Maglev - kolej magnetyczna

Zainspirowany komentarzem @bartek555 wrzucam artykulik o kolei magnetycznej Maglev, na którą był wielki hype kilkanaście lat temu, ale jak to z technologią bywa, nie przeżyła zderzenia z księgowością i na chwilę obecną jej eksploatacja nie jest opłacalna ekonomicznie. Dla zaawansowanych gospodarek budowa pociągów magnetycznych ma bardziej charakter prestiżowy i testowania technologii, niż wynika z rzeczywistych potrzeb. Pierwszy opłacalny komercyjnie projekt być może uda się stworzyć za kilka lat Japończykom.

Maglev , lewitujący pojazd do transportu lądowego , który jest wspierany przez przyciąganie lub odpychanie elektromagnetyczne. Maglevy zostały opracowane na początku lat 1900. przez amerykańskiego profesora i wynalazcę Roberta Goddarda oraz urodzonego we Francji amerykańskiego inżyniera Emile'a Bacheleta i są używane komercyjnie od 1984 r., przy czym kilka z nich działa obecnie, a w przyszłości planowane są rozległe sieci.

Maglevy wykorzystują podstawowy fakt dotyczący sił magnetycznych — jak bieguny magnetyczne odpychają się, a przeciwne bieguny magnetyczne przyciągają się — aby unosić, napędzać i prowadzić pojazd po torze (lub torze prowadzącym). Napęd i lewitacja Maglevów mogą obejmować użycie materiałów nadprzewodzących , elektromagnesów , diamagnetyków i magnesów ziem rzadkich .

Zawieszenie elektromagnetyczne (EMS) i zawieszenie elektrodynamiczne (EDS)

W użyciu są dwa typy pociągów magnetycznych.Zawieszenie elektromagnetyczne (EMS) wykorzystuje siłę przyciągania między magnesami znajdującymi się po bokach i spodzie pociągu oraz na prowadnicy, aby unieść pociąg. Odmiana EMS, zwana Transrapid, wykorzystuje elektromagnes , aby unieść pociąg z prowadnicy. Przyciąganie magnesów znajdujących się na spodzie pojazdu, które owijają się wokół żelaznych szyn prowadnicy, utrzymuje pociąg około 1,3 cm (0,5 cala) nad prowadnicą.

Systemy zawieszenia elektrodynamicznego (EDS) są podobne do EMS pod wieloma względami, ale magnesy służą do odpychania pociągu od prowadnicy, a nie do przyciągania go. Magnesy te są przechłodzone i nadprzewodzące i mają zdolność przewodzenia prądu przez krótki czas po odcięciu zasilania. (W systemach EMS utrata zasilania wyłącza elektromagnesy). Ponadto, w przeciwieństwie do EMS, ładunek namagnesowanych cewek prowadnicy w systemach EDS odpycha ładunek magnesów na podwoziu pociągu, dzięki czemu unosi się on wyżej (zwykle w zakresie 1–10 cm [0,4–3,9 cala]) nad prowadnicą. Pociągi EDS powoli się unoszą, więc mają koła, które muszą być rozłożone poniżej około 100 km (62 mil) na godzinę. Jednak po uniesieniu pociąg jest poruszany do przodu dzięki napędowi dostarczanemu przez cewki prowadnicy, które stale zmieniają biegunowość ze względu na przemienny prąd elektryczny zasilający system.

Maglevy eliminują kluczowe źródło tarcia — koła pociągu na szynach — chociaż nadal muszą pokonywać opór powietrza. Ten brak tarcia oznacza, że mogą osiągać wyższe prędkości niż pociągi konwencjonalne. Obecnie technologia maglevów pozwala na produkcję pociągów, które mogą poruszać się z prędkością ponad 500 km (310 mil) na godzinę. Jest to prędkość dwukrotnie większa niż w przypadku konwencjonalnego pociągu podmiejskiego i porównywalna z TGV (Train à Grande Vitesse) używanym we Francji, który porusza się z prędkością od 300 do 320 km (186 do 199 mil) na godzinę. Jednak ze względu na opór powietrza maglevy są tylko nieznacznie bardziej energooszczędne niż pociągi konwencjonalne.

Korzyści i koszty

Maglevy mają kilka innych zalet w porównaniu z konwencjonalnymi pociągami. Są tańsze w eksploatacji i utrzymaniu, ponieważ brak tarcia tocznego oznacza, że części nie zużywają się szybko (jak na przykład koła w konwencjonalnym wagonie kolejowym). Oznacza to, że podczas eksploatacji pociągu zużywa się mniej materiałów, ponieważ części nie muszą być stale wymieniane. Konstrukcja wagonów i kolei maglev sprawia, że wykolejenie jest wysoce nieprawdopodobne, a wagony maglev mogą być szersze niż konwencjonalne wagony kolejowe, oferując więcej opcji wykorzystania przestrzeni wewnętrznej i czyniąc je bardziej komfortowymi w podróży. Maglevy wytwarzają niewielkie lub żadne zanieczyszczenie powietrza podczas pracy, ponieważ nie spala się paliwa, a brak tarcia sprawia, że pociągi są bardzo ciche (zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz wagonów) i zapewniają pasażerom bardzo płynną jazdę. Wreszcie, systemy maglev mogą działać na wyższych wzniesieniach (do 10 procent) niż tradycyjne koleje (ograniczone do około 4 procent lub mniej), zmniejszając potrzebę kopania tuneli lub wyrównywania terenu w celu dostosowania do torów.

Największą przeszkodą w rozwoju systemów kolei magnetycznej jest to, że wymagają one całkowicie nowej infrastruktury , której nie da się zintegrować z istniejącymi liniami kolejowymi, a która również konkurowałaby z istniejącymi autostradami, liniami kolejowymi i szlakami lotniczymi. Oprócz kosztów budowy, jednym z czynników, który należy wziąć pod uwagę przy rozwijaniu systemów kolei magnetycznej, jest to, że wymagają one stosowania pierwiastków ziem rzadkich (skandu, itru i 15 lantanowców), których odzyskiwanie i rafinacja mogą być dość kosztowne. Magnesy wykonane z pierwiastków ziem rzadkich wytwarzają jednak silniejsze pole magnetyczne niż magnesy ferrytowe (związki żelaza) lub alnico (stopy żelaza, aluminium , niklu , kobaltu i miedzi ), aby podnosić i prowadzić wagony kolejowe po torze.

Systemy magnetyczne

Na przestrzeni lat opracowano kilka systemów pociągów wykorzystujących maglev, z których większość działała na stosunkowo krótkich dystansach. W latach 1984–1995 w Wielkiej Brytanii opracowano pierwszy komercyjny system maglev jako wahadłowy między lotniskiem w Birmingham a pobliską stacją kolejową, oddaloną o około 600 metrów (około 1970 stóp). Niemcy zbudowali w Berlinie pociąg maglev (M-Bahn), który rozpoczął działalność w 1991 r., aby wypełnić lukę w miejskim systemie transportu publicznego spowodowaną Murem Berlińskim; jednak M-Bahn został zdemontowany w 1992 r., wkrótce po zburzeniu muru. Światowe Targi (Expo 86) w Vancouver w 1986 r. obejmowały krótki odcinek systemu maglev na terenie targów.

Obecnie na świecie działa sześć komercyjnych systemów maglev. Jeden znajduje się w Japonii , dwa w Korei Południowej i trzy w Chinach. W Aichi w Japonii, niedaleko Nagoi , nadal działa system Linimo zbudowany na potrzeby Światowych Targów w 2005 roku. Ma on długość około 9 km (5,6 mili), z dziewięcioma przystankami na tej odległości i osiąga prędkość około 100 km (62 mil) na godzinę. Koreański Rotem Maglev kursuje w mieście Taejeŏn między Taejeŏn Expo Park a Narodowym Muzeum Nauki , na dystansie 1 km (0,6 mili). Inch'ŏn Airport Maglev ma sześć stacji i kursuje z międzynarodowego lotniska Inch'ŏn do stacji Yongyu, oddalonej o 6,1 km (3,8 mili). Najdłuższy komercyjny system maglev znajduje się w Szanghaju; obejmuje około 30 km (18,6 mili) i kursuje z centrum Szanghaju do międzynarodowego lotniska Pudong. Linia jest pierwszą komercyjną koleją magnetyczną dużej prędkości, poruszającą się z maksymalną prędkością 430 km (267 mil) na godzinę. Chiny mają również dwa wolnobieżne systemy kolei magnetycznej poruszające się z prędkością 100 km (62 mil) na godzinę. Changsha Maglev łączy lotnisko tego miasta ze stacją oddaloną o 18,5 km (11,5 mil), a linia S1 pekińskiego metra ma siedem przystanków na dystansie 9 km (6 mil).

Japonia planuje stworzenie dalekobieżnego, superszybkiego systemu kolei magnetycznej, Chuo Shinkansen, który ma powstać do 2034 roku i połączyć Nagoję z Tokio na dystansie 286 km (178 mil), wraz z planowanym na 2037 rok przedłużeniem do Osaki (514 km [319 mil] od Tokio). Chuo Shinkansen ma osiągać prędkość 500 km (310 mil) na godzinę i pokonywać trasę Tokio-Osaka w 67 minut.

Źródło: Encyklopedia Britannica

#technologia #kolej #maglev #ciekawostki