Что способствует движению поезда на магнитной подвеске

Поезд на магнитной подушке

Поезд на магнитной подушке или маглев (от англ. magnetic levitation, т.е. «maglev» — магнитоплан) – это поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами, предназначенный для перевозки людей (рис. 1). Относиться к технике пассажирского транспорта. В отличие от традиционных поездов, в процессе движения он не касается поверхности рельса [2.1].

Рис. 1. Шанхайский поезд на магнитной подушке «Трансрапид» (технология EMS) [2.1]

2. Основные части (устройство) и их назначение

Существуют разные технологические решения в разработке данной конструкции (см. п.6). Рассмотрим принцип действия магнитной подушки поезда «Трансрапид» на электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS) (рис. 2).

Электронно-управляемые электромагниты (1) прикреплены к металлической «юбке» каждого вагона. Они взаимодействуют с магнитами на нижней стороне специального рельса (2), в результате чего поезд зависает над рельсом. Другие магниты обеспечивают боковое выравнивание. Вдоль пути уложена обмотка (3), которая создает магнитное поле, приводящее поезд в движение (линейный двигатель).

Рис. 2. Устройство магнитной подушки поезда «Трансрапид» (технология EMS) [1.1]

3. Принцип действия

В основе принципа действия поезда на магнитном подвесе лежат следующие физические явления и законы:

• явление и закон электромагнитной индукции М. Фарадея
• правило Ленца
• закон Био-Савара-Лапласа

Рис. 3. Принцип левитации поезда на магнитном подвесе (технологияEMS)

Движение поезда вперед осуществляется линейным двигателем. Такой двигатель имеет ротор и статор, растянутые в полосы (в обычном электромоторе они свёр­нуты в кольца). Обмотки статора включаются поочерёдно, создавая бе­гущее магнитное поле. Статор, укреп­лённый на локомотиве, втягивается в это поле и движет весь состав (рис. 4, 5). [1.1, 1.3]. Ключевым элементом технологии является смена полюсов на электромагнитах путем попеременной подачи и снятия тока с частотой 4000 раз в секунду. Зазор между статором и ротором для получения надежной работы не должен превышать пяти миллиметров. Это труднодостижимо из-за свойственной всем типам монорельсовых дорог, кроме дорог с боковой подвеской, раскачки вагонов во время движения, особенно при прохождении поворотов. Поэтому необходима идеальная путевая инфраструктура. Устойчивость системы обеспечивается автоматическим регулированием тока в обмотках намагничивания: датчики постоянно замеряют расстояние от поезда до пути и соответственно ему меняется напряжение на электромагнитах (рис. 3) [2.6]. Сверхбыстродействующие системы управления контролировать зазор между дорогой и поездом.

а
б	в
Рис. 4. Принцип движения поезда на магнитном подвесе (технология EMS)

Единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления.

Рис. 5. Схема движения поезда на магнитной подвеске (технология EMS) [1.1]

Итак, схема движения поезда на магнитной подвеске: под вагоном установлены несущие электромагниты, а на рельсе — катушки линейного электродвигателя. При их взаимодействии возникает сила, которая приподнимает вагон над дорогой и тянет его вперёд. Направление тока в обмотках непрерывно меняется, переключая магнитные поля по мере движения поезда [1.1]. Несущие магниты питаются от бортовых аккумуляторов (рис.4), которые подзаряжаются на каждой станции. Ток на линейный электродвигатель, разгоняющий поезд до самолётных скоростей, подаётся только на том участке, по которому идёт поезд (рис. 6 а). Достаточно сильное магнитное поле состава будет наводить ток в путевых обмотках, а те, в свою очередь, — создавать магнит­ное поле.

Рис. 6. а Принцип движения поезда на магнитной подушке

Туда, где поезд увеличивает скорость или идет в гору, энергия подается с большей мощностью. Если нужно затормозить или ехать в обратном направлении, магнитное поле меняет вектор [2.2]. Ознакомьтесь с видеофрагментами «Закон электромагнитной индукции», «Электромагнитная индукция» «Опыты Фарадея». Рис. 6. б Кадры из видеофрагментов «Закон электромагнитной индукции», «Электромагнитная индукция» «Опыты Фарадея».

9.2.5 Поезд на магнитной подушке (подвеске)

Аппараты на магнитной подвескеоказываются более перспективными. Принцип магнитной подвески состоит в следующем. Если на путь уложить магниты с полюсами, направленными вверх, а на вагоне установить магниты той же полярности, направленные вниз, то под действием сил отталкивания вагон зависнет над путем с зазором в 10–15 мм. Конструктивно магнитная подвеска может выполняться не только способом электродинамического отталкивания, но и приближения. Под тягой от воздушных винтов или от линейного электродвигателя такой вагон получает поступательное движение, преодолевая только сопротивление воздушной среды. Отсутствие механического контакта вагона с путем обеспечивает почти идеальную плавность хода при самых высоких скоростях. Во многих странах уже 15–20 лет ведутся соответствующие исследования и конструкторские работы.

Сравнение транспортных средств на воздушной подушке и магнитной подвеске показало бесспорное преимущество последних. Главное достоинство магнитной подвески заключается в меньшей затрате энергии на создание зазора между путем и подвижным составом.

В лучших образцах магнитопоездов на тонну массы вагона необходима мощность 1 кВт, тогда как на создание воздушной подушки требуется мощность 30–40 кВт. Второе преимущество поездов на магнитной подвеске заключается в отсутствии сильного шума, присущего аппаратам на воздушной подушке.

В области разработки магнитопоездов наибольшие результаты получены в Германии и Японии. В 1988 году модель, представляющая вагон на 196 мест длиной 54 м и массой 120 т, развила скорость 412 км/ч (Германия).

Первой осуществленной городской линией длиной 600 м с магнитной подвеской считается двухпутная линия, связывающая железнодорожный вокзал с аэропортом в Бирмингеме (Англия). Поезд состоит из 2 легких вагонов из стеклопластика вместимостью 40 пассажиров и следует с зазором 15 мм над путем со скоростью 40 км/ч. Поступательное движение осуществляется линейным электродвигателем. Поезд управляется ЭВМ без машиниста.

Перспективы развития магнитного транспорта связывают с возможностью использования сверхпроводящих магнитов, позволяющих резко снизить энергозатраты. Но и теперь при перевозках на расстояние 1–2 тыс. км магнитопоезда могут оказаться более эффективными, чем самолеты.

Поезд на магнитной подушке должен решать такие же проблемы, как и поезд на воздушной подушке: как эффективнее создать противодействие полю тяготения Земли, отказавшись от колеса, которое ограничивало увеличение скорости движения, и каким должен быть тяговый двигатель. Способ подвески и тип двигателя являются определяющими при разработке, проектировании и практическом воплощении скоростных бесколесных поездов вообще и поездов на магнитной подушке, в частности.

Главное достоинство поездов на магнитной подушке заключается в от-

сутствии вредного воздействия на окружающую среду: они не шумят, не загрязняют атмосферу, и было бы нелогичным в таких поездах в качестве тяговых использовать реактивные двигатели или двигатели с толкающим либо тянущим винтом. Поэтому для поездов на магнитной подушке (рисунок 9.10) разрабатываются двигатели, в которых механическое тяговое усилие возникает в результате взаимодействия магнитных и электрических полей. Созданное таким образом усилие может быть использовано и для подвешивания поезда над рельсовым полотном.

Рисунок 9.10 – Поезд с магнитным подвешиванием для высокоскоростных магистралей

Реализация этого взаимодействия на практике осуществляется в электрических двигателях постоянного и переменного тока. Принцип действия электрической машины постоянного тока основан на явлении электромагнитной индукции, открытом М. Фарадеем в 1841 г. Если замкнутый проводник вращать в постоянном магнитном поле, то в нем возникает переменная электродвижущая сила (ЭДС).

Работа электрического двигателя постоянного тока основана на законе Ампера, по которому магнитное поле с определенной силой действует на проводник с током. Следовательно, если внутри постоянного магнита поместить замкнутый проводник и пропустить через него электрический ток, то возникнет сила, которая заставит этот проводник вращаться. Первый двигатель постоянного тока, который мог быть использован для практических целей, был построен русским физиком и электротехником Б. С. Якоби в 1842 г. Вначале в двигателях использовались постоянные магниты, затем – электромагниты.

Активными элементами электрического двигателя постоянного тока, применяемого в настоящее время, являются обмотки статора и ротора (якоря), магнитные сердечники и коллектор. Магнитный сердечник статора имеет главный и дополнительные полюса. На главных полюсах есть обмотка возбуждения, которая и создает основное магнитное поле. Коллектор и щетки усложняют конструкцию и понижают надежность ее работы, их обслуживание требует больших затрат. Коллекторно-щеточный узел ограничивает скорость вращения двигателей постоянного тока значениями 50–52 м/с. Однако двигатели постоянного тока позволяют в широких пределах плавно и экономично регулировать угловую скорость. Поэтому они получили большое распространение на рельсовом и безрельсовом электрифицированном транспорте.

Использование такого двигателя в качестве тягового в высокоскоростных поездах на магнитной подушке возможно, если он будет выполнен в виде линейного двигателя, вытянутого вдоль рельсового полотна. Однако применение линейного двигателя постоянного тока с коллектором и механическим коммутатором в бесколесных поездах связано с большими материальными затратами на изготовление и обслуживание коллектора и ограничением скорости значениями 110–140 м/с из-за условий коммутации.

Возможности линейного двигателя постоянного тока могут быть существенно расширены, если переключение секций обмотки якоря осуществлять автоматически в зависимости от расположения полюсов индуктора. Такой двигатель называют автосинхронным.

В настоящее время и у нас в стране, и за рубежом много внимания уделяется разработке электродинамического принципа создания тягового усилия. Известны асинхронные и синхронные электрические двигатели, использующие этот принцип. В асинхронных электрических двигателях осуществляется взаимодействие магнитного поля, создаваемого переменным электрическим током в обмотках статора, с электрическим током, который генерируется в обмотках ротора.

Этот принцип стал использоваться в асинхронных электрических машинах после того, как в 1888 г. итальянский физик Г. Феррарис и сербский инженер Н. Тесла независимо друг от друга открыли явление вращающегося магнитного поля, которое создается при наложении двух или более переменных магнитных полей одинаковой частоты, но сдвинутых в пространстве по фазе.

Если по обмотке статора пустить трехфазный переменный ток, то возникает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с током, индуцируемым в обмотках ротора полем статора, создает механическое усилие, которое заставляет ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля. При этом скорость вращения ротора меньше скорости вращения поля статора, т. е. ротор по отношению к полю статора вращается асинхронно. Скорость вращения ротора зависит от скорости вращения магнитного поля статора и определяется частотой питающего тока и числом пар полюсов.

В зависимости от способа выполнения обмотки ротора различают асинхронные электродвигатели с контактными кольцами и короткозамкнутые. При пуске асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором возникает пусковой ток, величина которого в 4–7 раз превышает номинальный. Чтобы снизить пусковой ток, его включают на пониженное напряжение, а после запуска обмотку ротора асинхронного двигателя замыкают накоротко. Воздушный зазор у асинхронного двигателя должен быть возможно меньшим.

Принцип асинхронной электрической машины можно использовать для создания тягового усилия в бесколесных поездах. В этом случае статор двигателя, к которому подводится переменный трехфазный электрический ток, размещается в вагоне, а ротор – вдоль рельсового пути. Возникнет тяговое усилие, и плоский статор, а вместе с ним и поезд двинется вдоль плоского ротора. Такой двигатель получил название линейного асинхронного. Линейный асинхронный двигатель имеет большие преимущества при использовании в скоростных бесколесных поездах. У него нет ограничения по скорости, так как он не имеет вращающихся частей, которые при высоких скоростях могут быть разорваны центробежными силами, а, следовательно, не возникает и вибраций. Кроме того, сами вращающиеся части подвержены быстрому износу. Поезд с линейным асинхронным двигателем имеет хорошие динамические характеристики: так как масса его невелика, он быстро набирает скорость и легко тормозится, при этом рекуперируемая энергия возвращается в электрическую сеть.

Существует много вариантов конструкций линейного асинхронного двигателя. Один из них состоит в следующем: статор развертывается вдоль полотна (активный путь), а ротор, выполненный в виде алюминиевой шины, – в вагоне. Поезд становится легче, так как он не несет тяжелого статора, масса которого составляет 1/4 массы поезда; кроме того, отпадает необходимость передавать электроэнергию на экипаж, движущийся с высокой скоростью. Однако стоимость активного пути так высока, что приходится от этого варианта отказаться.

Другой вариант предусматривает, например, размещение в вагоне двух статоров, между которыми с зазорами 30–40 мм располагается алюминиевая шина, устанавливаемая на полотне. Это двусторонний линейный асинхронный двигатель с вертикальным расположением алюминиевой шины и статоров. Такая конструкция тягового двигателя очень усложняет устройство «стрелочных» переводов. Эта проблема легко решается применением одностороннего линейного асинхронного двигателя. В этом случае в вагоне в горизонтальном положении размещается один статор, а алюминиевая шина располагается на полотне. Для увеличения магнитной проводимости под нее можно положить стальной сердечник. Эта конструкция получила название «сандвич». Однако тяговое усилие одностороннего линейного асинхронного двигателя при прочих равных условиях вдвое меньше, чем двустороннего.

При использовании линейного асинхронного двигателя полотно дороги не подвержено температурным нагрузкам, так как при быстром движении поезда участки дороги, на которых происходит взаимодействие магнитного поля статора с электрическим током ротора, не успевают нагреваться. А статор нагревается теплом, которое выделяется протекающим в проводниках током. Нагревание статора – одна из самых серьезных проблем. Основное направление ее решения – использование сверхпроводников.

Явление сверхпроводимости, открытое в начале XX в. и получившее теоретическое обоснование 25 лет спустя, характеризуется полным отсутствием сопротивления току и, следовательно, тепловых потерь. Возникает оно в проводниках, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю (0 К= –273 °С).

Введенный в сверхпроводящую обмотку электромагнита электрический ток, практически не встречая сопротивления, будет циркулировать в ней продолжительное время. Например, через сверхпроводящие магниты, изготовленные в виде катушек размером 1,2х0,6 м, погруженных в жидкий гелий, пропускали ток силой 10 6 А. Он убывал в сутки на 1 %.

Очень важно найти сплавы, обладающие свойством сверхпроводимости при более высоких температурах. Удалось создать сверхпроводник из ниобия и германия с критической температурой (температурой, при которой сплав приобретает свойства сверхпроводника), равной 22,3 К. Такую температуру можно получить уже с помощью жидкого водорода, а не жидкого гелия, а это значительно проще и гораздо дешевле. Создание материалов, обладающих сверхпроводящими свойствами при комнатной температуре, что теоретически не исключается, привело бы к настоящей революции в науке и технике, в частности на транспорте.

Наряду с бесспорными достоинствами линейный асинхронный двигатель обладает и существенными недостатками. Дорого стоит его неподвижная часть, вытянутая вдоль пути. Увеличивается расход энергии, правда, снижаются расходы на ремонт и эксплуатацию дороги. КПД этих двигателей ниже, чем, например, КПД обычного тягового электродвигателя постоянного тока, у которого он равен 0,92: КПД линейного асинхронного двигателя с алюминиевым ротором составляет 0,88, со стальным ротором – 0,7.

Однако самые существенные недостатки линейных асинхронных двигателей – малый зазор между движущимися и неподвижными частями, который не обеспечивает безопасности движения поездов при высоких скоростях, и трудности, связанные с подводом тока к движущемуся поезду.

Эти недостатки заставляют обратиться к линейному синхронному двигателю.

В линейномсинхронном двигателеобмотка статора подключается к сети переменного тока, а обмотка ротора питается постоянным током. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора приводит к возникновению крутящего момента, под действием которого ротор вращается синхронно с вектором напряженности магнитного поля статора.

Для пуска синхронных электродвигателей используют: вспомогательный двигатель малой мощности, который разгоняет синхронный электродвигатель с отключенною нагрузкой; плавное увеличение частоты напряжения в статорной обмотке; вращающийся электромагнитный момент, который возникает в результате взаимодействия магнитных полей статора с полем тока, наведенного в пусковой обмотке или теле ротора. Последний способ, представляющий собой асинхронный способ пуска, получил наибольшее распространение.

В линейном синхронном двигателе неподвижная часть – статор – состоит из системы прямоугольных контуров, уложенных вдоль всего пути и питающихся от трехфазной сети. Подвижная часть двигателя – ротор – состоит из ряда одинаковых прямоугольных контуров, по которым протекают постоянные токи одинаковой силы и чередующегося направления.

Токи в статоре, сдвинутые друг относительно друга во времени и пространстве на 1/3 периода, создают магнитное поле, перемещающееся вдоль пути. Взаимодействуя с токами ротора, оно создает тяговое усилие, которое перемещает ротор вдоль рельсового полотна.

Линейный синхронный двигатель становится весьма эффективным в том случае, если обмотка ротора представляет собой сверхпроводящие электромагниты, которые способны создавать огромную намагничивающую силу при малых затратах электроэнергии. В этом случае расстояние между ротором и статором в линейном синхронном двигателе составляет десятые доли метра, что вполне достаточно для безопасного движения поезда при высоких скоростях. Следует отметить, что большое расстояние между подвижной и неподвижной частями линейного синхронного двигателя приводит к тому, что с обмотками ротора сцепляется сравнительно небольшая часть магнитного поля, создаваемого статором. Именно поэтому и требуются сильные токи, необходимые для создания достаточного тягового усилия. Так как сильные токи приводят к очень большим тепловым потерям в проводниках, то без решения проблемы сверхпроводимости линейный синхронный двигатель становится нереальным. Вследствие этого в разрабатываемых поездах с линейным синхронным двигателем предполагается, что обмотка его ротора будет выполнена из сверхпроводящих материалов.

Конструктивно линейные синхронные двигатели сложнее, чем асинхронные. При использовании в поездах синхронных двигателей острее стоит проблема защиты пассажиров от воздействия сильного магнитного поля.

При относительно малых скоростях движения (до 200 – 250 км/ч) благодаря простоте конструкции, возможности легкого пуска, останова и плавного изменения скорости предпочтение обычно отдается линейному асинхронному двигателю. При больших скоростях преимущества на стороне линейного синхронного двигателя. Линейные двигатели – основные двигатели поездов на магнитной подушке.

Для создания магнитной подушкииспользуются те же принципы, которые легли в основу разработки тяговых линейных двигателей. Самый простой способ – использование силы отталкивания одноименных или притягивания разноименных полюсов магнита. Еще в 50-х годах XX в. постоянные магниты были слабы и для создания в поездах магнитного подвешивания не пригодны. В последние годы благодаря появлению улучшенных магнитных материалов, например бариевых ферритов, в ряде стран начались разработки конструкций поездов, использующих для создания магнитной подушки постоянные магниты. Существуют проекты, в которых магнитная левитация достигается силой притяжения постоянных магнитов, размещенных в вагоне, к стальному рельсу; в других проектах магнитная подушка создается за счет отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов поезда и рельса.

Например, в Англии разрабатывается проект, по которому магнитная подушка создается керамическими магнитами, содержащими 90 % окиси железа, а также других окислов. Подъемная сила таких магнитов в 50 раз больше, чем стальных. Сила отталкивания керамических магнитов, уложенных на полотне дороги и размещенных в нижней части вагона, способна поднять вагон массой 5 т на высоту 25 мм.

Постоянные магниты можно заменить электромагнитами. В 1910 г. бельгийский монтер Э. Башле построил первую модель вагона на магнитной подвеске, использовав для этой цели электромагнит. Модель массой 50 кг не только парила в воздухе, но и развивала фантастическую по тем временам скорость 500 км/ч. Через четверть века немецкий инженер Кемпер построил другую модель вагона на магнитной подушке и, будучи более практичным, взял патент на изобретение. И в этой модели для создания магнитной подушки были использованы электромагниты. Однако электромагниты требуют системы стабилизации, которая, воздействуя на величину тока в их обмотке, поддерживает постоянный зазор между электромагнитом и поверхностью пути.

Наиболее эффективный способ создания магнитной левитации состоит в применении электродинамической магнитной подвески. Такие подвески работают в соответствии с уже знакомыми нам принципами действия асинхронной и синхронной электрических машин. В электродинамической магнитной подвеске, осуществляемой по принципу асинхронной электрической машины, происходит взаимодействие магнитного поля, создаваемого переменным электрическим током в обмотках статора, с электрическим током, который индуцируется в обмотках ротора. Так же как и в линейном асинхронном двигателе, экономичность этого способа существенно повышается, если электрический ток циркулирует в сверхпроводящей магнитной катушке.

Как работает маглев

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.

Чем поезда на магнитной подушке лучше обычных?

Люди всегда хотели быстро передвигаться, поэтому изобрели велосипеды, автомобили и самолеты. В мире уже существует гиперкар SSC Tuatara, который способен ездить со скоростью более 500 километров в час, однако он стоит баснословные 1,9 миллионов долларов — ездить по миру на таком роскошном автомобиле могут себе позволить только единицы. Самыми быстрыми и доступными наземными транспортными средствами на данный момент являются поезда. Любой желающий может купить билет за несколько тысяч рублей и отправиться в путь длиной в сотни и тысячи километров. Самыми быстрыми из них считаются маглевы, которые представляют собой поезда на магнитной подушке. В процессе движения они не касаются рельс, то есть на них не воздействует сила трения — их тормозит разве что сопротивление воздуха. Благодаря этому, они могут разгоняться до скорости более 400 километров. Звучит круто, так почему бы не заменить все обычные поезда маглевами? Этому есть веские причины, среди которых числится опасность для людей.

Однажды поезд Transrapid 08 стал причиной катастрофы, из-за чего у людей ухудшилось мнение о маглевах

Как работают маглевы?

Вы уже могли понять по термину «магнитная подушка», маглевы держатся в воздухе и движутся за счет электромагнитного поля. Огромные магниты имеются как на поездах, так и на путях, по которым они ездят — за счет отталкивания одинаковых магнитных полюсов конструкция левитирует, а притягивание разных магнитных полюсов дает возможность быстро двигаться. Поскольку для поддержания огромных конструкций в воздухе и тем более быстрого движения нужно мощное магнитное поле, технология предусматривает использование очень тяжелых магнитов. Так что строить пути для движения маглевов очень сложно.

Работающий маглев в Шанхае

Подробнее о том, как работают маглевы, вы можете узнать в этом материале.

Преимущества маглевов перед поездами

Самым очевидным достоинством поездов на магнитной подушке против обычных является высокая скорость движения. Учитывая, что во время езды не возникает трения с рельсами, а обтекаемая форма сводит к минимуму аэродинамическое сопротивление, маглевы могут ездить так же быстро, как летают самолеты. Для справки, пассажирские летательные средства передвигаются со скоростью от 600 до 900 километров в час. Как минимум до нижнего показателя маглевы вполне могут разогнаться, вот доказательство.

Считается, что за 10 минут на маглеве можно преодолеть несколько десятков километров

Однако, у них есть масса других плюсов. Например, прокладывать колею для маглевов дешевле — один километр обходится примерно 18 миллионов долларов, тогда как такой же отрезок пути метро стоит около 120 миллионов долларов. Немаловажным плюсом также является то, что они потребляют меньше энергии, чем автомобили и самолеты. Отсутствие трения деталей делает маглевы долговечными и тихими во время работы.

Маглевы отличаются большой долговечностью

Минусы поездов на магнитной подушке

Само собой разумеется, технология не лишена минусов. Самым главным из них можно считать то, что проложенные для маглевов рельсы совершенно непригодны для других видов транспорта. Вдобавок к этому, строительство конструкций с тяжелым магнитами приводит к электромагнитному загрязнению — считается, что магнитные волны вредят здоровью человека и мешает радиоастрономии. Последний термин означает раздел астрономии, в рамках которого ученые изучают космические объекты путем анализа их электромагнитного излучения.

Электромагнитное загрязнение вредит не только людям, но и природе в целом

Самая страшная катастрофа с маглевом

Плюсов у маглевов гораздо больше, чем минусов — почему бы полностью не заменить ими поезда? К сожалению, горький опыт показывает, что высоких скоростей для того, чтобы технология стала массовой, недостаточно.

Первой страной, которая решилась протестировать поезда на магнитной подушке, стала Германия. В 1979 году, на территории немецкого района Эмсланд, был построен испытательный центр для проведения заездов поезда компании Transrapid. Они прошли неплохо, поэтому в 1984 году была проложена 31,5-километровая трасса, которая позволила поездам ездить со скоростью до 420 километров в час.

Маглев Transrapid 08

На протяжении последующих лет жители Германии могли быстро передвигаться между коммунами Дерпен и Латен, но в 2006 году возникла большая трагедия — из-за сбоя в сигнализации, поезд Transrapid 08 на скорости 170 километров в час врезался в вагон ремонтной службы. В результате этого происшествия погибло 21 пассажиров, а 10 из них были серьезно ранены. В 2011 году срок действия лицензии Transrapid истек, из-за чего дорогу пришлось закрыть.

Авария Transrapid 08 в Эмсланде

Год спустя правительство Германии решило демонтировать скоростной участок в Эмсланде. Однако, даже в 2016 году часть бетонных конструкций все еще стояла на месте. С места не сдвинулся и сам поезд на магнитной подушке — скорее всего, до него никому нет дела. Считается, что эта картина отлично показывает, что далеко не все технологии, какими бы крутыми они ни были, обретают массовый успех.

Маглев в Эмсланде все еще стоит на месте

А вы подписаны на наш канал в Дзене? Там вы найдете статьи, которые не видели на нашем сайте.

Из-за высокой скорости движения маглевы считаются опасными для людей. Их не так много, но они существуют до сих пор — сильнее всего они развиваются в Германии, Японии, Китае и Южной Корее. Но полностью заменить ими поезда никто не решается из-за наличия упомянутых минусов и опасности.

Наши соцсети

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Лонгриды для вас

Android 4.2 не принесла с собой ни нового «сладкого имени», ни существенных изменений. Она осталась Jelly Bean. Google продолжала совершенствовать свою мобил…

Мы ежедневно пользуемся деньгами, но знаем ли мы, как они изготавливаются? �� Сейчас все расскажем: кто этим занимается, сколько это стоит, какие технологии защищают купюры от копирования и так далее.

Марсианский вертолет Ingenuity был разработан человеком, который родился в Индии и с самого детства хотел работать в NASA. �� За свою карьеру мужчина принял участие в создании многих марсоходов и других космических аппаратов. Рассказываем, как он смог войти в историю науки.