Поезда, которые потеснят самолеты
Поезд на магнитной подушке или маглев – вид рельсового транспорта, двигающийся при помощи силы искусственно созданного магнитного поля. Название произошло от слияния слов магнитная левитация.
Идея разработки поезда на магнитных подушках принадлежит немецким изобретателям начала двадцатого века. Однако воплотить проект в жизнь удалось лишь в 1971 году в ФРГ.
Достоинства
Интересно, что такие поезда не касаются поверхности рельс при движении. Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых магнитных полюсов. Таким образом, между поездом и рельсами нет трения.
Это позволяет маглеву расходовать энергию эффективнее других транспортных средств, развивать самую высокую скорость среди всех видов наземного общественного транспорта и даже составить конкуренцию самолетам.
Кроме того, следствием отсутствие трения является меньший износ рельсового полотна. В этом смысле маглев экономичнее обычного железнодорожного транспорта.
Наибольших энергозатрат требует преодоление сопротивления при старте, для самого перемещения состава требуется намного меньше энергии. В отличие от колесного транспорта маглев перемещается более плавно и тихо. Несмотря на высокую скорость в самом салоне поезда отсутствует какая-либо гравитация.
Недостатки
Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей, которые непригодны для других поездов. Строительство системы Maglev дороже строительства обычной железнодорожной ветки.
Не до конца известно, как влияет на организм человека создаваемое маглевом магнитное поле.
Шанхайский маглев
На сегодняшний день одним из самых быстрых поездов, использующим технологию магнитной левитации является шанхайский маглев. Линия, протяжённостью 30 километров от международного аэропорта Пудун до станции метро Лунъян-Лу открыта в 2004 году.
Раньше путь из аэропорта по автотрассе занимал около 40 минут. Открытие в Шанхае маглева сократило это время до 7-8 минут.
Поезд, на испытаниях показавший скорость до 505 км/ч, перевозит пассажиров со скоростью до 431 км/ч, двигаясь со средней скоростью около 250 км/ч. Благодаря обтекаемым формам, маглев способен за 10 – 15 секунд ускориться до максимальной скорости.
Технические характеристики
Система использует технологию электромагнитного подвеса (EMS). Поезд движется по Т-образным рельсам, которые делают из проводника. На поезде вместо колесных пар установлены опорные и направляющие магниты, к которым от катушек подводится электрический ток только при подаче питания.
Недостатком технологии является необходимость постоянного контроля за расстоянием между проводником и магнитами. Для того чтобы избежать внезапной остановки, на поезде установлены батареи.
Скорость и тягу состава можно регулировать изменением частоты и силы создаваемого переменного тока. Для замедления хода достаточно изменить направление магнитных волн.
Японский маглев
В стране Восходящего солнца технология магнитной левитации пока проходит испытания. В 2015 году в Японии установлен абсолютный рекорд скорости для наземного транспорта. В ходе испытаний на тестовом участке в Яманаси протяженностью 42,8 километра по технологии JR-Maglev поезд развил скорость 603 километров в час.
Поездка этого маглева может полностью управляться компьютером. Машинист осуществляет контроль за его работой и получает изображение пути через видеокамеру, так как кабина машиниста не имеет окон переднего обзора.
На тестовом участке проходят испытания несколько составов с разными формами носового обтекателя: от обычного заострённого, до практически плоского, длиной 14 метров, призванного избавиться от хлопка, сопровождающего въезд поезда в тоннель на большой скорости.
Строительство первой трассы для поездов на магнитной подушке между городами Токио и Нагоя планируется завершить к 2027 году.
Технические характеристики
Японская система скоростных поездов на магнитной подвеске JR-Maglev использует более стабильную технологию электродинамического подвеса (EDS). Движение маглева происходит при взаимодействии двух полей. Одно из них создается в полотне магистрали, а второе – на борту состава.
В отличие от технологии, используемой в шанхайском маглеве, JR-Maglev не использует схему монорельса: поезда движутся в канале между магнитами. Такая схема позволяет развивать большие скорости, обеспечивать безопасность пассажиров в случае эвакуации и проста в эксплуатации.
При данной технологии отсутствует необходимость в установке электроники для контроля и регулировки расстояния между полотном и магнитами.
Однако для разгона при движении на скорости до 150 км/ч этим поездам требуются дополнительные колёса. При достижении необходимой скорости колеса убираются и поезд «летит» на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности. В случае аварии колёса позволяют осуществить более мягкую остановку поезда.
А из-за сильного магнитного поля в салоне необходима установка специальной защиты. При ее отсутствии пассажирам с электронными стимуляторами сердца путешествовать запрещено. Защита нужна и для банковских карт и жестких дисков.
Вакуумные поезда
Идея нашумевшего Hyperloop Илона Маска базируется на технологии магнитной подушки. Вакуумный поезд - система высокоскоростного транспорта, предполагающая движение с помощью магнитной левитации внутри вакуумных труб или сильно разряженном воздухе. Кстати, придумали вакуумный транспорт задолго до наших дней.
Идея поезда, движущегося в тоннеле с разреженным воздухом, впервые была запатентована в 1835 году Генри Пинкусом. Изобретатель построил экспериментальную линию пневматической железной дороги вдоль Кенсингтонского канала в Лондоне.
Идея вакуумного поезда была высказана в 1909 году пионером американской космонавтики Робертом Годдардом. Он предложил организовать движение автомобилей в вакуумной трубе на основе магнитной левитации. По расчётам Годдарда, путь от Нью-Йорка до Филадельфии (136 км) занял бы в таком случае 6 минут 44 секунды.
Первые в мире опыты с перемещением тела в вакуумной трубе за счёт электромагнитного поля поставил в 1911—1913 годах в Томском технологическом институте российский профессор Борис Вейнберг. По его замыслу, цилиндрическая капсула длиной около 2,5 м и высотой 0,9 м должна была развивать скорость до 800—1 000 км/ч внутри трубы.
В наши дни проект создания вакуумного поезда возрожден в 2012 году американским венчурным капиталистом Илоном Маском. Hyperloop - транспортная система, состоящая из труб, по которым в среде низкого давления со скоростью порядка 1200 км/ч смогут передвигаться капсулы с пассажирами и грузами.
По задумке, капсулы смогут перемещаться при помощи сжатого воздуха и собственных аэродинамических свойств, разгоняясь посредством магнитных линейных ускорителей, расположенных на станциях.
Первые пассажирские перевозки в пределах штата Калифорния запланированы на конец 2018 — начало 2019 года.
Достоинства и недостатки
Вакуумные поезда имеют схожие с маглевом преимущества и недостатки.
Как и маглев системы вакуумных поездов мало подвержены износу труб и вагонов по причине отсутствия контакта с ними. Отсутствие сопротивления и трения воздуха предположительно позволит двигаться со скоростью в 5—6 раз быстрее скорости звука.
Вакуумные транспортные системы будут полностью автоматическими, экологически чистыми и исключительно энергоэффективными, полностью обеспечивая себя энергией за счет солнечных панелей, установленных на поверхности труб.
