Маглев пойыздары болашақтың көлігі ме? Маглев пойызы қалай жұмыс істейді?

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Адамзат алғашқы паровоздарды ойлап тапқан сәттен бері екі жүз жылдан астам уақыт өтті. Дегенмен, электр энергиясы мен дизельдік отынның қуатын пайдалана отырып, жолаушылар мен ауыр жүктерді тасымалдайтын жерүсті теміржол көлігі әлі де кең таралған.

Осы жылдар бойы инженерлер мен өнертапқыштар қозғалыстың балама жолдарын жасау үшін белсенді түрде жұмыс істегенін айта кеткен жөн. Олардың жұмысының нәтижесі магнитті жастықшалардағы пойыздар болды.

Пайдалану тарихы

Магниттік жастықтарда пойыздар жасау идеясының өзі ХХ ғасырдың басында белсенді түрде дамыды. Алайда, ол кезде бірқатар себептерге байланысты бұл жобаны жүзеге асыру мүмкін болмады. Мұндай пойызды жасау тек 1969 жылы ғана басталды. Дәл сол кезде Германия Федеративтік Республикасының аумағында магниттік жол төселді, оның бойымен жаңа көлік өтуі керек, ол кейінірек маглев пойызы деп аталды. Ол 1971 жылы іске қосылды. Transrapid-02 деп аталатын алғашқы маглев пойызы магнитті жол бойымен өтті.

Бір қызығы, неміс инженерлері 1934 жылы магниттік ұшақтың өнертабысын растайтын патент алған ғалым Герман Кемпер қалдырған жазбалар негізінде баламалы көлік жасады.

"Transrapid-02" өте жылдам деп атауға болмайды. Ол сағатына 90 шақырым жылдамдықпен қозғала алатын. Оның сыйымдылығы да төмен болды - тек төрт адам.

1979 жылы неғұрлым жетілдірілген маглев үлгісі жасалды. «Трансрапид-05» деп аталатын бұл пойыз қазірдің өзінде алпыс сегіз жолаушыны тасымалдай алды. Ол ұзындығы 908 метр болатын Гамбург қаласында орналасқан сызық бойымен қозғалды. Бұл пойыздың максималды жылдамдығы сағатына жетпіс бес шақырым болды.

Сол 1979 жылы Жапонияда тағы бір маглев үлгісі шығарылды. Ол «ML-500» деп аталды. Магниттік жастықтағы жапон пойызы сағатына бес жүз он жеті шақырымға дейін жылдамдықты дамытты.

Бәсекеге қабілеттілік

Магниттік жастық пойыздарының дами алатын жылдамдығын ұшақтардың жылдамдығымен салыстыруға болады. Осыған байланысты көліктің бұл түрі мың шақырымға дейінгі қашықтықта жұмыс істейтін әуе бағыттарына елеулі бәсекелес бола алады. Маглевтердің кең таралуына олардың дәстүрлі темір жол беткейлерінде қозғала алмайтындығы кедергі келтіреді. Магниттік жастықтағы пойыздарға арнайы магистральдар салу керек. Ал бұл үлкен капиталды инвестициялауды талап етеді. Сондай-ақ маглевтер үшін жасалған магнит өрісі теріс әсер етуі мүмкін деп саналадыадам ағзасына, бұл жүргізушінің және осындай бағытқа жақын орналасқан өңір тұрғындарының денсаулығына кері әсер етеді.

Жұмыс принципі

Магниттік жастықты пойыздар көліктің ерекше түрі болып табылады. Қозғалыс кезінде маглев темір жолдың үстіне тиіп кетпей қалықтап жүретін сияқты. Бұл көлік жасанды түрде жасалған магнит өрісінің күшімен басқарылатындығына байланысты. Маглевтің қозғалысы кезінде үйкеліс болмайды. Тежеу күші аэродинамикалық кедергі.

Бұл қалай жұмыс істейді? Әрқайсымыз магниттердің негізгі қасиеттері туралы алтыншы сыныптағы физика сабақтарынан білеміз. Егер екі магнитті солтүстік полюстерімен біріктірсе, олар бір-бірін итереді. Магниттік жастық деп аталатын жастық жасалады. Әртүрлі полюстерді қосқанда магниттер бір-біріне тартылады. Бұл өте қарапайым принцип рельстерден елеусіз қашықтықта ауада сырғып өтетін маглев пойызының қозғалысының негізінде жатыр.

Қазір екі технология әзірленді, оның көмегімен магниттік жастық немесе суспензия іске қосылады. Үшіншісі эксперименттік және тек қағазда бар.

Электромагниттік суспензия

Бұл технология EMS деп аталады. Ол уақыт өте келе өзгеретін электромагниттік өрістің күшіне негізделген. Ол маглевтің левитациясын (ауаның көтерілуін) тудырады. Бұл жағдайда пойыздың қозғалысы үшін Т-тәрізді рельстер қажет, олардан жасалғанөткізгіш (әдетте металдан жасалған). Осылайша жүйенің жұмысы кәдімгі теміржолға ұқсайды. Дегенмен, пойызда дөңгелек жұптарының орнына тірек және бағыттаушы магниттер орнатылған. Олар T-тәрізді тордың шетінде орналасқан ферромагниттік статорларға параллель орналасқан.

EMS технологиясының негізгі кемшілігі - статор мен магниттер арасындағы қашықтықты бақылау қажеттілігі. Және бұл көптеген факторларға, соның ішінде электромагниттік әсерлесудің тұрақсыз сипатына байланысты болғанына қарамастан. Пойыз кенет тоқтап қалмас үшін оған арнайы батареялар орнатылған. Олар тірек магниттеріне орнатылған сызықтық генераторларды қайта зарядтай алады және осылайша ұзақ уақыт бойы левитация процесін сақтай алады.

EMS негізіндегі пойыздар төмен жылдамдықтағы синхронды сызықты қозғалтқышпен тежеледі. Ол тірек магниттермен, сондай-ақ маглев қозғалатын жол бөлігімен ұсынылған. Композицияның жылдамдығы мен итеруін генерацияланған айнымалы токтың жиілігі мен күшін өзгерту арқылы басқаруға болады. Баяулау үшін магниттік толқындардың бағытын өзгертіңіз.

Электродинамикалық суспензия

Маглевтің қозғалысы екі өріс әрекеттескенде пайда болатын технология бар. Олардың бірі трассада, екіншісі пойыздың бортында жасалған. Бұл технология ЭСҚ деп аталады. Оның негізінде JR – Маглев жапондық маглев пойызы салынды.

Бұл жүйенің EMS жүйесінен кейбір айырмашылықтары баркәдімгі магниттер, оларға электр тогы қуат берілгенде ғана катушкалардан беріледі.

ЭСҚ технологиясы тұрақты электр қуатын беруді білдіреді. Бұл қуат көзі өшірілген болса да орын алады. Мұндай жүйенің катушкаларында криогенді салқындату орнатылған, бұл электр қуатын айтарлықтай үнемдейді.

ESS технологиясының артықшылықтары мен кемшіліктері

Электродинамикалық суспензияда жұмыс істейтін жүйенің оң жағы - оның тұрақтылығы. Тіпті магниттер мен кенептер арасындағы қашықтықтың аздап қысқаруы немесе ұлғаюы тебілу және тарту күштерімен реттеледі. Бұл жүйенің өзгермеген күйде болуына мүмкіндік береді. Бұл технологиямен басқару электроникасын орнатудың қажеті жоқ. Интернет пен магниттер арасындағы қашықтықты реттейтін құрылғылардың қажеті жоқ.

EDS технологиясының кейбір кемшіліктері бар. Осылайша, композицияны көтеру үшін жеткілікті күш жоғары жылдамдықта ғана пайда болуы мүмкін. Сондықтан маглевтер дөңгелектермен жабдықталған. Олар сағатына жүз шақырымға дейінгі жылдамдықпен қозғалысын қамтамасыз етеді. Бұл технологияның тағы бір кемшілігі - төмен жылдамдықта итеруші магниттердің артқы және алдыңғы жағында пайда болатын үйкеліс күші.

Жолаушыларға арналған бөлімдегі күшті магнит өрісіне байланысты арнайы қорғаныс орнату қажет. Әйтпесе, кардиостимуляторы бар адамға жол жүруге рұқсат етілмейді. Магниттік сақтау құралдары (несие карталары және HDD) үшін де қорғаныс қажет.

Әзірленгентехнология

Қазіргі уақытта тек қағаз жүзінде бар үшінші жүйе - EDS нұсқасында белсендіру үшін энергияны қажет етпейтін тұрақты магниттерді пайдалану. Соңғы уақытқа дейін бұл мүмкін емес деп есептелді. Зерттеушілер тұрақты магниттерде пойыздың көтерілуіне себеп болатын мұндай күш жоқ деп есептеді. Дегенмен, бұл мәселенің алдын алды. Оны шешу үшін магниттер Хальбах массивіне орналастырылды. Мұндай орналасу магнит өрісінің массивтің астында емес, оның үстінде пайда болуына әкеледі. Бұл тіпті сағатына шамамен бес шақырым жылдамдықпен пойыздың көтерілуін сақтауға көмектеседі.

Бұл жоба әлі іс жүзінде іске асырылған жоқ. Бұл тұрақты магниттерден жасалған массивтердің жоғары құнына байланысты.

Маглевтердің қадір-қасиеті

Маглев пойыздарының ең тартымды жағы - маглевтерге болашақта тіпті реактивті ұшақтармен бәсекелесуге мүмкіндік беретін жоғары жылдамдыққа жету перспективасы. Көліктің бұл түрі электр энергиясын тұтыну тұрғысынан айтарлықтай үнемді. Оны пайдалануға кететін шығын да аз. Бұл үйкелістің болмауына байланысты мүмкін болады. Маглевтердің төмен шуы да қуантады, бұл экологиялық жағдайға оң әсер етеді.

Кемшіліктер

Маглевтердің кемшілігі - оларды жасау үшін тым көп қажет. Жолдарды жөндеуге кететін шығын да көп. Сонымен қатар, қарастырылған көлік түрі күрделі жолдар жүйесін және өте дәлді талап етедікенеп пен магниттер арасындағы қашықтықты басқаратын құрылғылар.

Жобаны Берлинде жүзеге асыру

Германияның астанасында 1980 жылдары M-Bahn деп аталатын алғашқы маглев жүйесінің ашылуы болды. Кенептің ұзындығы 1,6 км болды. Демалыс күндері үш метро станциясының арасында маглев пойызы жүрді. Жолаушыларға жол жүру тегін болды. Берлин қабырғасы құлағаннан кейін қала халқы екі есеге жуық өсті. Ол жоғары жолаушылар ағынын қамтамасыз ету мүмкіндігі бар көлік желілерін құруды талап етті. Сондықтан 1991 жылы магниттік кенеп бөлшектеліп, оның орнына метро құрылысы басталды.

Бирмингем

Осы неміс қаласында 1984 жылдан 1995 жылға дейін төмен жылдамдықты маглев қосылды. әуежай және теміржол вокзалы. Магниттік жолдың ұзындығы небәрі 600 м болды.

Жол он жыл жұмыс істеп, жолаушылардан орын алған қолайсыздықтар туралы көптеген шағымдар салдарынан жабылды. Кейіннен монорельс осы бөлімдегі маглевті ауыстырды.

Шанхай

Берлиндегі алғашқы магниттік жолды немістің Transrapid компаниясы салған. Жобаның сәтсіздігі әзірлеушілерге кедергі болмады. Олар зерттеу жұмыстарын жалғастырып, Қытай үкіметінен тапсырыс алып, елде маглев жолын салуға шешім қабылдады. Бұл жоғары жылдамдықты (450 км/сағ дейін) бағыт Шанхай мен Пудун әуежайын байланыстырады. Ұзындығы 30 км жол 2002 жылы ашылған. Болашақ жоспарларға оны 175 км-ге дейін ұзарту кіреді.

Жапония

Бұл елде 2005 жылы көрме өттіЭкспо-2005. Оның ашылуымен ұзындығы 9 шақырым болатын магнитті жол пайдалануға берілді. Желіде тоғыз станция бар. Маглев көрме өтетін орынға іргелес аумаққа қызмет көрсетеді.

Маглевтер болашақтың көлігі болып саналады. Қазірдің өзінде 2025 жылы Жапония сияқты елде жаңа супермагистраль ашу жоспарлануда. Маглев пойызы жолаушыларды Токиодан аралдың орталық бөлігінің аудандарының біріне жеткізеді. Оның жылдамдығы 500 км/сағ болады. Жобаны жүзеге асыру үшін шамамен қырық бес миллиард доллар қажет.

Ресей

Жүйрек пойызын құруды Ресей темір жолдары да жоспарлап отыр. 2030 жылға қарай Ресейдегі маглев Мәскеу мен Владивостокты байланыстырады. Жолаушылар 9300 шақырым жолды 20 сағатта еңсереді. Маглев пойызының жылдамдығы сағатына бес жүз шақырымға дейін жетеді.