Adakah kereta api maglev merupakan pengangkutan masa hadapan? Bagaimanakah kereta api maglev berfungsi?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Sudah lebih daripada dua ratus tahun telah berlalu sejak saat manusia mencipta lokomotif wap pertama. Walau bagaimanapun, pengangkutan rel darat yang mengangkut penumpang dan muatan berat menggunakan kuasa elektrik dan bahan api diesel masih sangat biasa.

Perlu dikatakan bahawa selama ini, jurutera dan pencipta telah berusaha secara aktif untuk mencipta cara alternatif untuk bergerak. Hasil kerja mereka adalah kereta api pada kusyen magnetik.

Sejarah Penampilan

Idea untuk mencipta kereta api pada kusyen magnet telah dibangunkan secara aktif pada awal abad kedua puluh. Walau bagaimanapun, projek ini tidak dapat direalisasikan pada masa itu atas beberapa sebab. Pembuatan kereta api sedemikian bermula hanya pada tahun 1969. Pada masa itu trek magnet diletakkan di wilayah Republik Persekutuan Jerman, di mana kenderaan baru akan dilalui, yang kemudiannya dipanggil kereta api maglev. Ia dilancarkan pada tahun 1971. Kereta api maglev pertama, yang dipanggil Transrapid-02, melalui trek magnetik.

Fakta menarik ialah jurutera Jerman membuat kenderaan alternatif berdasarkan rekod yang ditinggalkan oleh saintis Hermann Kemper, yang menerima paten yang mengesahkan penciptaan pesawat magnetik pada tahun 1934.

"Transrapid-02" hampir tidak boleh dipanggil sangat pantas. Dia boleh bergerak pada kelajuan maksimum 90 kilometer sejam. Kapasitinya juga rendah - hanya empat orang.

Pada tahun 1979, model maglev yang lebih maju telah dicipta. Kereta api ini, yang dipanggil "Transrapid-05", sudah boleh membawa enam puluh lapan penumpang. Dia bergerak di sepanjang garis yang terletak di bandar Hamburg, yang panjangnya adalah 908 meter. Kelajuan maksimum yang dibangunkan oleh kereta api ini ialah tujuh puluh lima kilometer sejam.

Pada tahun 1979 yang sama, satu lagi model maglev dikeluarkan di Jepun. Dia dipanggil "ML-500". Kereta api Jepun di atas kusyen magnet menghasilkan kelajuan sehingga lima ratus tujuh belas kilometer sejam.

Berdaya saing

Kelajuan kereta api kusyen magnet boleh dibandingkan dengan kelajuan kapal terbang. Dalam hal ini, pengangkutan jenis ini boleh menjadi pesaing serius kepada laluan udara yang beroperasi pada jarak sehingga seribu kilometer. Penggunaan meluas maglev dihalang oleh fakta bahawa mereka tidak boleh bergerak di atas permukaan kereta api tradisional. Kereta api di atas kusyen magnet perlu membina lebuh raya khas. Dan ini memerlukan pelaburan modal yang besar. Ia juga dipercayai bahawa medan magnet yang dicipta untuk maglev boleh memberi kesan negatiftubuh manusia, yang akan menjejaskan kesihatan pemandu dan penduduk kawasan yang terletak berhampiran laluan sedemikian.

Prinsip kerja

Kereta api kusyen magnet ialah jenis pengangkutan yang istimewa. Semasa pergerakan, maglev kelihatan berlegar di atas landasan kereta api tanpa menyentuhnya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa kenderaan itu dikawal oleh kuasa medan magnet yang dicipta secara buatan. Semasa pergerakan maglev, tiada geseran. Daya brek ialah seretan aerodinamik.

Bagaimanakah ia berfungsi? Setiap daripada kita tahu tentang sifat asas magnet daripada pelajaran fizik gred enam. Jika dua magnet disatukan dengan kutub utaranya, ia akan menolak antara satu sama lain. Kusyen magnet yang dipanggil dicipta. Apabila menyambungkan kutub yang berbeza, magnet akan tertarik antara satu sama lain. Prinsip yang agak mudah ini mendasari pergerakan kereta api maglev, yang benar-benar meluncur di udara pada jarak yang tidak ketara dari landasan.

Pada masa ini, dua teknologi telah pun dibangunkan, dengan bantuan kusyen magnetik atau penggantungan diaktifkan. Yang ketiga adalah percubaan dan hanya wujud di atas kertas.

Suspensi elektromagnet

Teknologi ini dipanggil EMS. Ia berdasarkan kekuatan medan elektromagnet, yang berubah dari semasa ke semasa. Ia menyebabkan levitation (naik di udara) maglev. Untuk pergerakan kereta api dalam kes ini, rel berbentuk T diperlukan, yang diperbuat daripadakonduktor (biasanya diperbuat daripada logam). Dengan cara ini, operasi sistem adalah serupa dengan kereta api konvensional. Walau bagaimanapun, di dalam kereta api, bukannya pasangan roda, magnet sokongan dan panduan dipasang. Ia diletakkan selari dengan pemegun feromagnetik yang terletak di sepanjang tepi web berbentuk T.

Kelemahan utama teknologi EMS ialah keperluan untuk mengawal jarak antara stator dan magnet. Dan ini walaupun pada hakikatnya ia bergantung kepada banyak faktor, termasuk sifat tidak stabil interaksi elektromagnet. Untuk mengelakkan kereta api berhenti secara tiba-tiba, bateri khas dipasang padanya. Mereka dapat mengecas semula penjana linear yang dibina ke dalam magnet sokongan, dan dengan itu mengekalkan proses levitasi untuk masa yang lama.

Kereta api berasaskan EMS dibrek oleh motor linear segerak pecutan rendah. Ia diwakili oleh magnet penyokong, serta jalan raya, di mana maglev berlegar. Kelajuan dan tujahan komposisi boleh dikawal dengan menukar frekuensi dan kekuatan arus ulang-alik yang dihasilkan. Untuk memperlahankan, cuma tukar arah gelombang magnetik.

Suspensi elektrodinamik

Terdapat teknologi di mana pergerakan maglev berlaku apabila dua medan berinteraksi. Salah satu daripadanya dicipta dalam kanvas lebuh raya, dan yang kedua dicipta di atas kereta api. Teknologi ini dipanggil EDS. Atas dasar itu, kereta api maglev Jepun JR–Maglev telah dibina.

Sistem ini mempunyai beberapa perbezaan daripada EMS, di manamagnet biasa, yang mana arus elektrik dibekalkan daripada gegelung hanya apabila kuasa digunakan.

Teknologi EDS membayangkan bekalan elektrik yang berterusan. Ini berlaku walaupun bekalan kuasa dimatikan. Penyejukan kriogenik dipasang dalam gegelung sistem sedemikian, yang menjimatkan sejumlah besar elektrik.

Kebaikan dan keburukan teknologi EDS

Sisi positif sistem yang berjalan pada penggantungan elektrodinamik ialah kestabilannya. Walaupun sedikit pengurangan atau peningkatan jarak antara magnet dan kanvas dikawal oleh daya tolakan dan tarikan. Ini membolehkan sistem berada dalam keadaan tidak berubah. Dengan teknologi ini, tidak perlu memasang elektronik kawalan. Tidak ada keperluan untuk peranti melaraskan jarak antara web dan magnet.

Teknologi EDS mempunyai beberapa kelemahan. Oleh itu, daya yang mencukupi untuk mengambang komposisi hanya boleh timbul pada kelajuan tinggi. Itulah sebabnya maglev dilengkapi dengan roda. Mereka menyediakan pergerakan mereka pada kelajuan sehingga seratus kilometer sejam. Satu lagi kelemahan teknologi ini ialah daya geseran yang dihasilkan di bahagian belakang dan hadapan magnet tolakan pada kelajuan rendah.

Disebabkan medan magnet yang kuat di bahagian yang dimaksudkan untuk penumpang, adalah perlu untuk memasang perlindungan khas. Jika tidak, seseorang yang mempunyai perentak jantung tidak dibenarkan melakukan perjalanan. Perlindungan juga diperlukan untuk media storan magnetik (kad kredit dan HDD).

Dibangunkanteknologi

Sistem ketiga, yang pada masa ini hanya wujud di atas kertas, ialah penggunaan magnet kekal dalam varian EDS, yang tidak memerlukan tenaga untuk diaktifkan. Sehingga baru-baru ini, ia dipercayai bahawa ini adalah mustahil. Para penyelidik percaya bahawa magnet kekal tidak mempunyai daya sedemikian yang boleh menyebabkan kereta api itu melayang. Namun, masalah ini dapat dielakkan. Untuk menyelesaikannya, magnet diletakkan dalam susunan Halbach. Susunan sedemikian membawa kepada penciptaan medan magnet bukan di bawah tatasusunan, tetapi di atasnya. Ini membantu mengekalkan levitasi kereta api walaupun pada kelajuan kira-kira lima kilometer sejam.

Projek ini masih belum menerima pelaksanaan praktikal. Ini disebabkan kos tatasusunan yang tinggi yang diperbuat daripada magnet kekal.

Maruah maglev

Sisi paling menarik kereta api maglev ialah prospek mencapai kelajuan tinggi yang akan membolehkan maglev bersaing walaupun dengan pesawat jet pada masa hadapan. Pengangkutan jenis ini agak menjimatkan dari segi penggunaan elektrik. Kos untuk operasinya juga rendah. Ini menjadi mungkin kerana ketiadaan geseran. Bunyi bunyi maglev yang rendah juga menyenangkan, yang akan memberi kesan positif kepada keadaan alam sekitar.

Kecacatan

Keburukan maglev ialah ia memerlukan terlalu banyak untuk membuatnya. Perbelanjaan untuk penyelenggaraan trek juga tinggi. Di samping itu, cara pengangkutan yang dipertimbangkan memerlukan sistem trek yang kompleks dan sangat tepatperanti yang mengawal jarak antara kanvas dan magnet.

Pelaksanaan projek di Berlin

Di ibu negara Jerman pada tahun 1980-an, pembukaan sistem maglev pertama yang dipanggil M-Bahn berlaku. Panjang kanvas ialah 1.6 km. Sebuah kereta api maglev berjalan di antara tiga stesen metro pada hujung minggu. Perjalanan untuk penumpang adalah percuma. Selepas kejatuhan Tembok Berlin, populasi bandar itu hampir dua kali ganda. Ia memerlukan penciptaan rangkaian pengangkutan dengan keupayaan untuk menyediakan trafik penumpang yang tinggi. Itulah sebabnya pada tahun 1991 kanvas magnetik telah dibongkar, dan pembinaan kereta bawah tanah bermula di tempatnya.

Birmingham

Di bandar Jerman ini, maglev berkelajuan rendah disambungkan dari 1984 hingga 1995. lapangan terbang dan stesen kereta api. Panjang laluan magnetik hanya 600 m.

Jalan itu berfungsi selama sepuluh tahun dan ditutup kerana banyak aduan daripada penumpang tentang kesulitan yang ada. Selepas itu, monorel menggantikan maglev dalam bahagian ini.

Shanghai

Jalan magnet pertama di Berlin telah dibina oleh syarikat Jerman Transrapid. Kegagalan projek itu tidak menghalang pemaju. Mereka meneruskan penyelidikan mereka dan menerima arahan daripada kerajaan China, yang memutuskan untuk membina trek maglev di negara itu. Laluan berkelajuan tinggi (sehingga 450 km/j) ini menghubungkan Shanghai dan Lapangan Terbang Pudong. Jalan sepanjang 30 km telah dibuka pada tahun 2002. Rancangan masa depan termasuk lanjutan kepada 175 km.

Jepun

Negara ini menganjurkan pameran pada tahun 2005Ekspo-2005. Dengan pembukaannya, trek magnet sepanjang 9 km telah digunakan. Terdapat sembilan stesen dalam talian. Maglev menyediakan perkhidmatan di kawasan bersebelahan dengan tempat pameran.

Maglev dianggap sebagai pengangkutan masa hadapan. Sudah pada tahun 2025, ia dirancang untuk membuka lebuh raya baru di negara seperti Jepun. Kereta api maglev akan membawa penumpang dari Tokyo ke salah satu daerah di bahagian tengah pulau itu. Kelajuannya ialah 500 km/j. Kira-kira empat puluh lima bilion dolar diperlukan untuk melaksanakan projek itu.

Rusia

Penciptaan kereta api berkelajuan tinggi juga dirancang oleh Keretapi Rusia. Menjelang 2030, maglev di Rusia akan menghubungkan Moscow dan Vladivostok. Penumpang akan melepasi laluan sejauh 9300 km dalam masa 20 jam. Kelajuan kereta api maglev akan mencecah sehingga lima ratus kilometer sejam.