Транспорт на магнитной подушке: физический механизм действия

Как альтернатива этому существует чисто российская разработка, именуемая Высокоскоростным Струнным Транспортом Юницкого (СТЮ). В ее рамках предлагается использовать поднятые на опорах на высоту 5-25 метров предварительно напряженные рельсы-струны, по которым движутся четырехколесные транспортные модули. Себестоимость у СТЮ оказывается гораздо меньшей - $600-800 тысяч за один километр, а с инфраструктурой и подвижным составом - $900-1200 тысяч за км.

Но ближайшее будущее видится все-таки за обычным монорельсовым представлением. Причем в рамках монорельсовых систем сейчас "откатываются" новейшие технологии по автоматизированию транспорта. Например, американская корпорация Taxi 2000 создает монорельсовую систему автоматических такси SkyWeb Express, которые могут ездить как в рамках города, так и за его пределами. Водитель в таких такси не нужен (прямо как в фантастических книгах и фильмах). Вы указываете точку назначения, и такси само вас туда отвозит, самостоятельно выстраивая оптимальный маршрут. Тут получается все - и безопасность, и точность.  Taxi 2000 на данный момент - наиболее реальный и осуществимый проект

Немцы из проекта Modular Automated Individual Transport предлагают применять для перевозки людей и грузов некие контейнеры. Идея на самом деле проста. Вы заходите в контейнер, указываете точку назначения. Система рассчитывает оптимальный маршрут с учетом всех транспортных магистралей. При этом в рамках MEIT разработаны специальные системы для переноса контейнеров с помощью специального "тягача", подвешенного к рельсу, либо транспортные "тележки" для его перевоза по обычной асфальтированной дороге. И при этом не исключаются варианты взаимодействия со стандартными видами транспорта - поездами, кораблями, самолетами. То есть вы сели в контейнер, и больше ничего не нужно думать, за вас это сделает некая умная транспортная система.

3.2 Высокоскоростной транспорт на магнитном подвесе

Новым и перспективным направлением развития высокоскоростного железнодорожного транспорта являются поезда на магнитном подвесе. Исследования данного вида транспорта начались еще в середине прошлого века. Так первый патент на поезд на магнитном подвесе был получен в июне 1941 года. В свою очередь первая коммерческая линия с использованием данного типа поездов была введена в 1984 году в Британии. Эта линия была мало скоростная. В 1995 году линию закрыли, признав небезопасной.

С внедрением в данной отрасли сверхпроводников позволило перевести данный вид транспорта в высокоскоростной железнодорожный транспорт. На данный момент основными представителями по созданию такого вида транспорта является Япония и Германия.

Лидером в данной отрасли является Япония. Его поезд на магнитных подвесах установил новый рекорд 580 км/ч в декабре 2003 года. Все тестирования новых технологий проводятся на линии Яманаши, которая протяженностью 18,4 км. Во время движения под действием электромагнита поезд “плывет” в 10 миллиметрах от поверхности пути. Магниты находятся в самом составе и по бокам пути. Япония начала разрабатывать программу поездов на магнитной подушке в 60-х годах прошлого века. До сих пор японские модели таких поездов являются самыми быстрыми и тихими в мире.

Другим представителем магнитных скоростных дорог является Германие (компания Transrapid) со своей магнитной скоростной дорогой Transrapid. Электромагнитная система этой дороги зависит от притягивающих сил отдельно отрегулированных электромагнитов, которые в качестве реактивной части ленточно установлены на обеих сторонах транспортного средства и от смонтированных на внутренней стороне пути пакетов активной стали статора. Магниты притягивают транспортное средство снизу к пути до зазора в 10 мм, направляющие магниты удерживают его сбоку в колее. Высоконадежная электронная система регулирования обеспечивает при этом стабильное «парящее» состояние.

Бесконтактный привод осуществляется от синхронного линейного электродвигателя с длинным статором, который служит также и в качестве тормоза для служебного торможения. В отличие от обычных транспортных систем в поездах Transrapid первичная приводная часть расположена не в транспортном средстве, а в шине. Для этого смонтированы феромагнитные пакеты активной стали статора с трехфазной кабельной обмоткой. В этих обмотках образуется электромагнитное перемещающееся поле, которое совместно с полем несущих магнитов способствует получению необходимой для поступательного движения транспортного средства тяги. Изменением силы и частоты трехфазного тока можно бесступенчато регулировать маршрутную скорость до 500 км/ч. Переменой полярности магнитного поля осуществляется перемена направления тяги и, в этом случае, привод становится бесконтактным тормозом.

Transrapid перемещается по одно - или двухколейной шине, которая состоит из отдельных несущих элементов шины из стали или бетона, длиной от 25 до 31 м. Эти несущие элементы устанавливаются обычно на стойках на высоте 5 м.

Маршрутная скорость до 500 км/ч сокращает время путешествий до такого, которое до сих пор было известно только в авиации. Transrapid - это не только скорость, но и безопасность и комфорт. Его комфортабельность делает из каждой поездки впечатляющее событие. Transrapid скользит мягко без каких-либо толчков и безопасно как никакая другая транспортная система. Сход с рельсов исключается благодаря тому, что Transrapid как бы «охватывает» свою шину.

Развитие совершенно новой транспортной технологии имеет смысл только в том случае, если она предлагает также и новые решения в области экономики и экологии. В обычных транспортных системах повышение мощностей означает одновременно и повышение затрат. Transrapid нарушает эту закономерность. Техника перемещения на магнитной подушке работает без сопротивления и, таким образом, без износа. Несмотря на высокую мощность это приводит к значительно сниженным издержкам на уход и техническое обслуживание, а благодаря этому и к более низким эксплуатационным затратам. Не смотря на то, что особо высокая доля инвестиционных затрат для этой транспортной системы выпадает на проложение путей, инвестиции на изготовление линии для магнитной скоростной дороги Transrapid не выше, а в труднопроходимой местности даже намного ниже, чем для современной железной дороги. Путь движения может гибко согласовываться с условиями ландшафта благодаря повышенной способности преодолевать подъемы (10% и более) и небольшому радиусу кривых (4000 м при 400 км/ч).

Таким образом, для магнитной скоростной дороги не требуется дорогих тоннелей, выемок и насыпей, что в свою очередь является большим экономическим и экологическим преимуществом. Расположенные обычно на стойках шины занимают немного места и не пересекают ландшафт и застроенные площади. Кроме этого, ландшафт вдоль пути не загрязняется выхлопными газами и другими вредными веществами. Благодаря своим бесконтактным несущей направляющей и приводной системам Transrapid не создает шумов от движения и приводных шумов. Он примиряет человека и природу с современной транспортной техникой. Из всего вышесказанного видно, что Transrapid оправдывает свой девиз: «Скорость, экономичность, защита окружающей среды».

Первый в мире поезд, использующий магнитную левитацию поехал 1 января 2003 года. Из Шанхая. На испытаниях поезд достиг скорости 500 км/ч, однако пассажиры наслаждаются скоростью “всего” 400 км/ч.

Название поезда - Transrapid 08, маршрут - Шанхай-Пудонг, длина маршрута всего 30 км, время доставки - каких-то 7 минут.

Из обзора двух представителей магнитных железных дорог мы видим, что данное направление развития высокоскоростного железнодорожного транспорта имеет большие перспективы и на практике внедряется уже сегодня.

Вывод

              Поезда на магнитной подушке считаются одним из наиболее перспективных видов транспорта будущего. От обычных поездов и монорельсов поезда на магнитной подушке отличаются полным отсутствием колес – при движении вагоны как бы парят над одним широким рельсом за счет действия магнитных сил. В результате скорость движения такого поезда может достигать 400 км/ч, и в ряде случаев такой транспорт может заменить собой самолет. В настоящее время в мире реализуется на практике только один проект магнитной дороге, называемой также Transrapid.

Многим разработкам и проектам уже по 20-30 лет. И главной задачей для их создателей является привлечение инвесторов. Сама проблема транспорта достаточно существенна, ведь зачастую мы покупаем некоторые продукты так дорого, потому что много затрачено на их перевозку. Вторая проблема - это экология, третья - большая загруженность транспортных путей, что увеличивается год от года, и для некоторых видов транспорта на десятки процентов.

Еще один вопрос, который может появиться в ближайшем будущем, - это быстрое прохождение таможни. На самом деле он решаем путем полной "чипизации" всех товаров. Чипизация еще выгодна и тем, что вы, вернее, уже ваши дети, смогут придти в магазин и получить полную информацию о товаре с помощью считывающего устройства. Время движется...

      Список литературы

1. http://science.compulenta.ru

2.  http://www.grani.ru

3. http://www.japantoday.ru

4. http://www.tubularrail.com

5. http://www.airtrainnow.com

6.  http://www.skywebexpress.com

7. Дроздова Т.Е. Теоретические основы прогрессивных технологий. - Москва: МГОУ, 2001. - 212 с.

8. Материаловедение и технология конструкционных материалов / Тялина Л.Н., Федорова Н.В. Учебное пособие. - Тамбов: ТГТУ, 2006. - 457 с.

9. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / под ред. Гавич И.К. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 287 с.

10. Методы очистки производственных сточных вод / Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. - М.: Инфра-М, 2005. - 338 с.

11. Основы технологий важнейших отраслей промышленности / под ред. Сидорова И.А. Учебник ВУЗов. - М.: Высшая школа, 2003. - 396 с.

12. Система технологий важнейших отраслей народного хозяйства / Дворцин М.Д., Дмитриенко В.В., Крутикова Л.В., Машихина Л.Г. Учебное пособие. - Хабаровск: ХПИ, 2003. - 523 с.

2