Маглев поезддери келечектин транспортубу? Maglev поезд кантип иштейт?

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Адамзат биринчи паровозду ойлоп тапкан учурдан бери эки жүз жылдан ашык убакыт өттү. Бирок электр энергиясы менен дизелдик отундун күчү менен жүргүнчүлөрдү жана оор жүктөрдү ташуучу жер үстүндөгү темир жол транспорту дагы эле кеңири таралган.

Бул жылдар бою инженерлер жана ойлоп табуучулар кыймылдын альтернативалуу жолдорун түзүү үчүн жигердүү иштеп жатышканын айтууга болот. Алардын ишинин натыйжасы магниттик жаздыкчалардагы поезддер болду.

Көрүнүү тарыхы

Магниттик жаздыктарда поезддерди түзүү идеясы 20-кылымдын башында активдүү иштелип чыккан. Бирок, ал кезде бир катар себептерден улам бул долбоорду ишке ашыруу мүмкүн болгон эмес. Мындай поездди жасап чыгаруу 1969-жылы гана башталган. Дал ошол кезде Германиянын Федеративдуу Республикасынын территориясына магниттик жол салын-ган, ал аркылуу жацы машина етуп, ал кийинчерээк маглевдук поезд деп аталган. Ал 1971-жылы ишке киргизилген. Transrapid-02 деп аталган биринчи маглев поезди магниттик жол менен өткөн.

Кызыктуу факт, немис инженерлери 1934-жылы магниттик учактын ойлоп табылганын тастыктаган патент алган окумуштуу Герман Кемпер калтырган жазуулардын негизинде альтернативалуу унаа жасашкан.

"Transrapid-02" дегенди абдан тез деп айтуу кыйын. Ал максималдуу ылдамдыкта саатына 90 километр кыймылдай алган. Анын сыйымдуулугу да төмөн болгон – болгону төрт киши.

1979-жылы бир кыйла өркүндөтүлгөн маглев модели түзүлгөн. «Трансрапид-05» деп аталган бул поезд алтымыш сегиз жүргүнчүнү ташый алган. Ал Гамбург шаарында жайгашкан линия боюнча жылды, анын узундугу 908 метр болгон. Бул поезд иштеп чыккан максималдуу ылдамдыгы саатына жетимиш беш километр болгон.

Ошол эле 1979-жылы Японияда дагы бир маглев модели чыгарылган. Ал "ML-500" деп аталган. Магниттик жаздыктагы жапон поезди саатына беш жүз он жети километрге чейин ылдамдыкты өнүктүргөн.

Атаандаштык

Магниттик жаздык поезддердин ылдамдыгын учактардын ылдамдыгы менен салыштырууга болот. Ушуга байланыштуу транспорттун бул түрү миң километрге чейинки аралыкта иштеген аба каттамдарына олуттуу атаандаш боло алат. Маглевдердин кеңири колдонулушуна алардын салттуу темир жол беттеринде кыймылдай албагандыгы тоскоол болууда. Магниттик жаздыктардагы поезддер атайын магистралдарды куруу керек. Ал эми бул капиталдын чоң салымын талап кылат. Ошондой эле маглевдер үчүн түзүлгөн магнит талаасы терс таасирин тийгизиши мүмкүн деп эсептелетайдоочунун жана мындай маршрутка жакын жайгашкан аймактардын тургундарынын ден соолугуна терс таасирин тийгизет.

Иштөө принциби

Магниттик жаздык поезддер транспорттун өзгөчө түрү болуп саналат. Кыймыл учурунда маглев темир жолдун үстүндө ага тийбей туруп калгандай көрүнөт. Бул унаа жасалма жол менен түзүлгөн магнит талаасынын күчү менен башкарылгандыгына байланыштуу. Маглевдин кыймылы учурунда эч кандай сүрүлүү болбойт. Тормоздоо күчү аэродинамикалык сүйрөө.

Бул кантип иштейт? Ар бирибиз магниттердин негизги касиеттерин 6-класстын физика сабагынан билебиз. Эгерде эки магнитти түндүк уюлдары менен бириктирсе, алар бири-бирин түртүшөт. Магниттик жаздык деп аталган нерсе түзүлөт. Ар түрдүү уюлдарды бириктиргенде магниттер бири-бирине тартылат. Маглев поездинин кыймылынын негизин бул жөнөкөй принцип түзөт, ал түз мааниде рельстен анча алыс эмес жерде абада жылат.

Учурда эки технология иштелип чыккан, алардын жардамы менен магниттик жаздык же суспензия иштетилген. Үчүнчүсү эксперименталдык жана кагазда гана бар.

Электромагниттик суспензия

Бул технология EMS деп аталат. Ал убакыттын өтүшү менен өзгөрүп турган электромагниттик талаанын күчүнө негизделген. Ал маглевдин левитациясын (абанын көтөрүлүшүн) пайда кылат. Бул учурда поезддин кыймылы үчүн Т түрүндөгү рельстер талап кылынат, алар жасалганөткөргүч (көбүнчө металлдан жасалган). Ушундай жол менен системанын иштеши кадимки темир жолго окшош. Бирок поездде дөңгөлөк жуптарынын ордуна колдоочу жана жетектөөчү магниттер орнотулган. Алар T түрүндөгү желенин четинде жайгашкан ферромагниттик статорлорго параллель жайгаштырылат.

EMS технологиясынын негизги кемчилиги - статор менен магниттердин ортосундагы аралыкты көзөмөлдөө зарылчылыгы. Жана бул көптөгөн факторлорго, анын ичинде электромагниттик өз ара аракеттенүүнүн туруксуз мүнөзүнө көз каранды экендигине карабастан. Поезд капыстан токтоп калбашы үчүн ага атайын батареялар орнотулган. Алар колдоо магниттерине орнотулган сызыктуу генераторлорду кайра заряддап, левитация процессин узак убакытка сактай алышат.

EMS негизиндеги поезддер аз ылдамдыктагы синхрондуу сызыктуу мотор менен тормоздолот. Бул колдоо магниттер менен, ошондой эле маглев сүзүп турган жол менен көрсөтүлгөн. Курамдын ылдамдыгын жана түртүүсүн түзүлгөн өзгөрмө токтун жыштыгын жана күчүн өзгөртүү аркылуу башкарууга болот. Жайлоо үчүн магниттик толкундардын багытын өзгөртүңүз.

Электродинамикалык суспензия

Маглевдин кыймылы эки талаа өз ара аракеттенгенде пайда болгон технология бар. Алардын бири трассанын полотносунда, экинчиси поезддин бортунда түзүлгөн. Бул технология EDS деп аталат. Анын негизинде JR–Maglev япониялык маглев поезди курулган.

Бул системанын EMSтен айрым айырмачылыктары бар, бул жердекадимки магниттер, аларга электр тогу кубат берилгенде гана катушкалардан берилет.

EDS технологиясы электр энергиясы менен үзгүлтүксүз камсыз кылууну билдирет. Бул электр энергиясы өчүрүлгөн учурда да пайда болот. Мындай системанын катушкаларында криогендик муздатуу орнотулган, бул электр энергиясын олуттуу өлчөмдө үнөмдөйт.

EDS технологиясынын артыкчылыктары жана кемчиликтери

Электродинамикалык суспензияда иштеген системанын оң жагы анын туруктуулугу. Ал тургай, магниттер менен кенептин ортосундагы аралыктын бир аз кыскарышы же көбөйүшү түртүү жана тартуу күчтөрү менен жөнгө салынат. Бул система өзгөрүлбөгөн абалда болууга мүмкүндүк берет. Бул технология менен башкаруу электроникасын орнотуунун кереги жок. Интернет менен магниттердин ортосундагы аралыкты тууралоо үчүн түзмөктөрдүн кереги жок.

EDS технологиясында кээ бир кемчиликтер бар. Ошентип, курамын көтөрүү үчүн жетиштүү күч жогорку ылдамдыкта гана пайда болушу мүмкүн. Ошондуктан маглевдер дөңгөлөктөр менен жабдылган. Алар саатына жүз километрге чейинки ылдамдыкта кыймылын камсыз кылат. Бул технологиянын дагы бир кемчилиги - төмөн ылдамдыкта түртүүчү магниттердин арткы жана алдыңкы тарабында пайда болгон сүрүлүү күчү.

Жүргүнчүлөргө арналган бөлүмдө күчтүү магнит талаасынан улам атайын коргоо орнотуу зарыл. Болбосо, кардиостимулятору бар адамга жол жүрүүгө болбойт. Магниттик сактагычтар (кредиттик карталар жана HDD) үчүн да коргоо керек.

Иштелип чыккантехнология

Учурда кагаз жүзүндө гана бар үчүнчү система – бул EDS вариантында энергияны иштетүүнү талап кылбаган туруктуу магниттерди колдонуу. Акыркы убакка чейин бул мүмкүн эмес деп эсептелген. Окумуштуулар туруктуу магниттер поезддин көтөрүлүшүнө себеп боло турган күчкө ээ эмес деп эсептешкен. Бирок, бул көйгөйдөн качкан. Аны чечүү үчүн магниттер Халбах массивине жайгаштырылды. Мындай түзүлүш магнит талаасынын массивдин астында эмес, анын үстүндө пайда болушуна алып келет. Бул саатына беш километрге жакын ылдамдыкта болсо да поезддин левитациясын сактоого жардам берет.

Бул долбоор иш жүзүндө ишке аша элек. Бул туруктуу магниттерден жасалган массивдердин кымбаттыгына байланыштуу.

Маглевдердин кадыр-баркы

Маглев поезддеринин эң жагымдуу жагы - келечекте маглевдерге реактивдүү учактар менен да атаандашууга мүмкүндүк берүүчү жогорку ылдамдыкка жетүү перспективасы. Транспорттун бул түрү электр энергиясын керектөө жагынан кыйла үнөмдүү. Аны иштетүүгө кеткен чыгым да аз. Бул сүрүлүүнүн жоктугунан мүмкүн болот. Маглевдердин аз ызы-чуусу да кубандырат, бул экологиялык абалга оң таасирин тийгизет.

Кемчиликтер

Маглевдердин кемчилиги - аларды жасоо үчүн өтө көп талап кылынат. Жолду оңдоого кеткен чыгымдар да көп. Мындан тышкары, транспорттун каралып жаткан түрү татаал жолдорду жана өтө так системасын талап кылаткенеп менен магниттердин ортосундагы аралыкты көзөмөлдөгөн түзмөктөр.

Берлинде долбоорду ишке ашыруу

Германиянын борбор шаарында 1980-жылдары M-Bahn деп аталган биринчи маглев системасынын ачылышы болгон. Кенептин узундугу 1,6 км болгон. Дем алыш күндөрү үч метро станциясынын ортосунда маглев поезди жүрдү. Жүргүнчүлөр үчүн саякат бекер болгон. Берлин дубалы кулагандан кийин шаардын калкы дээрлик эки эсеге өскөн. Жогорку жүргүнчүлөрдү ташууну камсыз кылуу мүмкүнчүлүгү бар транспорттук тармактарды түзүүнү талап кылды. Мына ошондуктан 1991-жылы магниттик полотно жоюлуп, анын ордуна метро курула баштаган.

Бирмингем

Бул немис шаарында 1984-жылдан 1995-жылга чейин төмөн ылдамдыктагы маглев туташкан. аэропорт жана темир жол станциясы. Магниттик жолдун узундугу болгону 600 м болгон.

Жол он жыл иштеп, жүргүнчүлөрдүн орун алган ыңгайсыздыктары тууралуу көптөгөн даттануулардан улам жабылган. Кийинчерээк, монорельс бул бөлүмдө маглевди алмаштырды.

Шанхай

Берлиндеги биринчи магниттик жол немис Transrapid компаниясы тарабынан курулган. Долбоордун ишке ашпай калышы иштеп чыгуучуларды токтоткон жок. Алар изилдөөлөрүн улантып, Кытай өкмөтүнөн буйрук алып, өлкөдө маглев трассасын курууну чечишкен. Бул жогорку ылдамдыктагы (450 км/саатка чейин) каттам Шанхай менен Пудонг аэропортун байланыштырат. Узундугу 30 км болгон жол 2002-жылы ачылган. Келечектеги пландарда аны 175 кмге чейин узартуу камтылган.

Япония

Бул өлкөдө 2005-жылы көргөзмө өткөнЭкспо-2005. Анын ачылышы менен узундугу 9 км болгон магниттик жол пайдаланууга берилди. Линияда тогуз станция бар. Маглев көргөзмө аянтына жанаша жайгашкан аймакты тейлейт.

Маглевдер келечектин транспорту болуп эсептелет. Азыртадан эле 2025-жылы Япония сыяктуу өлкөдө жаңы супермагистраль ачуу пландалууда. Маглев поезди Токиодон аралдын борбордук бөлүгүндөгү райондордун бирине жүргүнчүлөрдү ташыйт. Анын ылдамдыгы 500 км/саат болот. Долбоорду ишке ашыруу үчүн болжол менен кырк беш миллиард доллар керектелет.

Россия

Жогорку ылдамдыкта жүрүүчү поездди түзүүнү Россия темир жолу да пландаштырууда. 2030-жылга чейин Орусиядагы маглев Москва менен Владивостокту бириктирет. Жүргүнчүлөр 9300 км жолду 20 саатта басып өтүшөт. Маглев поездинин ылдамдыгы саатына беш жүз километрге чейин жетет.