kasalukuyan, dalawang teknolohiya na ang nabuo, sa tulong kung saan ang magnetic cushion o suspension ay isinaaktibo. Ang pangatlo ay eksperimental at umiiral lamang sa papel.

Electromagnetic suspension

Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na EMS. Ito ay batay sa lakas ng electromagnetic field, na nagbabago sa paglipas ng panahon. Nagdudulot ito ng levitation (pagtaas sa hangin) ng maglev. Para sa paggalaw ng tren sa kasong ito, ang T-shaped na riles ay kinakailangan, na gawa sakonduktor (karaniwang gawa sa metal). Sa ganitong paraan, ang pagpapatakbo ng sistema ay katulad ng isang maginoo na riles. Gayunpaman, sa tren, sa halip na mga pares ng gulong, naka-install ang mga magnet ng suporta at gabay. Inilalagay ang mga ito parallel sa mga ferromagnetic stator na matatagpuan sa gilid ng hugis-T na web.

Ang pangunahing kawalan ng teknolohiya ng EMS ay ang pangangailangang kontrolin ang distansya sa pagitan ng stator at ng mga magnet. At ito sa kabila ng katotohanan na ito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, kabilang ang hindi matatag na katangian ng pakikipag-ugnayan ng electromagnetic. Upang maiwasan ang biglaang paghinto ng tren, ang mga espesyal na baterya ay naka-install dito. Nagagawa nilang i-recharge ang mga linear generator na nakapaloob sa mga support magnet, at sa gayon ay napanatili ang proseso ng pag-levitation sa mahabang panahon.

Ang EMS-based na mga tren ay nakapreno ng low-acceleration na synchronous linear motor. Ito ay kinakatawan ng mga sumusuporta sa mga magnet, gayundin ang daanan, kung saan ang maglev ay lumilipad. Ang bilis at thrust ng komposisyon ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas at lakas ng nabuong alternating current. Para bumagal, baguhin lang ang direksyon ng mga magnetic wave.

Electrodynamic suspension

May teknolohiya kung saan nangyayari ang paggalaw ng maglev kapag nag-interact ang dalawang field. Ang isa sa mga ito ay nilikha sa highway canvas, at ang pangalawa ay nilikha sa sakay ng tren. Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na EDS. Sa batayan nito, isang Japanese maglev train na JR–Maglev ang ginawa.

May ilang pagkakaiba ang system na ito sa EMS, kung saanordinaryong magnet, kung saan ibinibigay ang electric current mula sa mga coils kapag may power.

Ang EDS technology ay nagpapahiwatig ng patuloy na supply ng kuryente. Nangyayari ito kahit na naka-off ang power supply. Naka-install ang cryogenic cooling sa mga coil ng naturang system, na nakakatipid ng malaking halaga ng kuryente.

Mga kalamangan at kawalan ng teknolohiya ng EDS

Ang positibong bahagi ng isang system na tumatakbo sa isang electrodynamic suspension ay ang katatagan nito. Kahit na ang isang bahagyang pagbawas o pagtaas sa distansya sa pagitan ng mga magnet at ang canvas ay kinokontrol ng mga puwersa ng pagtanggi at pagkahumaling. Nagbibigay-daan ito sa system na nasa isang hindi nabagong estado. Sa teknolohiyang ito, hindi na kailangang mag-install ng control electronics. Hindi na kailangan ng mga device para ayusin ang distansya sa pagitan ng web at ng mga magnet.

Ang EDS technology ay may ilang mga disbentaha. Kaya, ang puwersa na sapat upang i-levitate ang komposisyon ay maaari lamang lumabas sa mataas na bilis. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga maglev ay nilagyan ng mga gulong. Ibinibigay nila ang kanilang paggalaw sa bilis na hanggang isang daang kilometro bawat oras. Ang isa pang disbentaha ng teknolohiyang ito ay ang frictional force na nabuo sa likod at harap ng repulsive magnets sa mababang bilis.

Dahil sa malakas na magnetic field sa seksyong inilaan para sa mga pasahero, kinakailangang maglagay ng espesyal na proteksyon. Kung hindi, ang isang taong may pacemaker ay hindi pinapayagang maglakbay. Kailangan din ng proteksyon para sa magnetic storage media (mga credit card at HDD).

Binuoteknolohiya

Ang ikatlong sistema, na kasalukuyang umiiral lamang sa papel, ay ang paggamit ng mga permanenteng magnet sa variant ng EDS, na hindi nangangailangan ng enerhiya upang maisaaktibo. Hanggang kamakailan lamang, pinaniniwalaan na ito ay imposible. Naniniwala ang mga mananaliksik na ang mga permanenteng magnet ay walang ganoong puwersa na maaaring maging sanhi ng pag-levitate ng tren. Gayunpaman, ang problemang ito ay naiwasan. Upang malutas ito, ang mga magnet ay inilagay sa hanay ng Halbach. Ang ganitong pag-aayos ay humahantong sa paglikha ng isang magnetic field hindi sa ilalim ng array, ngunit sa itaas nito. Nakakatulong ito upang mapanatili ang levitation ng tren kahit na sa bilis na humigit-kumulang limang kilometro bawat oras.

Ang proyektong ito ay hindi pa nakakatanggap ng praktikal na pagpapatupad. Ito ay dahil sa mataas na halaga ng mga array na gawa sa permanenteng magnet.

Dignidad ng maglev

Ang pinakakaakit-akit na bahagi ng maglev train ay ang pag-asam na makamit ang matataas na bilis na magbibigay-daan sa mga maglev na makipagkumpitensya kahit na sa jet aircraft sa hinaharap. Ang ganitong uri ng transportasyon ay medyo matipid sa mga tuntunin ng pagkonsumo ng kuryente. Ang mga gastos para sa operasyon nito ay mababa din. Nagiging posible ito dahil sa kawalan ng friction. Ang mababang ingay ng mga maglev ay nakalulugod din, na magkakaroon ng positibong epekto sa sitwasyon sa kapaligiran.

Flaws

Ang downside ng maglevs ay masyado itong kailangan para gawin ang mga ito. Ang mga gastos para sa pagpapanatili ng track ay mataas din. Bilang karagdagan, ang itinuturing na paraan ng transportasyon ay nangangailangan ng isang kumplikadong sistema ng mga track at ultra-tumpakmga device na kumokontrol sa distansya sa pagitan ng canvas at ng mga magnet.

Pagpapatupad ng proyekto sa Berlin

Sa kabisera ng Germany noong 1980s, naganap ang pagbubukas ng unang maglev system na tinatawag na M-Bahn. Ang haba ng canvas ay 1.6 km. Isang maglev na tren ang tumatakbo sa pagitan ng tatlong istasyon ng metro tuwing weekend. Libre ang paglalakbay para sa mga pasahero. Matapos ang pagbagsak ng Berlin Wall, halos dumoble ang populasyon ng lungsod. Kinakailangan nito ang paglikha ng mga network ng transportasyon na may kakayahang magbigay ng mataas na trapiko ng pasahero. Iyon ang dahilan kung bakit noong 1991 ang magnetic canvas ay binuwag, at ang pagtatayo ng subway ay nagsimula sa lugar nito.

Birmingham

Sa German city na ito, isang low-speed na maglev ang nakakonekta mula 1984 hanggang 1995. paliparan at istasyon ng tren. Ang haba ng magnetic path ay 600 m lamang.

Nagtrabaho ang kalsada sa loob ng sampung taon at sarado dahil sa maraming reklamo ng mga pasahero tungkol sa kasalukuyang abala. Kasunod nito, pinalitan ng monorail ang maglev sa seksyong ito.

Shanghai

Ang unang magnetic road sa Berlin ay ginawa ng German company na Transrapid. Ang pagkabigo ng proyekto ay hindi humadlang sa mga developer. Ipinagpatuloy nila ang kanilang pagsasaliksik at nakatanggap ng utos mula sa gobyerno ng China, na nagpasya na magtayo ng isang maglev track sa bansa. Ang high-speed (hanggang 450 km/h) na rutang ito ay kumokonekta sa Shanghai at Pudong Airport. Ang 30 km na mahabang kalsada ay binuksan noong 2002. Kasama sa mga plano sa hinaharap ang pagpapalawig nito sa 175 km.

Japan

Nagho-host ang bansang ito ng isang eksibisyon noong 2005Expo-2005. Sa pamamagitan ng pagbubukas nito, isang magnetic track na 9 km ang haba ay inilagay sa operasyon. Mayroong siyam na istasyon sa linya. Nagse-serve ang Maglev sa lugar na katabi ng exhibition venue.

Ang Maglev ay itinuturing na transportasyon ng hinaharap. Nasa 2025 na, planong magbukas ng bagong superhighway sa isang bansa tulad ng Japan. Ang maglev train ay maghahatid ng mga pasahero mula Tokyo hanggang sa isa sa mga distrito ng gitnang bahagi ng isla. Ang bilis nito ay magiging 500 km/h. Humigit-kumulang apatnapu't limang bilyong dolyar ang kakailanganin para maipatupad ang proyekto.

Russia

Ang paglikha ng isang high-speed na tren ay pinlano din ng Russian Railways. Sa pamamagitan ng 2030, ang maglev sa Russia ay magkokonekta sa Moscow at Vladivostok. Malalampasan ng mga pasahero ang landas na 9300 km sa loob ng 20 oras. Ang bilis ng maglev train ay aabot ng hanggang limang daang kilometro bawat oras.