A janë trenat maglev transporti i së ardhmes? Si funksionon një tren maglev?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Tashmë kanë kaluar më shumë se dyqind vjet nga momenti kur njerëzimi shpiku lokomotivat e para me avull. Megjithatë, transporti hekurudhor tokësor që transporton pasagjerë dhe ngarkesa të rënda duke përdorur fuqinë e energjisë elektrike dhe karburantit dizel është ende shumë i zakonshëm.

Vlen të thuhet se gjatë gjithë këtyre viteve, inxhinierët dhe shpikësit kanë punuar në mënyrë aktive për të krijuar mënyra alternative të lëvizjes. Rezultati i punës së tyre ishin trenat në jastëkë magnetikë.

Historia e Paraqitjes

Vetë ideja e krijimit të trenave në jastëkë magnetikë u zhvillua në mënyrë aktive në fillim të shekullit të njëzetë. Megjithatë, në atë kohë nuk ishte e mundur të realizohej ky projekt për një sërë arsyesh. Prodhimi i një treni të tillë filloi vetëm në vitin 1969. Pikërisht atëherë në territorin e Republikës Federale të Gjermanisë u vendos një trase magnetike, përgjatë së cilës do të kalonte një mjet i ri, i cili më vonë u quajt treni maglev. U lançua në vitin 1971. Treni i parë maglev, i quajtur Transrapid-02, kaloi përgjatë trasesë magnetike.

Një fakt interesant është se inxhinierët gjermanë bënë një automjet alternativ bazuar në të dhënat e lëna nga shkencëtari Hermann Kemper, i cili mori një patentë që konfirmonte shpikjen e aeroplanit magnetik në vitin 1934.

"Transrapid-02" vështirë se mund të quhet shumë i shpejtë. Ai mund të lëvizte me një shpejtësi maksimale prej 90 kilometrash në orë. Kapaciteti i tij ishte gjithashtu i ulët - vetëm katër persona.

Në vitin 1979, u krijua një model maglev më i avancuar. Ky tren, i quajtur "Transrapid-05", tashmë mund të transportonte gjashtëdhjetë e tetë pasagjerë. Ai lëvizi përgjatë vijës së vendosur në qytetin e Hamburgut, gjatësia e së cilës ishte 908 metra. Shpejtësia maksimale që zhvilloi ky tren ishte shtatëdhjetë e pesë kilometra në orë.

Në të njëjtin 1979, një tjetër model maglev u lëshua në Japoni. Ajo u quajt "ML-500". Treni japonez në një jastëk magnetik zhvilloi një shpejtësi deri në pesëqind e shtatëmbëdhjetë kilometra në orë.

Konkurrueshmëri

Shpejtësia që mund të zhvillojnë trenat me jastëk magnetik mund të krahasohet me shpejtësinë e avionëve. Në këtë drejtim, ky lloj transporti mund të bëhet një konkurrent serioz i atyre rrugëve ajrore që funksionojnë në një distancë deri në një mijë kilometra. Përdorimi i gjerë i maglevs pengohet nga fakti se ata nuk mund të lëvizin në sipërfaqet tradicionale hekurudhore. Trenat në jastëkë magnetikë duhet të ndërtojnë autostrada të veçanta. Dhe kjo kërkon një investim të madh kapitali. Besohet gjithashtu se fusha magnetike e krijuar për maglev mund të ndikojë negativishttrupi i njeriut, i cili do të ndikojë negativisht në shëndetin e shoferit dhe banorëve të rajoneve që ndodhen pranë një rruge të tillë.

Parimi i punës

Trenat me jastëk magnetik janë një lloj transporti i veçantë. Gjatë lëvizjes, maglev duket se rri pezull mbi shinat e hekurudhës pa e prekur atë. Kjo për faktin se automjeti kontrollohet nga forca e një fushe magnetike të krijuar artificialisht. Gjatë lëvizjes së maglev, nuk ka fërkime. Forca e frenimit është tërheqje aerodinamike.

Si funksionon? Secili prej nesh di për vetitë themelore të magneteve nga mësimet e fizikës në klasën e gjashtë. Nëse dy magnet bashkohen me polet e tyre veriore, ata do të zmbrapsin njëri-tjetrin. Krijohet një i ashtuquajtur jastëk magnetik. Kur lidhni pole të ndryshme, magnetët do të tërhiqen nga njëri-tjetri. Ky parim mjaft i thjeshtë qëndron në themel të lëvizjes së trenit maglev, i cili fjalë për fjalë rrëshqet nëpër ajër në një distancë të parëndësishme nga binarët.

Aktualisht, tashmë janë zhvilluar dy teknologji, me ndihmën e të cilave aktivizohet një jastëk ose pezullim magnetik. E treta është eksperimentale dhe ekziston vetëm në letër.

pezullim elektromagnetik

Kjo teknologji quhet EMS. Ai bazohet në fuqinë e fushës elektromagnetike, e cila ndryshon me kalimin e kohës. Shkakton levitacion (ngritje në ajër) të maglev. Për lëvizjen e trenit në këtë rast kërkohen shina në formë T, të cilat janë bërë prejpërcjellës (zakonisht prej metali). Në këtë mënyrë, funksionimi i sistemit është i ngjashëm me një hekurudhë konvencionale. Sidoqoftë, në tren, në vend të çifteve të rrotave, instalohen magnet mbështetës dhe udhëzues. Ato janë vendosur paralelisht me statorët ferromagnetikë të vendosur përgjatë skajit të rrjetës në formë T.

Disavantazhi kryesor i teknologjisë EMS është nevoja për të kontrolluar distancën midis statorit dhe magneteve. Dhe kjo pavarësisht nga fakti se varet nga shumë faktorë, duke përfshirë natyrën e paqëndrueshme të ndërveprimit elektromagnetik. Për të shmangur një ndalim të papritur të trenit, në të janë instaluar bateri speciale. Ata janë në gjendje të rikarikojnë gjeneratorët linearë të integruar në magnet mbështetës dhe kështu të ruajnë procesin e levitimit për një kohë të gjatë.

Trenat me bazë EMS frenohen nga një motor linear sinkron me përshpejtim të ulët. Përfaqësohet nga magnet mbështetës, si dhe rruga, mbi të cilën rri pezull maglev. Shpejtësia dhe shtytja e përbërjes mund të kontrollohet duke ndryshuar frekuencën dhe forcën e rrymës alternative të gjeneruar. Për të ngadalësuar, thjesht ndryshoni drejtimin e valëve magnetike.

pezullim elektrodinamik

Ekziston një teknologji në të cilën lëvizja e maglev ndodh kur dy fusha ndërveprojnë. Njëra prej tyre është krijuar në kanavacën e autostradës dhe e dyta është krijuar në bordin e trenit. Kjo teknologji quhet EDS. Mbi bazën e tij, u ndërtua një tren japonez maglev JR–Maglev.

Ky sistem ka disa ndryshime nga EMS, kumagnete të zakonshëm, të cilëve rryma elektrike furnizohet nga bobinat vetëm kur përdoret energjia.

Teknologjia EDS nënkupton furnizim të vazhdueshëm me energji elektrike. Kjo ndodh edhe nëse furnizimi me energji elektrike është i fikur. Ftohja kriogjenike është instaluar në bobinat e një sistemi të tillë, i cili kursen sasi të konsiderueshme të energjisë elektrike.

Përparësitë dhe disavantazhet e teknologjisë EDS

Ana pozitive e një sistemi që funksionon me një pezullim elektrodinamik është qëndrueshmëria e tij. Edhe një ulje ose rritje e lehtë e distancës midis magneteve dhe kanavacës rregullohet nga forcat e zmbrapsjes dhe tërheqjes. Kjo lejon që sistemi të jetë në një gjendje të pandryshuar. Me këtë teknologji, nuk ka nevojë të instaloni elektronikë kontrolli. Nuk ka nevojë për pajisje për të rregulluar distancën midis rrjetës dhe magneteve.

Teknologjia EDS ka disa të meta. Kështu, forca e mjaftueshme për të levituar përbërjen mund të lindë vetëm me shpejtësi të lartë. Kjo është arsyeja pse maglevs janë të pajisur me rrota. Ata sigurojnë lëvizjen e tyre me shpejtësi deri në njëqind kilometra në orë. Një tjetër disavantazh i kësaj teknologjie është forca e fërkimit e krijuar në pjesën e pasme dhe të përparme të magnetëve refuzues me shpejtësi të ulët.

Për shkak të fushës së fortë magnetike në seksionin e destinuar për pasagjerët, është e nevojshme të vendoset një mbrojtje speciale. Përndryshe, personi me stimulues kardiak nuk lejohet të udhëtojë. Mbrojtja është gjithashtu e nevojshme për mediat magnetike të ruajtjes (kartat e kreditit dhe HDD).

Zhvilluarteknologji

Sistemi i tretë, i cili aktualisht ekziston vetëm në letër, është përdorimi i magnetëve të përhershëm në variantin EDS, të cilët nuk kërkojnë energji për t'u aktivizuar. Deri vonë, besohej se kjo ishte e pamundur. Studiuesit besonin se magnetët e përhershëm nuk kishin një forcë të tillë që mund të bënte që treni të fluturonte. Megjithatë, ky problem u shmang. Për ta zgjidhur atë, magnetët u vendosën në grupin Halbach. Një rregullim i tillë çon në krijimin e një fushe magnetike jo nën grup, por mbi të. Kjo ndihmon në ruajtjen e levitacionit të trenit edhe me një shpejtësi prej rreth pesë kilometra në orë.

Ky projekt nuk ka marrë ende zbatim praktik. Kjo është për shkak të kostos së lartë të vargjeve të bëra nga magnet të përhershëm.

Dinjiteti i maglevs

Ana më tërheqëse e trenave maglev është perspektiva e arritjes së shpejtësive të larta që do t'i lejojnë maglevët të konkurrojnë edhe me avionët reaktivë në të ardhmen. Ky lloj transporti është mjaft ekonomik për sa i përket konsumit të energjisë elektrike. Kostot për funksionimin e tij janë gjithashtu të ulëta. Kjo bëhet e mundur për shkak të mungesës së fërkimit. Kënaqëse është edhe zhurma e ulët e maglevëve, e cila do të ndikojë pozitivisht në situatën mjedisore.

Difekte

E keqja e maglevs është se duhet shumë për t'i bërë ato. Shpenzimet për mirëmbajtjen e pistave janë gjithashtu të larta. Për më tepër, mënyra e konsideruar e transportit kërkon një sistem kompleks gjurmësh dhe jashtëzakonisht të saktëpajisje që kontrollojnë distancën midis kanavacës dhe magneteve.

Zbatimi i projektit në Berlin

Në kryeqytetin e Gjermanisë në vitet 1980, u bë hapja e sistemit të parë maglev të quajtur M-Bahn. Gjatësia e kanavacës ishte 1.6 km. Një tren maglev udhëtonte mes tre stacioneve të metrosë gjatë fundjavave. Udhëtimi për pasagjerët ishte falas. Pas rënies së Murit të Berlinit, popullsia e qytetit pothuajse u dyfishua. Kërkonte krijimin e rrjeteve të transportit me aftësinë për të siguruar trafik të lartë pasagjerësh. Kjo është arsyeja pse në vitin 1991 kanavacja magnetike u çmontua dhe në vend të saj filloi ndërtimi i metrosë.

Birmingham

Në këtë qytet gjerman, një maglev me shpejtësi të ulët u lidh nga viti 1984 deri në 1995. aeroporti dhe stacioni hekurudhor. Gjatësia e shtegut magnetik ishte vetëm 600 m.

Rruga funksionoi për dhjetë vjet dhe u mbyll për shkak të ankesave të shumta të pasagjerëve për shqetësimin ekzistues. Më pas, një hekurudhë zëvendësoi maglev në këtë seksion.

Shanghai

Rruga e parë magnetike në Berlin u ndërtua nga kompania gjermane Transrapid. Dështimi i projektit nuk i pengoi zhvilluesit. Ata vazhduan kërkimet e tyre dhe morën një urdhër nga qeveria kineze, e cila vendosi të ndërtonte një pistë maglev në vend. Kjo rrugë me shpejtësi të lartë (deri në 450 km/h) lidhte Aeroportin e Shangait dhe Pudong. Rruga 30 km e gjatë u hap në vitin 2002. Planet e ardhshme përfshijnë shtrirjen e saj në 175 km.

Japoni

Ky vend priti një ekspozitë në 2005Ekspo-2005. Me hapjen e saj u vu në funksion një pistë magnetike 9 km e gjatë. Ka nëntë stacione në linjë. Maglev shërben zonën ngjitur me vendin e ekspozitës.

Maglevs konsiderohen si transporti i së ardhmes. Tashmë në vitin 2025, është planifikuar të hapet një autostradë e re në një vend si Japonia. Treni maglev do të transportojë pasagjerë nga Tokio në një nga rrethet e pjesës qendrore të ishullit. Shpejtësia e tij do të jetë 500 km/h. Për zbatimin e projektit do të nevojiten rreth dyzet e pesë miliardë dollarë.

Rusi

Krijimi i një treni me shpejtësi të lartë është planifikuar gjithashtu nga Hekurudhat Ruse. Deri në vitin 2030, maglev në Rusi do të lidhë Moskën dhe Vladivostok. Pasagjerët do ta kalojnë rrugën prej 9300 km për 20 orë. Shpejtësia e trenit maglev do të arrijë deri në pesëqind kilometra në orë.