Annak ellenére, hogy több mint kétszáz év telt el az első gőzmozdonyok megalkotása óta, az emberiség még mindig nem áll készen arra, hogy teljesen felhagyjon a dízel üzemanyag, a gőzerő és a villamos energia felhasználásával, mint mozgásra képes hajtóerővel. nehéz rakományés az utasok.

Azonban, mint maga is érti, a mérnökök-feltalálók mind ez ideig nem voltak teljesen tétlenek, és gondolati munkájuk eredménye a alternatív módokon vasúti szállítás.

A vonatok elektromágneses párnán való megjelenésének története

Maga az ötlet, hogy egy vonatot mágneses párnán mozgassunk, nem annyira új. A feltalálók először a 20. század elején kezdtek el gondolkodni egy ilyen gördülőállomány létrehozásán, azonban számos okból kifolyólag ennek a projektnek a megvalósítása hosszú ideig nem valósult meg.

Csak 1969-re, az akkori Német Szövetségi Köztársaság területén kezdtek el gyártani egy hasonló, később maglev névre keresztelt vonatot, és fektették le a mágneses pályát. Az első "Transrapid-02" nevű maglev indítása két évvel később történt.

Érdekes tény, hogy a maglev gyártása során a német mérnökök Hermann Kemper tudós feljegyzéseire támaszkodtak, aki 1934-ben szabadalmat kapott egy mágneses sík létrehozására. Az első "Tranrapid-02" maglev nem nevezhető nagy sebességűnek, mivel csak 90 km / h sebességet fejlesztett ki. A kapacitása is nagyon alacsony volt: mindössze négy fő.

A következő, 1979-ben megalkotott maglev modell, a „Transrapid-05” már 68 utas befogadására alkalmas, és Hamburg városának 908 m hosszú utasvonala mentén 75 km / h sebességgel mozgott.

Transrapid-05

Ugyanakkor, a kontinens másik oldalán, Japánban, ugyanabban az 1979-ben, megjelent az ML-500 típusú maglev, amely akár 517 km / h sebességre is képes.

Mi az a maglev és hogyan működik?

A maglev (vagy egyszerűen csak egy maglev vonat) egyfajta szállítási mód, amelyet egy mágneses mező ereje irányít és hajt. Ugyanakkor a maglev nem érinti a vasúti pályát, hanem „levitál” felette, egy mesterségesen létrehozott mágneses tér által tartva. Ebben az esetben a súrlódás kizárt, csak az aerodinamikai ellenállás működik fékezőerőként.

A jövőben a rövid távú útvonalakon a maglev komolyan versenyezhet a légi közlekedéssel, mivel képes nagyon nagy mozgási sebességet kifejleszteni. A maglevek széles körű elterjedését a mai napig nagyban hátráltatja, hogy hagyományos vasúti főfelületen nem használhatók. A Maglev csak speciálisan épített mágneses vezetéken tud mozogni, ami nagyon nagy beruházást igényel.

Azt is gondolják, hogy a mágneses szállítás hátrányosan befolyásolhatja a járművezetők testét és a mágneses útvonalakhoz közeli régiók lakosait.

A maglevek előnyei

A maglevek előnyei közé tartozik a nagy sebesség elérésének óriási lehetősége, amely még a sugárhajtású repülőgépekkel is felveszi a versenyt. Ezenkívül a maglev meglehetősen gazdaságos a közlekedési áramfogyasztás szempontjából. Ezenkívül gyakorlatilag nincs súrlódás az alkatrészek között, ami jelentősen csökkentheti az üzemeltetési költségek szintjét.

Kétségtelenül Shanghai Maglev- Sanghaj és egész Kína egyik látványossága. Ez a világ első kereskedelmi mágneses vasútja, és 2004 januárjában állították üzembe.

Most ez a 30 kilométeres vonal kapcsolódik a sanghaji Long "yang Lu metróállomáshoz. Ezt a távolságot egy mágnespárnás vonat kevesebb mint 8 perc alatt teszi meg. Összehasonlításképpen, ha elmegy mellette, 40 percet vesz igénybe.

Egy ilyen vonaton legalább kétszer kell menni - egyszer figyelni a sebességjelzőt, amikor eléri a maximumot, máskor pedig az ablakból gyönyörködve a kilátásban 🙂

A Shanghai Maglev aszerint épült német technológia. Ezen a területen főként Japánban és Németországban folynak aktív fejlesztések.

Mágneses párna. Hogyan működik?

A Maglev a rövidítése mágneses lebegés(magnetig levitation, angol nyelven), vagyis úgy tűnik, hogy a vonat erős elektromágneses tér hatására lebeg az útalap felett.

Az elektronikusan vezérelt elektromágnesek (1) minden autó aljára vannak rögzítve egy acél hevederhez (4). Ezenkívül a mágnesek a speciális sín (2) alján találhatók. Amikor a mágnesek kölcsönhatásba lépnek, a vonat egy centiméterrel a sín fölött lóg. Vannak mágnesek is, amelyek az oldalirányú beállításért felelősek (3). A pálya mentén lefektetett tekercs mágneses mezőt hoz létre, amely mozgásba hozza a vonatot.

A vonat sofőr nélkül közlekedik. Az irányítás a vezérlőközpontból, számítógépek segítségével történik. Az irányítóközpontból csak azt a szakaszt látják el elektromos árammal, amelyen a vonat éppen halad. Fékezésnél a mágneses tér megváltoztatja a vektorát.

Előnyök és hátrányok

– Ha valaki közületek úgy dönt, hogy tornyot épít, nem ül le először, és kiszámolja az összes költséget, hátha van elég pénze a befejezéshez? ( , Lukács 14. fejezet, 28. vers)

Ezek a szavak tartalmazzák az egyik okot, amiért nem mindenhol készültek ilyen vonatok.

Egy speciális mérőmű építése és karbantartása költséges. Például a sanghaji Maglev építését tovább bonyolították a vizes élőhelyek. Az útvonal minden támasza egy speciális betonpárnára van lefektetve, amely a sziklás alapon nyugszik. Egyes helyeken egy ilyen párna vastagsága eléri a 85 métert! Ennek eredményeként a mágneses út ezen 30 km-e 10 milliárd jüanba került.

Ráadásul ezen az úton más járművek már nem engedhetők be. Ez különbözteti meg a nagysebességű vonatokhoz épített vágányoktól – a normál vonatok továbbra is közlekedhetnek rajtuk.

Most a kellemesről. A Maglev fő előnye természetesen az azonos sebesség. Az indulás után rövid időn belül a vonat 430 km/órás sebességre gyorsul.

Viszonylag alacsony energiafogyasztás - többszörösen kevesebb, mint egy autóé vagy repülőgépé. Ennek megfelelően kevésbé károsítja a környezetet.

Mivel az alkatrészek súrlódása jelentősen csökken, egy ilyen vonat üzemeltetési költségei is alacsonyabbak.

Az elvégzett tesztek kimutatták, hogy a vonatban a mágneses tér még a hagyományos vonatoknál is gyengébb. Eszközök, erős mágnesek nem veszélyesek az utasokra, beleértve az elektronikus szívritmus-szabályozóval rendelkezőket is.

Áramkimaradás esetén akkumulátorokat szerelnek be a vonatba, amelyeken speciális fékek működnek. Fordított vektor mágneses teret hoznak létre, és a vonat sebessége 10 km/h-ra csökken, végül a vonat megáll és a sínekre esik.

A Shanghai Maglev jövője

Most a maglev út hossza 30 km. Ismeretes, hogy a vonalat egy másik sanghaji repülőtérre kívánják kiterjeszteni - Hongqiao-ra, amely attól nyugatra található. Aztán kiterjeszti az utat délnyugatra Hangzhou felé. Ennek eredményeként az út hossza 175 km lenne. Egyelőre azonban a projekt 2014-ig be van fagyasztva. 2010 óta nagysebességű vasút köti össze Sanghajt Hangzhouval. Hogy a Maglev meghosszabbítására vonatkozó tervek megvalósulnak-e - az idő eldönti.

Tudtad, Mi a hamis a "fizikai vákuum" fogalmában?

fizikai vákuum - a relativisztikus kvantumfizika fogalma, amivel egy kvantált mező legalacsonyabb (alap)energiájú állapotát értik, amelynek nulla impulzusa, szögimpulzusa és egyéb kvantumszámai vannak. A relativisztikus teoretikusok a fizikai vákuumot az anyagtól teljesen mentes térnek nevezik, amelyet egy mérhetetlen, ezért csak képzeletbeli mező tölt meg. Az ilyen állapot a relativisták szerint nem abszolút űr, hanem néhány fantom (virtuális) részecskével kitöltött tér. A relativisztikus kvantumtérelmélet azt állítja, hogy a Heisenberg-féle bizonytalansági elvnek megfelelően a fizikai vákuumban folyamatosan születnek és tűnnek el virtuális részecskék, vagyis látszólagos (kinek látszólag?) részecskék: a mezők ún. nullponti oszcillációi. előfordul. A fizikai vákuum virtuális részecskéinek, tehát magának, értelemszerűen nincs vonatkoztatási kerete, mert különben sérülne az Einstein-féle relativitáselv, amelyen a relativitáselmélet alapul (vagyis abszolút mérés). rendszer lehetővé válna a fizikai vákuum részecskéiből való hivatkozással, ami viszont egyértelműen cáfolná a relativitás elvét, amelyre az SRT épül). Így a fizikai vákuum és részecskéi nem a fizikai világ elemei, hanem csak a relativitáselmélet olyan elemei, amelyek nem léteznek való Világ, de csak relativisztikus képletekben, sértve az okság elvét (ok nélkül jelennek meg és tűnnek el), az objektivitás elvét (a virtuális részecskék a teoretikus vágyától függően tekinthetők létezőnek vagy nem létezőnek), az elvet. a tényleges mérhetőség (nem megfigyelhető, nincs saját ISO ).

Amikor egyik vagy másik fizikus a „fizikai vákuum” fogalmát használja, vagy nem érti ennek a kifejezésnek a képtelenségét, vagy ravasz, mivel a relativisztikus ideológia rejtett vagy nyilvánvaló híve.

Ennek a fogalomnak a képtelenségét a legkönnyebb megérteni, ha utalunk előfordulásának eredetére. Paul Dirac született az 1930-as években, amikor világossá vált, hogy az éter tagadása tiszta, ahogy a nagy matematikus tette, de a középszerű fizikus, Henri Poincaré már nem lehetséges. Ennek túl sok tény mond ellent.

A relativizmus védelmére Paul Dirac bevezette a negatív energia afizikai és logikátlan fogalmát, majd a két egymást vákuumban kompenzáló – pozitív és negatív – energia „tengerének”, valamint az egymást kompenzáló részecskék „tengerének” létezését. - virtuális (vagyis látszólagos) elektronok és pozitronok vákuumban.

• A mágneses levitációs vonatok nagyobb sebességre képesek, mint a hagyományos vonatok.
• A mágneses levitációs vonatok kevesebb zajt keltenek, mint a hagyományos vonatok.
• A mágneses levitációs vonatok csökkentik az utasok utazási idejét.
• A mágneses levitációs vonatok olyan elektromos energiaforrásokat használnak, amelyek kisebb mértékben szennyezik a légkört.

A maglev vonatok hátrányai

• A Maglev vonatok drágábbak, mint a hagyományos vonatok.
• A mágneses levitációs vonatok speciális személyzeti képzést igényelnek.
• A szupravezető maglev vonatokat levitáció létrehozására használják erős elektromágnesek a sínre szerelve. Ebben az esetben az a feladat, hogy megvédjék az utasokat az erős mágneses mezők hatásaitól.
• A váratlan feszültségcsökkenés miatt a szupravezető maglev vonat kocsijai a sínre süllyednek. Nagy sebességnél ez veszélyes lehet (az Inductrack vonatokon ez nem probléma, mivel a vonat kerekei lehetővé teszik, hogy az autók teljesen megálljanak).
• Egy erős oldalirányú széllökés megzavarhatja a maglev vonat működését azáltal, hogy eltolja a kocsikat, és érintkezésbe kerül a sínnel. A sínen lévő hó vagy jég is problémákat okozhat.

Kérdés

Hogyan lehet elszigetelni az utasokat az erős mágneses mezőktől egy szupravezető mágneses párnákkal szerelt vonatban?

Válasz

A kocsik vagy legalább a rekeszek készülhetnek ferromágneses anyagból (például acélból), amely blokkolja a mágneses indukciós vezetékeket. Sajnos az acél sokkal nehezebb, mint a vonatépítésben általánosan használt alumínium. Az alumínium nem ferromágneses, és nem nyújt védelmet a mágneses mezőkkel szemben, kivéve, ha nagyfeszültségű áramot alkalmaznak rá, ami potenciálisan veszélyes az utasokra.

Kérdés

Egy maglev vonat le fog győzni egy meredek dombot vagy hegyet? Nem gördül le a lejtőn, és nem marad a völgyben, ha nincs súrlódás, ami megállítaná?

Válasz

A maglev szerelvényekben használt lineáris indukciós motorok többre képesek ilyen vonatokat emelni meredek lejtők mint a hagyományos vonatok. Sőt, a lineáris indukciós motorok hátrameneti fékezésre kapcsolnak, megakadályozva, hogy a vonat leguruljon a gravitáció ellenében.

Több mint kétszáz év telt el azóta, hogy az emberiség feltalálta az első gőzmozdonyokat. Mindeddig azonban meglehetősen elterjedt volt a vasúti szárazföldi szállítás, amely utasokat szállít, valamint villamos energiát és gázolajat használ.

Érdemes elmondani, hogy a mérnökök és feltalálók ezekben az években aktívan dolgoztak alternatív mozgási módok kidolgozásán. Munkájuk eredményeként mágneses párnákon szereltek vonatokat.

Megjelenés története

A vonatok mágneses párnákon való létrehozásának gondolatát a huszadik század elején aktívan fejlesztették. Ezt a projektet azonban akkoriban több okból sem lehetett megvalósítani. Egy ilyen vonat gyártása csak 1969-ben kezdődött. Ekkor a Német Szövetségi Köztársaság területén mágneses vágányt fektettek le, amelyen egy új járműnek kellett elhaladnia, amelyet később maglev vonatnak neveztek el. 1971-ben indították útjára. Az első maglev vonat, Transrapid-02 néven haladt el a mágneses pályán.

Érdekes tény, hogy a német mérnökök Hermann Kemper tudós feljegyzései alapján készítettek egy alternatív járművet, aki 1934-ben kapott szabadalmat, amely megerősítette a mágneses sík feltalálását.

A "Transrapid-02" aligha nevezhető nagyon gyorsnak. Maximum 90 kilométeres óránkénti sebességgel tudott haladni. Kapacitása is alacsony volt – mindössze négy ember.

1979-ben egy fejlettebb maglev modellt hoztak létre. a „Transrapid-05” nevet viselve már hatvannyolc utast szállíthatott. A Hamburg városában található vonal mentén haladt, amelynek hossza 908 méter volt. amelyet ez a vonat kifejlesztett, hetvenöt kilométer per óra volt.

Ugyanebben az 1979-ben egy másik maglev modell is megjelent Japánban. ML-500-nak hívták. mágneses párnán akár ötszáztizenhét kilométeres óránkénti sebességet fejlesztett ki.

Versenyképesség

Összehasonlítható a mágneses párnákon közlekedő vonatok sebessége, e tekintetben ez a közlekedési mód komoly vetélytársává válhat azoknak a légi útvonalaknak, amelyek akár ezer kilométeres távolságban közlekednek. A maglevek széleskörű elterjedését hátráltatja, hogy a hagyományos vasúti felületeken nem tudnak mozogni. A mágneses párnákon álló vonatoknak speciális autópályákat kell építeniük. Ez pedig nagy tőkebefektetést igényel. Azt is gondolják, hogy a maglevek számára létrehozott anyagok negatívan befolyásolhatják az emberi testet, ami hátrányosan érinti a járművezető és az ilyen útvonal közelében található régiók lakóinak egészségét.

Működés elve

A mágneses párnákon közlekedő vonatok különleges közlekedési módot jelentenek. Mozgás közben úgy tűnik, hogy a maglev a vasúti sínek felett lebeg anélkül, hogy megérintené. Ez annak köszönhető, hogy a járművet egy mesterségesen létrehozott mágneses tér ereje vezérli. A maglev mozgása során nincs súrlódás. A fékerő aerodinamikai ellenállás.

Hogyan működik? Mindannyian ismerjük a mágnesek alapvető tulajdonságait a hatodik osztályos fizikaórákról. Ha két mágnest az északi pólusukkal összehozunk, akkor taszítják egymást. Egy úgynevezett mágneses párna jön létre. Különböző pólusok összekapcsolásakor a mágnesek vonzzák egymást. Ez a meglehetősen egyszerű elv egy maglev vonat mozgásának hátterében áll, amely szó szerint a sínektől jelentéktelen távolságra siklik a levegőben.

Jelenleg már két olyan technológiát fejlesztettek ki, amelyek segítségével mágneses párnát vagy felfüggesztést aktiválnak. A harmadik kísérleti jellegű, és csak papíron létezik.

Elektromágneses felfüggesztés

Ezt a technológiát EMS-nek hívják. Az elektromágneses tér erősségén alapul, amely idővel változik. A maglev levitációját (levegőben való emelkedését) okozza. A vonathoz ez az eset T-alakú sínek szükségesek, amelyek vezetőből (általában fémből) készülnek. Ily módon a rendszer működése hasonló a hagyományos vasútéhoz. A vonatban azonban kerékpárok helyett tartó- és vezetőmágneseket szerelnek fel. Párhuzamosan helyezkednek el a ferromágneses állórészekkel, amelyek a T alakú szalag széle mentén helyezkednek el.

Az EMS technológia fő hátránya az állórész és a mágnesek közötti távolság szabályozásának szükségessége. És ez annak ellenére, hogy ez sok tényezőtől függ, köztük az instabil természettől.A vonat hirtelen leállásának elkerülése érdekében speciális akkumulátorokat szerelnek fel rá. Képesek a tartómágnesekbe épített mágneseket újratölteni, és így hosszú ideig fenntartani a levitációs folyamatot.

A vonatok EMS technológián alapuló fékezése kis gyorsulású szinkron lineáris motorral történik. Ezt támasztó mágnesek képviselik, valamint az úttest, amely felett a maglev lebeg. A kompozíció sebessége és tolóereje a generált váltakozó áram frekvenciájának és erősségének változtatásával szabályozható. A lassításhoz elegendő a mágneses hullámok irányának megváltoztatása.

Elektrodinamikus felfüggesztés

Létezik egy technológia, amelyben a maglev mozgása két mező kölcsönhatása esetén következik be. Egyikük az autópálya vászonban készül, a második pedig a vonat fedélzetén. Ezt a technológiát EDS-nek hívják. Ennek alapján egy japán JR-Maglev maglev vonatot építettek.

Egy ilyen rendszernek van némi különbsége az EMS-től, amely közönséges mágneseket használ, amelyekhez a tekercsekből elektromos áramot csak akkor kapnak, amikor tápfeszültséget kapnak.

Az EDS technológia folyamatos áramellátást jelent. Ez akkor is előfordul, ha a tápellátás ki van kapcsolva. Egy ilyen rendszer tekercseiben kriogén hűtés van beépítve, ami jelentős mennyiségű villamos energiát takarít meg.

Az EDS technológia előnyei és hátrányai

Az elektrodinamikus felfüggesztéssel működő rendszer pozitív oldala a stabilitása. Még a mágnesek és a vászon közötti távolság kismértékű csökkentését vagy növelését is szabályozzák a taszító és vonzási erők. Ez lehetővé teszi, hogy a rendszer változatlan állapotban legyen. Ezzel a technológiával nincs szükség vezérlő elektronika telepítésére. Nincs szükség a vászon és a mágnesek közötti távolság beállítására szolgáló eszközökre sem.

Az EDS technológiának van néhány hátránya. Így a kompozíció lebegtetéséhez elegendő erő csak nagy sebességnél keletkezhet. Ezért vannak felszerelve a maglevek kerekekkel. Akár száz kilométer per órás sebességgel biztosítják mozgásukat. Ennek a technológiának egy másik hátránya a súrlódási erő, amely a taszítómágnesek hátulján és elején kis sebességgel lép fel.

Az utasoknak szánt szakaszon az erős mágneses tér miatt speciális védelem felszerelése szükséges. Ellenkező esetben szívritmus-szabályozóval rendelkező személy nem utazhat. A mágneses adathordozók (hitelkártyák és HDD) védelmére is szükség van.

Technológia fejlesztés alatt

A harmadik rendszer, amely jelenleg csak papíron létezik, az EDS változat alkalmazása. állandó mágnesek, amelyek aktiválásához nincs szükség energiára. Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy ez lehetetlen. A kutatók úgy vélték, hogy az állandó mágnesek nem rendelkeznek akkora erővel, amely a vonat lebegését okozhatja. Ezt a problémát azonban elkerülték. Ennek megoldására a mágneseket a Halbach-tömbbe helyezték. Az ilyen elrendezés nem a tömb alatt, hanem felette mágneses mező létrehozásához vezet. Ez segít fenntartani a kompozíció lebegését még körülbelül öt kilométeres óránkénti sebességnél is.

Ez a projekt még nem kapott gyakorlati megvalósítást. Ennek oka az állandó mágnesekből készült tömbök magas költsége.

A maglevek előnyei

A maglev vonatok legvonzóbb oldala a nagy sebesség elérésének lehetősége, amely lehetővé teszi a maglevek számára, hogy a jövőben még a sugárhajtású repülőgépekkel is versenyezzenek. Ez a típus villamosenergia-fogyasztás szempontjából a közlekedés meglehetősen gazdaságos. A működési költségek is alacsonyak. Ez a súrlódás hiánya miatt lehetséges. A maglevek alacsony zajszintje is kellemes, ami pozitívan befolyásolja a környezeti helyzetet.

hátrányai

A maglevek negatív oldala a létrehozásukhoz szükséges túl nagy mennyiség. A pályafenntartás költségei is magasak. Ezen túlmenően a figyelembe vett közlekedési mód komplex sínrendszert és ultraprecíz műszereket igényel, amelyek szabályozzák a pálya és a mágnesek közötti távolságot.

Berlinben

Németország fővárosában 1980-ban megtörtént az első maglev típusú rendszer, az M-Bahn megnyitása. A vászon hossza 1,6 km volt. Három metróállomás között egy maglev vonat közlekedett hétvégenként. Az utasok utazása ingyenes volt. Azóta a város lakossága csaknem megkétszereződött. Ehhez olyan közlekedési hálózatok kialakítására volt szükség, amelyek képesek voltak nagy utasforgalmat biztosítani. Ezért 1991-ben leszerelték a mágneses vásznat, helyette megkezdődött a metró építése.

Birmingham

Ebben a német városban egy kis sebességű maglev csatlakozott 1984 és 1995 között. repülőtér és vasútállomás. A mágneses út hossza mindössze 600 m volt.

Az út tíz évig működött, és az utasok számos panasza miatt lezárták a fennálló kellemetlenségek miatt. Ezt követően ezen a szakaszon az egysínű közlekedés váltotta fel a maglevet.

Shanghai

Berlinben az első mágneses utat a német Transrapid cég építette. A projekt kudarca nem tántorította el a fejlesztőket. Folytatták a kutatást, és megrendelést kaptak a kínai kormánytól, amely úgy döntött, hogy maglev-pályát építenek az országban. Sanghajt és a Pudong repülőteret ez a nagy sebességű (akár 450 km/h) útvonal kötötte össze.
A 30 km hosszú utat 2002-ben adták át. A jövőbeni tervek között szerepel 175 km-es meghosszabbítása.

Japán

Ebben az országban 2005-ben rendezték meg az Expo-2005 kiállítást. Megnyitásáig egy 9 km hosszú mágneses pályát helyeztek üzembe. Kilenc állomás van a vonalon. A Maglev a kiállítási helyszín melletti területet szolgálja ki.

A magleveket a jövő szállítóeszközének tekintik. Már 2025-ben új szupersztráda megnyitását tervezik egy olyan országban, mint Japán. A maglev vonat Tokióból szállítja majd az utasokat a sziget központi részének egyik kerületébe. Sebessége 500 km/h lesz. A projekt megvalósításához mintegy negyvenöt milliárd dollárra lesz szükség.

Oroszország

Gyorsvonat létrehozását is tervezi az Orosz Vasutak. 2030-ra az oroszországi maglev összeköti Moszkvát és Vlagyivosztokot. Az utasok 20 óra alatt teszik meg a 9300 km-es utat. A vonat sebessége mágneses párnán eléri az ötszáz kilométer per órás sebességet is.