Annak ellenére, hogy több mint kétszáz év telt el az első gőzmozdonyok létrehozása óta, az emberiség még mindig nem áll készen arra, hogy teljesen felhagyjon a dízel üzemanyag, a gőz és az elektromosság erejével, mint mozgásra képes hajtóerővel nehéz rakomány és az utasok.

Azonban, ahogy te magad is érted, a mérnökök-feltalálók mindeddig nem voltak teljes inaktivitásban, és gondolataik munkájának eredménye a publikáció volt alternatív módon vasúti szállítás.

A vonatok megjelenésének története egy elektromágneses párnán

Az a gondolat, hogy egy vonatot mágneses levitáción mozgassanak, nem olyan új. A feltalálók először a 20. század legelején kezdtek el gondolkodni egy ilyen gördülőállomány létrehozásáról, azonban számos okból ennek a projektnek a megvalósítása hosszú ideig nem volt megvalósítható.

Csak 1969-re, az akkori Németországi Szövetségi Köztársaság területén kezdtek el hasonló vonatot gyártani, amelyet később maglevnek hívtak, és lefektették a mágneses pályát. Az első maglevet "Transrapid-02" néven két évvel később indították el.

Érdekes tény, hogy a maglev készítésekor a német mérnökök Hermann Kemper tudós által készített feljegyzésekre támaszkodtak, aki még 1934-ben szabadalmat kapott egy magnetoplane létrehozására. Az első "Tranrapid-02" maglevet nem lehet nagy sebességűnek nevezni, mivel csak 90 km / h-ig fejlődött. Kapacitása is nagyon alacsony volt: csak négy ember.

Az 1979-ben létrehozott Maglev későbbi modellje, a "Transrapid-05" már 68 utas befogadására képes, és Hamburg városának 908 m hosszú utasvonalán 75 km / h sebességgel haladt.

Transrapid-05

Ezzel párhuzamosan, a kontinens másik végén, Japánban, ugyanabban az 1979-ben indították el az ML-500 típusú maglevet, amely 517 km / h sebességre képes.

Mi az a maglev és hogyan működik?

A Maglev (vagy egyszerűen csak mágneses levitációs vonat) egyfajta szállítás, amelyet egy mágneses tér erővel vezérelnek és hajtanak. Ebben az esetben a maglev nem érinti a vasúti síneket, hanem egy mesterségesen létrehozott mágneses tér által tartott "lebeg" rajta. Ebben az esetben a súrlódás kizárt, csak az aerodinamikai ellenállás működik fékerőként.

Rövid távú útvonalakon a jövőben a maglev komolyan versenyezhet a légi közlekedéssel, mivel nagyon nagy sebességet képes kifejleszteni. Ma a maglevek széles körű elterjedését nagymértékben akadályozza, hogy nem alkalmazhatók a hagyományos fővonali vasúti felületeken. A Maglev csak egy speciálisan épített mágneses autópályán közlekedhet, ami nagyon nagy beruházásokat igényel.

Úgy gondolják továbbá, hogy a mágneses szállítás negatívan befolyásolhatja a járművezetők és a mágneses pályák közelében fekvő régiók lakóinak testét.

Maglev előnyei

A Maglev előnyei között szerepel a nagy sebesség elérésének kilátása, amely még a sugárhajtású repülőgépekkel is versenyre kelhet. Ezenkívül a maglev elég gazdaságos az áramfogyasztás, a szállítás szempontjából. Ezenkívül gyakorlatilag nincs súrlódás az alkatrészek között, ami jelentősen csökkentheti az üzemeltetési költségeket.

Kétségtelenül Shanghai Maglev - Sanghaj és Kína egyik vonzereje. Ez az első kereskedelmi mágneses vasút a világon, amelyet 204 januárjában állítottak üzembe.

Ez a 30 kilométeres vonal most összekapcsolódik a Shanghai Yang Lu metróállomással Sanghajban. A maglev vonat kevesebb mint 8 perc alatt, 40 perc alatt halad meg.

Egy ilyen vonaton legalább kétszer el kell haladnia - egyszer figyelni kell a sebességjelzőt, amikor eléri a maximumot, a másik alkalommal pedig megcsodálni az ablakból a kilátást 🙂

Szerint épült Sanghaj Maglev német technológia... Ezen a területen aktív fejlesztéseket főleg Japánban és Németországban hajtanak végre.

Mágneses párna. Hogyan működik?

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

Elektronikus vezérlésű elektromágnesek (1) vannak rögzítve minden autó aljára egy acél kerülethez (4). A mágnesek szintén a speciális sín alján helyezkednek el (2). Amikor a mágnesek kölcsönhatásba lépnek, a vonat egy centiméterrel lebeg a sín felett. Vannak mágnesek az oldalirányú igazításhoz (3). A vágány mentén kanyargó mágneses mező jön létre, amely hajtja a vonatot.

A vonat mozdonyvezető nélkül megy. A kezelést az irányítóközpontból számítógépek segítségével hajtják végre. Az elektromos áram a vezérlőközpontból csak arra a szakaszra kerül, amelyen a vonat éppen halad. A fékezéshez a mágneses tér megváltoztatja vektorát.

Előnyök és hátrányok

- Ha bármelyikőtök úgy dönt, hogy tornyot épít, akkor nem ül le először, és összeszámolja az összes költséget, hátha van elég pénze a befejezéshez? (, Lukács 14. fejezet 28. vers)

Ezek a szavak tartalmazzák az egyik okot, amelyek miatt ilyen vonatokat nem mindenhol készítettek.

Egy speciális pálya építése és karbantartása drága. Például a sanghaji Maglev építését a vizes élőhelyek tovább bonyolították. Mindegyik pálya tartó egy speciális beton padra van fektetve, amely a sziklaalapon nyugszik. Néhány helyen egy ilyen párna eléri a 85 méter vastagságot! Ennek eredményeként ez a 30 km mágneses út 10 milliárd jüanba került.

Ezen túlmenően ezen az úton már nem lehet más járművet elindítani. Ez megkülönbözteti a nagysebességű vonatok számára épített vágányoktól - a hétköznapiak még mindig mehetnek rajtuk.

Most a kellemes. A Maglev fő előnye természetesen a sebesség. Az indulás után rövid idő alatt a vonat óránként 430 km-re gyorsul.

Viszonylag alacsony energiafogyasztás - többször kevesebb, mint egy autó vagy repülő. Ennek megfelelően kevesebb káros a környezetre.

Mivel az alkatrészek súrlódása nagymértékben csökken, az ilyen vonat üzemeltetésének költsége kisebb.

Az elvégzett tesztek azt mutatták, hogy a vonatok mágneses tere még gyengébb, mint a hagyományos vonatoknál. Ennélfogva, erős mágnesek nem veszélyes az utasokra, beleértve a pacemakert is.

Áramkimaradás esetén a vonatnak vannak akkumulátorai, amelyeken speciális fékeket működtetnek. Mágneses teret hoznak létre inverz vektorral, és a vonat sebessége óránként 10 km-re csökken, végül a vonat megáll és leereszkedik a vágányokra.

A sanghaji Maglev jövője

Most a maglev pálya hossza 30 km. Ismert tervek meghosszabbítani a vonalat egy másik sanghaji repülőtérre - Hongqiaóra, amelytől nyugatra található. Ezután húzza ki az utat délnyugatra Hangcsouig. Ennek eredményeként az ösvény hossza 175 km lenne. De míg a projekt 2014-ig befagyott. 2010 óta Sanghaj és Hangcsou között nagysebességű vasút áll össze. Hogy megvalósulnak-e a Maglev meghosszabbításának tervei - az idő megmutatja.

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

Fizikai vákuum - a relativisztikus kvantumfizika fogalma, amelyet ott a kvantált mező legalacsonyabb (földi) energiaállapotaként értünk, amelynek nulla momentuma, szögmomentuma és egyéb kvantumszáma van. A relativisztikus teoretikusok fizikai vákuumot az anyagtól teljesen mentes térnek neveznek, amely mérhetetlen, ezért csak képzeletbeli mezővel van tele. Ez az állapot a relativisták szerint nem abszolút üresség, hanem néhány fantom (virtuális) részecskével teli tér. A relativisztikus kvantumtérelmélet azt állítja, hogy a Heisenberg-féle bizonytalansági elvnek megfelelően a virtuális, vagyis látszólagos (kinek?) Részecskék folyamatosan születnek és eltűnnek a fizikai vákuumban: úgynevezett nulla mező-rezgések lépnek fel. Definíció szerint a fizikai vákuum virtuális részecskéinek, és ezért önmagában sincs referenciakeretük, mivel ellenkező esetben sérülne Einstein relativitáselmélete, amelyen a relativitáselmélet alapul (vagyis lehetővé válna egy abszolút mérőrendszer a fizikai vákuum részecskéivel való hivatkozással, ami viszont egyértelműen cáfolná a relativitáselméletet, amelyre az SRT épül). Így a fizikai vákuum és részecskéi nem a fizikai világ elemei, hanem csak a relativitáselmélet elemei, amelyek nem a való világban, hanem csak relativisztikus formulákban léteznek, sértik az okság elvét (ok nélkül keletkeznek és tűnnek el), az objektivitás elvét (virtuális részecskék). tekinthető az elméleti szakember vágyától függően, akár létező, akár nem létező), a tényleges mérhetőség elve (nem megfigyelhető, nincs saját IRS-je).

Amikor egyik vagy másik fizikus a "fizikai vákuum" fogalmát használja, vagy nem érti ennek a kifejezésnek az abszurditását, vagy elgondolkodtató, a relativisztikus ideológia rejtett vagy kifejezetten híve.

Ennek a koncepciónak az abszurditását a legkönnyebb megérteni, ha hivatkozunk eredetének eredetére. Paul Dirac az 1930-as években született, amikor kiderült, hogy az éter tagadása tiszta formamint a nagy matematikus, de a középszerű fizikus, Henri Poincaré tette, már nem lehetséges. Túl sok tény ellentmond ennek.

A relativizmus védelme érdekében Paul Dirac bevezette a negatív energia afizikai és logikátlan fogalmát, majd két energiából álló "tenger" létezését, amely vákuumban kompenzálja egymást - pozitív és negatív, valamint az egymást kompenzáló részecskék "tengerét" - virtuális (vagyis látszólagos) elektronokat és positronok vákuumban.

• A mágneses lebegésű vonatok nagyobb sebességre képesek, mint a hagyományos vonatok.
• A mágneses lebegésű vonatok kevesebb zajt produkálnak, mint a hagyományos vonatok.
• A mágneses lebegésű vonatok csökkentik az utasok utazási idejét.
• A mágneses levitációs vonatok kevésbé szennyező elektromos energiaforrásokat használnak.

A mágneses levitációs vonatok hátrányai

• A mágneses lebegésű vonatok drágábbak, mint a hagyományos vonatok.
• A mágneses levitációs vonatok a személyzet speciális képzését igénylik.
• Szupravezető mágneses levitációs vonatokat használnak a lebegés létrehozására erőteljes elektromágneseksínre szerelve. Ebben az esetben az a feladat merül fel, hogy megvédje az utasokat az erős mágneses mezők hatásaitól.
• Váratlan feszültségesés hatására a szupravezető mágneses párna vonatkocsija a sínre süllyed. Nagy sebességnél ez veszélyes lehet (olyan vonatok üzemeltetésekor, mint az Inductrack, ilyen problémák nem merülnek fel, mivel a vonat kerekei lehetővé teszik, hogy az autók tehetetlenséggel teljesen megálljanak).
• Az erős oldalirányú széllökés megzavarhatja a mágneses levitációs vonat működését, elmozdíthatja a kocsikat és érintkezésbe kerülhet a sínnel. A sínen a hó vagy a jég szintén problémákat okozhat.

Kérdés

Hogyan lehet szigetelni az utasokat az erős mágneses terektől egy szupravezető mágneses párna vonaton?

Válasz

A kocsik, vagy legalábbis kupék, ferromágneses anyagból készülhetnek (például acélból), amely blokkolja a mágneses indukció vonalait. Sajnos az acél sokkal nehezebb, mint a vonatépítésben általánosan használt alumínium. Az alumínium nem ferromágneses, és csak akkor nyújt védelmet a mágneses mezők ellen, ha nagyfeszültségű áramokat alkalmaznak rá, amelyek potenciálisan veszélyesek az utasokra.

Kérdés

Vajon a mágneses levitációs vonat legyőz egy meredek dombot vagy hegyet? Lecsúszik a lejtőn és a völgyben marad, ha nincs súrlódás?

Válasz

A mágneses levitációs vonatokban használt lineáris indukciós motorok képesek az ilyen vonatok további emelésére meredek lejtőkmint a hagyományos vonatok. Ezenkívül a lineáris indukciós motorok hátramenetre kapcsolnak, megakadályozva a vonat lefelé gördülését a gravitáció ellen.

Több mint kétszáz év telt el annak a pillanatnak, amikor az emberiség feltalálta az első gőzmozdonyokat. Mindazonáltal mindeddig nagyon gyakori a vasúti szárazföldi szállítás, amely utasokat szállít, valamint áramot és dízel üzemanyagot használ.

Érdemes elmondani, hogy a feltaláló mérnökök ennyi év alatt aktívan dolgoztak alternatív mozgásmódok létrehozásán. Munkájuk eredménye mágneses levitációs vonatok voltak.

A megjelenés története

A mágneses levitációs vonatok létrehozásának ötletét már a huszadik század elején aktívan kidolgozták. Számos okból azonban akkor nem volt lehetséges ezt a projektet megvalósítani. Egy ilyen vonat gyártása csak 1969-ben kezdődött el. Ekkor a Németországi Szövetségi Köztársaság területén lefektettek egy mágneses sínt, amely mentén egy új járműnek kellett áthaladnia, amelyet később így neveztek el: a maglev vonat. 1971-ben indították útjára. Az első Maglev vonat, amelyet Transrapid-02-nek hívtak, a mágneses vágány mentén haladt el.

Érdekes tény, hogy a német mérnökök alternatív járművet készítettek a Hermann Kemper tudós által hagyott feljegyzések alapján, aki 1934-ben szabadalmat kapott, megerősítve a magnetoplane találmányát.

A "Transrapid-02" aligha nevezhető nagyon gyorsan. Óránként legfeljebb 90 kilométeres sebességgel tudott haladni. Kapacitása is alacsony volt - csak négy ember.

1979-ben létrehozták a Maglev továbbfejlesztett modelljét. a "Transrapid-05" nevet viselő hatvannyolc utast már képes volt szállítani. Haladt a Hamburg városában található vonalon, amelynek hossza 908 méter volt. amelyet ez a vonat fejlesztett ki, hetvenöt kilométer per óra volt.

Ugyanebben az 1979-ben egy újabb maglev modellt adtak ki Japánban. "ML-500" nevet kapta. egy mágneses párnán óránként akár ötszáztizenhét kilométeres sebességet fejlesztett ki.

Versenyképesség

Összehasonlítható az a sebesség, amellyel a mágneses lebegtetésű vonatok képesek fejlődni. Ebben a tekintetben ez a fajta közlekedés komoly versenytársává válhat azoknak a légitársaságoknak, amelyek akár ezer kilométeres távolságon is közlekednek. A maglev széles körű használatát akadályozza, hogy a hagyományos vasúti felületeken nem tudnak mozogni. A mágneses párnákon lévő vonatok speciális autópályák építését igénylik. Ez pedig nagy tőkebefektetést igényel. Úgy gondolják továbbá, hogy ami a maglev számára készül, az negatívan befolyásolhatja az emberi testet, ami hátrányosan befolyásolja a járművezető és az ilyen útvonal közelében található régiók lakosainak egészségét.

Működés elve

A mágneses lebegésű vonatok különleges szállítási módok. A mozgás során a maglev úgy tűnik, hogy a vasúti sínek felett lebeg, anélkül, hogy hozzáérne. A járművet ugyanis egy mesterségesen létrehozott mágneses mező ereje hajtja. A maglev mozgása közben nincs súrlódás. A fékerő aerodinamikai ellenállás.

Hogyan működik? Mindannyian tudunk a mágnesek alapvető tulajdonságairól a hatodik osztály fizikai óráiból. Ha két mágnest hoznak egymáshoz az északi pólusok, akkor taszítják őket. Úgynevezett mágneses párna jön létre. Különböző pólusok összekapcsolásakor a mágnesek vonzódnak egymáshoz. Ez a meglehetősen egyszerű elv alapozza meg a Maglev vonat mozgását, amely szó szerint a sínektől rövid távolságban csúszik át a levegőben.

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

Elektromágneses szuszpenzió

Ezt a technológiát EMS-nek hívják. Ez az elektromágneses tér erősségén alapul, amely idővel változik. Ez a maglev levitálódását is okozza (emelkedik a levegőben). A vonat bejáratához ebben az esetben T-sínekre van szükség, amelyek vezetőből (általában fémből) készülnek. Ezáltal a rendszer hasonlóan működik, mint egy hagyományos vasút. A vonatban azonban kerékpárok helyett tartó- és vezetőmágneseket helyeznek el. Párhuzamosan helyezkednek el a T alakú lap szélén elhelyezkedő ferromágneses statorokkal.

Az EMS technológia fő hátránya, hogy ellenőrizni kell az állórész és a mágnesek közötti távolságot. Ez annak ellenére, hogy sok tényezőtől függ, beleértve az instabil természetet is.A vonat hirtelen leállításának elkerülése érdekében speciális elemeket helyeznek el rajta. Képesek feltölteni a beépített referencia mágneseket, és így hosszú ideig fenntartják a levitációs folyamatot.

Az EMS vonatokat alacsony gyorsulású szinkron lineáris motor fékezi. Alátámasztó mágnesek, valamint egy úttest képviseli, amely felett a maglev lebeg. A vonat sebességét és tolóerejét a keletkező váltakozó áram frekvenciájának és erősségének megváltoztatásával lehet szabályozni. A lassításhoz elegendő megváltoztatni a mágneses hullámok irányát.

Elektrodinamikus szuszpenzió

Van olyan technológia, amelyben a maglev mozgása két mező kölcsönhatásakor következik be. Az egyiket a fővonalon, a másodikat pedig a vonat fedélzetén hozzák létre. Ezt a technológiát EDS-nek hívják. Japán JR-Maglev mágneses levitációs vonat épült az alapján.

Ennek a rendszernek van néhány különbsége az EMS-től, ahol a szokásos mágneseket használják, amelyekhez a tekercsekből csak áramot táplálnak.

Az EDS technológia állandó áramellátást feltételez. Ez akkor is megtörténik, ha az áramellátás megszakad. Egy ilyen rendszer tekercsébe kriogén hűtést helyeznek el, amely jelentős mennyiségű villamos energiát takarít meg.

Az EDS technológia előnyei és hátrányai

Az elektrodinamikus szuszpenzióval működő rendszer pozitív oldala a stabilitása. Még a mágnesek és a vászon közötti távolság enyhe csökkenését vagy növekedését is taszító és vonzó erők vezérlik. Ez lehetővé teszi, hogy a rendszer változatlan maradjon. Ezzel a technológiával nincs szükség vezérlő elektronika telepítésére. A szalag és a mágnesek közötti távolság beállítására szolgáló eszközökre sincs szükség.

Az EDS technológiának van néhány hátránya. Így a vonat lebegtetéséhez elegendő erő csak nagy sebességgel keletkezhet. Maglevs ezért szereli fel őket kerekekkel. Száz kilométer / órás sebességgel biztosítják mozgásukat. Ennek a technológiának egy másik hátránya az a súrlódási erő, amely kis sebességgel fordul elő a taszító mágnesek hátulján és elején.

Az utastérben található erős mágneses tér miatt speciális védelmet kell felszerelni. Egyébként a pacemakerrel rendelkező személy nem utazhat. Védelemre van szükség a mágneses adathordozók (hitelkártyák és HDD) számára is.

Fejlett technológia

A harmadik rendszer, amely jelenleg csak papíron létezik, az állandó mágnesek használata az EDS változatban, amelyek aktiválásához nincs szükség energiaellátásra. Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy ez lehetetlen. A kutatók úgy vélték, hogy az állandó mágneseknek nincs erejük vonat lebegtetésére. Ezt a problémát azonban sikerült elkerülni. Megoldása érdekében a mágneseket a "Halbach-tömbbe" helyezték. Egy ilyen elrendezés mágneses mező létrehozásához vezet nem a tömb alatt, hanem felette. Ez segít fenntartani a vonat lebegését még körülbelül öt kilométer / órás sebesség mellett is.

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

A Maglev érdemei

A mágneses lebegésű vonatok legvonzóbb szempontja a nagy sebesség elérésének lehetősége, amely lehetővé teszi a Maglevs számára, hogy a jövőben még a sugárhajtású repülőgépekkel is versenyezhessen. Ez a nézet a szállítás meglehetősen gazdaságos a felhasznált villamos energia szempontjából. Működésének költségei is alacsonyak. Ez a súrlódás hiánya miatt válik lehetővé. A Maglevs alacsony zajszintje szintén kellemes, ami pozitív hatással lesz az ökológiai helyzetre.

hátrányai

A maglev hátránya, hogy a létrehozáshoz szükséges összeg túl nagy. A pálya fenntartási költségei is magasak. Ezenkívül a figyelembe vett szállítási típus komplex pályarendszert és ultrapontos műszereket igényel, amelyek szabályozzák a vászon és a mágnesek távolságát.

Berlinben

Az 1980-as évek német fővárosában megtörtént az első maglev típusú rendszer, az úgynevezett M-Bahn megnyitása. A pálya hossza 1,6 km volt. Hétvégenként három metróállomás között futott egy maglev vonat. Az utasok számára az utazás ingyenes volt. Ezt követően a város lakossága majdnem megduplázódott. Magas utasforgalmat biztosító közlekedési hálózatok létrehozása kellett. Ezért 1991-ben szétszerelték a mágnescsíkot és megkezdték a metró építését a helyén.

Birmingham

Ebben a német városban 1984-1995 között alacsony sebességű maglev csatlakozott. repülőtér és a vasútállomás. A mágneses út hossza csak 600 m volt.

Az út tíz évig működött, és az utasok számos panasza miatt lezárták a fennálló kellemetlenségek miatt. Ezt követően ebben a szakaszban az egysínű vasút szállította a maglevet.

Shanghai

Az első berlini mágneses utat a német Transrapid építette. A projekt kudarca nem riasztotta el a fejlesztőket. Folytatták a kutatásukat, és kaptak egy utasítást a kínai kormánytól, amely úgy döntött, hogy maglev autópályát épít az országban. Sanghaj és a Pudong repülőtér összeköttetésben állt ezzel a nagy sebességű (akár 450 km / h) útvonalon.
A 30 km hosszú utat 2002-ben nyitották meg. A jövőbeni tervek között szerepel annak meghosszabbítása 175 km-re.

Japán

Ebben az országban 2005-ben került megrendezésre az Expo-2005. 9 km hosszú mágneses pályát nyitás útján állítottak üzembe. Kilenc állomás van a vonalon. Maglev fenntartja a kiállítás helyszínével szomszédos területet.

A magleveket a jövő szállítóeszközének tekintik. 2025-ben már tervezik egy új szupergyors pálya megnyitását egy olyan országban, mint Japán. A mágneses levitációs vonat Tokióból a sziget középső részének egyik kerületébe szállítja az utasokat. Sebessége 500 km / h lesz. A projekthez körülbelül negyvenöt milliárd dollárra lesz szükség.

Oroszország

Az Orosz Vasút nagysebességű vonat létrehozását is tervezi. 2030-ra az oroszországi maglev összeköti Moszkvát és Vlagyivosztokot. Az utasok 20 óra alatt teszik meg a 9300 km-es utat. A mágneses levitációs vonat sebessége óránként akár ötszáz kilométert is elérhet.