Da li su maglev vozovi transport budućnosti? Kako funkcioniše maglev voz?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Već je prošlo više od dvije stotine godina od trenutka kada je čovječanstvo izumilo prve parne lokomotive. Međutim, kopneni željeznički transport koji prevozi putnike i teške terete na snagu električne energije i dizel goriva je još uvijek vrlo čest.

Vrijedi reći da su svih ovih godina inženjeri i pronalazači aktivno radili na stvaranju alternativnih načina kretanja. Rezultat njihovog rada bili su vozovi na magnetnim jastucima.

Povijest izgleda

Sama ideja stvaranja vozova na magnetnim jastucima aktivno se razvijala početkom dvadesetog veka. Međutim, u to vrijeme nije bilo moguće realizovati ovaj projekat iz više razloga. Proizvodnja takvog voza počela je tek 1969. Tada je na teritoriji SR Njemačke položen magnetni kolosijek kojim je trebalo proći novo vozilo koje je kasnije nazvano maglev voz. Pušten je u promet 1971. godine. Prvi maglev voz, koji se zvao Transrapid-02, prošao je magnetnom prugom.

Zanimljiva činjenica je da su njemački inženjeri napravili alternativno vozilo na osnovu zapisa koje je ostavio naučnik Hermann Kemper, koji je još 1934. godine dobio patent koji potvrđuje izum magnetne ravni.

"Transrapid-02" se teško može nazvati vrlo brzim. Mogao je da se kreće maksimalnom brzinom od 90 kilometara na sat. Njegov kapacitet je također bio nizak - samo četiri osobe.

1979. godine kreiran je napredniji model maglev. Ovaj voz, nazvan "Transrapid-05", već je mogao da preveze šezdeset osam putnika. Kretao se duž linije koja se nalazi u gradu Hamburgu, čija je dužina bila 908 metara. Maksimalna brzina koju je ovaj voz razvio bila je sedamdeset pet kilometara na sat.

Iste 1979. godine u Japanu je objavljen još jedan model magleva. Zvala se "ML-500". Japanski voz na magnetnom jastuku razvijao je brzinu do petsto sedamnaest kilometara na sat.

Konkurentnost

Brzina koju vozovi sa magnetnim jastukom mogu razviti može se uporediti sa brzinom aviona. U tom smislu, ova vrsta transporta može postati ozbiljan konkurent onim vazdušnim rutama koje saobraćaju na udaljenosti do hiljadu kilometara. Široku upotrebu magleva ometa činjenica da se ne mogu kretati po tradicionalnim željezničkim površinama. Vozovi na magnetnim jastucima moraju izgraditi posebne autoputeve. A za to su potrebna velika ulaganja kapitala. Također se vjeruje da magnetsko polje stvoreno za maglev može negativno utjecatiljudsko tijelo, što će negativno utjecati na zdravlje vozača i stanovnika regija koje se nalaze u blizini takve rute.

Princip rada

Vlakovi sa magnetnim jastucima su posebna vrsta transporta. Tokom kretanja, maglev kao da lebdi iznad željezničke pruge ne dodirujući ga. To je zbog činjenice da vozilom upravlja sila umjetno stvorenog magnetnog polja. Tokom kretanja magleva nema trenja. Sila kočenja je aerodinamički otpor.

Kako to funkcionira? Svako od nas zna o osnovnim svojstvima magneta iz časova fizike u šestom razredu. Ako se dva magneta spoje sa svojim sjevernim polovima, oni će se odbijati. Stvara se takozvani magnetni jastuk. Prilikom povezivanja različitih polova, magneti će se međusobno privlačiti. Ovaj prilično jednostavan princip leži u osnovi kretanja maglev voza, koji bukvalno klizi kroz vazduh na neznatnoj udaljenosti od šina.

Trenutno su već razvijene dvije tehnologije uz pomoć kojih se aktivira magnetni jastuk ili suspenzija. Treći je eksperimentalni i postoji samo na papiru.

Elektromagnetni ovjes

Ova tehnologija se zove EMS. Zasnovan je na jačini elektromagnetnog polja, koje se mijenja tokom vremena. Izaziva levitaciju (izdizanje u zrak) magleva. Za kretanje voza u ovom slučaju potrebne su šine u obliku slova T, od kojih su napravljeneprovodnik (obično izrađen od metala). Na ovaj način, rad sistema je sličan konvencionalnoj željeznici. Međutim, u vozu su umjesto kotača ugrađeni magneti za potporu i vođenje. Postavljeni su paralelno sa feromagnetnim statorima koji se nalaze duž ivice mreže u obliku slova T.

Glavni nedostatak EMS tehnologije je potreba za kontrolom udaljenosti između statora i magneta. I to unatoč činjenici da ovisi o mnogim faktorima, uključujući nestabilnu prirodu elektromagnetne interakcije. Kako bi se izbjeglo iznenadno zaustavljanje voza, na njega su ugrađene posebne baterije. Oni su u stanju da dopune linearne generatore ugrađene u potporne magnete i tako održavaju proces levitacije dugo vremena.

Vozovi bazirani na EMS-u koče se sinhronim linearnim motorom s malim ubrzanjem. Predstavljaju ga potporni magneti, kao i kolovoz, nad kojim lebdi maglev. Brzina i potisak kompozicije mogu se kontrolisati promjenom frekvencije i jačine generirane naizmjenične struje. Da usporite, samo promijenite smjer magnetnih valova.

Elektrodinamička suspenzija

Postoji tehnologija u kojoj se kretanje magleva događa kada dva polja međusobno djeluju. Jedan od njih je kreiran na platnu za autoput, a drugi nastaje u vozu. Ova tehnologija se zove EDS. Na njegovoj osnovi je izgrađen japanski maglev voz JR–Maglev.

Ovaj sistem ima neke razlike od EMS-a, gdjeobični magneti, na koje se električna struja dovodi iz zavojnica samo kada se napaja.

EDS tehnologija podrazumeva konstantno snabdevanje električnom energijom. Ovo se dešava čak i ako je napajanje isključeno. U kalemove takvog sistema ugrađeno je kriogeno hlađenje, čime se štedi značajna količina električne energije.

Prednosti i nedostaci EDS tehnologije

Pozitivna strana sistema koji radi na elektrodinamičkom ovjesu je njegova stabilnost. Čak i blago smanjenje ili povećanje udaljenosti između magneta i platna regulirano je silama odbijanja i privlačenja. Ovo omogućava da sistem bude u nepromijenjenom stanju. Sa ovom tehnologijom nema potrebe za ugradnjom upravljačke elektronike. Nema potrebe da uređaji prilagođavaju udaljenost između mreže i magneta.

EDS tehnologija ima neke nedostatke. Dakle, sila dovoljna da levitira kompoziciju može nastati samo pri velikoj brzini. Zbog toga su maglevovi opremljeni točkovima. Omogućuju svoje kretanje brzinama do stotinu kilometara na sat. Još jedan nedostatak ove tehnologije je sila trenja koja se stvara na stražnjoj i prednjoj strani odbojnih magneta pri malim brzinama.

Zbog jakog magnetnog polja u dijelu namijenjenom putnicima, potrebno je postaviti posebnu zaštitu. U suprotnom, osoba sa pejsmejkerom ne smije putovati. Zaštita je takođe potrebna za magnetne medije za pohranu (kreditne kartice i HDD).

Razvijenotehnologija

Treći sistem, koji trenutno postoji samo na papiru, je upotreba trajnih magneta u EDS varijanti, koji ne zahtijevaju energiju da bi se aktivirali. Do nedavno se vjerovalo da je to nemoguće. Istraživači su vjerovali da trajni magneti nemaju takvu silu koja bi mogla uzrokovati levitaciju voza. Međutim, ovaj problem je izbjegnut. Da bi se to riješilo, magneti su postavljeni u Halbachov niz. Takav raspored dovodi do stvaranja magnetnog polja ne ispod niza, već iznad njega. Ovo pomaže u održavanju levitacije voza čak i pri brzini od oko pet kilometara na sat.

Ovaj projekat još nije dobio praktičnu implementaciju. To je zbog visoke cijene nizova napravljenih od trajnih magneta.

Dostojanstvo magleva

Najatraktivnija strana maglev vozova je mogućnost postizanja velikih brzina koje će omogućiti maglevima da se takmiče čak i sa mlaznim avionima u budućnosti. Ova vrsta transporta je prilično ekonomična u pogledu potrošnje električne energije. Troškovi njegovog rada su također niski. To postaje moguće zbog odsustva trenja. Niska buka magleva takođe je prijatna, što će imati pozitivan uticaj na ekološku situaciju.

Nedostaci

Loša strana maglevova je ta što je potrebno previše za njihovu izradu. Visoki su i troškovi održavanja kolosijeka. Osim toga, razmatrani način transporta zahtijeva složen sistem gusjenica i ultra-precizanuređaji koji kontrolišu rastojanje između platna i magneta.

Implementacija projekta u Berlinu

U glavnom gradu Njemačke 1980-ih održano je otvaranje prvog maglev sistema pod nazivom M-Bahn. Dužina platna bila je 1,6 km. Maglev voz je vikendom vozio između tri metro stanice. Putovanje za putnike je bilo besplatno. Nakon pada Berlinskog zida, stanovništvo grada se gotovo udvostručilo. Zahtijevalo je stvaranje transportnih mreža koje bi mogle obezbijediti visok promet putnika. Zato je 1991. godine magnetno platno demontirano, a na njegovom mestu je počela izgradnja metroa.

Birmingham

U ovom njemačkom gradu, maglev male brzine povezan je od 1984. do 1995. godine. aerodrom i železnička stanica. Dužina magnetne staze bila je samo 600 m.

Put je radio deset godina i zatvoren je zbog brojnih pritužbi putnika na postojeće neugodnosti. Nakon toga, monorail je zamijenio maglev u ovoj dionici.

Shanghai

Prvi magnetni put u Berlinu izgradila je njemačka kompanija Transrapid. Neuspjeh projekta nije odvratio programere. Nastavili su istraživanje i dobili su nalog od kineske vlade, koja je odlučila izgraditi maglev stazu u zemlji. Ova brza (do 450 km/h) ruta povezivala je Šangaj i aerodrom Pudong. Put dug 30 km otvoren je 2002. Planovi za budućnost uključuju njegovo proširenje na 175 km.

Japan

Ova zemlja je bila domaćin izložbe 2005. godineExpo-2005. Njegovim otvaranjem puštena je u rad magnetna staza dužine 9 km. Na liniji je devet stanica. Maglev opslužuje područje u blizini izložbenog prostora.

Maglevi se smatraju transportom budućnosti. Već 2025. godine planirano je otvaranje novog superautoputa u zemlji poput Japana. Maglev voz će prevoziti putnike iz Tokija do jednog od okruga centralnog dela ostrva. Njegova brzina će biti 500 km/h. Za realizaciju projekta biće potrebno oko četrdeset pet milijardi dolara.

Rusija

Stvaranje brzog voza planiraju i Ruske željeznice. Do 2030. godine, maglev u Rusiji će povezati Moskvu i Vladivostok. Putnici će put od 9300 km savladati za 20 sati. Brzina maglev voza će dostići i do petsto kilometara na sat.