MaglevDe la Wikipedia, enciclopedia liberă

Salt la: Navigare, căutare

Transrapid Pudong

Un tren cu levitaţie magnetică, sau Maglev, este un tren care utilizează câmpuri magnetice puternice pentru a-şi asigura sustentaţia şi a avansa. Spre deosebire de trenurile clasice, nu există contact cu şina, ceea ce reduce forţele de frecare şi permite atingerea unor viteze foarte mari (anumite sisteme ajung la 550 km/h [1] ). Deoarece nu pot fi folosite cu infrastructura existentă, trenurile Maglev trebuie concepute de la 0. Termenul de maglev nu se referă numai la vehicule, ci şi la interacţiunea dintre acestea şi calea de rulare. Această interacţiune este foarte importantă, fiecare componentă fiind proiectată în funcţie de cealaltă pentru a crea şi controla levitaţia magnetică.

Diferitele tehnologii maglev sunt mai mult sau mai puţin asemănătoare, în funcţie de producător. Liderii mondiali în domeniu sunt companiile germane Siemens şi ThyssenKrupp cu sistemul Transrapid.

Cuprins

[ascunde] 1 Istorie 2 Principii şi tehnologie

o 2.1 Tipuri de tehnologie o 2.2 Propulsie o 2.3 Stabilitate o 2.4 Greutatea magneţilor

3 Avantaje şi dezavantaje o 3.1 Avantaje o 3.2 Inconveniente

4 Sisteme maglev o 4.1 Cele mai cunoscute mărci din domeniu o 4.2 Linii abandonate

4.2.1 Birmingham 1984–1995 4.2.2 Berlin 1989–1991

o 4.3 Linii de testare 4.3.1 Emsland, Germania 4.3.2 Universitatea Jiaotong, China

o 4.4 Linii în exploatare 4.4.1 Naveta către aeroportul din Shanghai 4.4.2 JR-Maglev 4.4.3 Linimo (Linia Tobu Kyuryo)

o 4.5 Proiecte 4.5.1 München 4.5.2 Berlin - Hamburg 4.5.3 Londra - Edinburgh şi/sau Glasgow 4.5.4 Tokyo - Osaka 4.5.5 Incheon 4.5.6 Shanghai - Hangzhou 4.5.7 Baltimore - Washington, D.C. 4.5.8 Honolulu 4.5.9 San Diego 4.5.10 Pittsburgh

5 Filme 6 Legături externe

o 6.1 General o 6.2 Transrapid o 6.3 Maglev în Japonia o 6.4 Alte companii care dezvoltă reţele Maglev

7 Note şi referinţe

[modifică] Istorie

Cercetările asupra trenurilor cu sustentaţie magnetică au început în 1922 prin lucrările germanului Hermann Kemper. Acesta a depus un brevet în domeniu la 14 august 1934. Lucrările sale au fost întrerupte din cauza celui de-al doilea război mondial.

1962 În Japonia încep cercetările în domeniul Maglev; 1973 În Germania încep cercetări în domeniu la Technische Universität

Braunschweig; 1979 Transrapid 05 a fost primul tren Maglev din lume care a transportat călători cu

ocazia unei expoziţii la Hamburg; 1983 A fost construită o linie de 1,6 km la Berlin pentru un serviciu de tip metrou. În

ciuda succesului pe care l-a avut, linia a fost închisă în 1992; 1984 A fost dată în serviciu linia de test Transrapid, în Emsland, Germania; 1997 La 12 decembrie, trenul Maglev MLX01 a bătut recordul mondial de viteză cu

călători: 531 km/h; 2003 A fost dată în serviciu linia Transrapid din Shanghai.

[modifică] Principii şi tehnologie

[modifică] Tipuri de tehnologie

Există 4 tehnologii principale maglev:

o tehnologie care se bazează pe electromagneţi adaptabili (suspensie electromagnetică sau EMS).

Exemplu: Transrapid o tehnologie care se bazează pe magneţi supraconductori (suspensie electrodinamică

sau EDS).

Exemplu: JR-Maglev. o tehnologie potenţial mai ieftină, care foloseşte magneţi permanenţi (Inductrack).

Pe lângă acestea, mai există şi suspensia magnetodinamică (MDS), recent inventată şi deocamdată puţin testată.

[modifică] Propulsie

Propulsia Maglev

Japonia şi Germania sunt deosebit de active în domeniu, producând mai multe idei. Una din aceste idei constă în ridicarea trenului prin forţele de respingere şi de atracţie generate de magneţi cu aceeaşi polaritate, respectiv cu polarităţi opuse. Trenul poate fi pus în mişcare de un motor liniar instalat pe şine sau pe vagon.

[modifică] Stabilitate

Din teorema lui Earnshaw se ştie faptul că folosind doar electromagneţi şi magneţi permanenţi nu se poate asigura stabilitatea sistemului. Pe de altă parte, magneţii diamagnetici şi supraconductori pot stabiliza trenul. Anumite sisteme convenţionale folosesc electromagneţi cu stabilizare electronică: se măsoară continuu distanţa până la tren şi se ajustează curentul din electromagnet în consecinţă.

[modifică] Greutatea magneţilor

Greutatea electromagneţilor de mari dimensiuni este o problemă majoră. Este nevoie de un câmp magnetic foarte puternic pentru a levita un tren de mari dimensiuni, de aceea se folosesc de obicei materiale supraconductoare pentru electromagneţi eficienţi.

[modifică] Avantaje şi dezavantaje

Trebuie precizat de la bun început că în lipsa unui sistem în exploatare pe scară largă, nu se pot face aprecieri corecte cu privire la avantajele sistemului, mai ales în ceea ce priveşte partea economică.

[modifică] Avantaje

Faţă de trenurile clasice, Maglev oferă numeroase avantaje:

Viteze mai mari; Acceleraţii mai bune; Pot urca pante mai abrupte; Nu există riscuri de deraiere; Randament energetic superior; Mai puţină poluare sonoră la viteze egale (totuşi, conform unui studiu olandez [2],

trenurile cu sustentaţie magnetică nu sunt chiar aşa de tăcute cum se spera).

[modifică] Inconveniente

Preţul infrastructurii este foarte ridicat; Incompatibilitatea cu reţelele tradiţionale: trebuie construite căi de rulare noi; Nu este adaptat la transportul de marfă.

[modifică] Sisteme maglev

[modifică] Cele mai cunoscute mărci din domeniu

Transrapid pe pista de testare de la Lathen (Germania) Transrapid este un proiect german (Siemens) care nu şi-a găsit (încă) nici o utilizare

în Germania. Un proiect pe linia Berlin-Hamburg fusese aprobat în 1994 dar a fost ulterior abandonat, datorită lipsei fondurilor. Primul serviciu comercial a fost inaugurat în ianuarie 2003 în China, la Shanghai. Lungimea liniei este de 30 km şi uneşte oraşul cu aeroportul său.

Maglev este un proiect japonez (chiar dacă termenul a fost extins la toate trenurile magnetice). A fost contruită o linie experimentală, pe care s-a atins viteza record de 581 km/h în 2003. Obiectivul final este construcţia unei linii Tokyo-Osaka, parcursă într-o oră.

Proiectul Swissmetro utilizează aceleaşi tehnologii ca şi cele anterioare, dar şi tunele vidate pentru a reduce frecarea cu aerul, care este foarte mare la viteze mai mari de 500 km/h.

Inductrack este un sistem de levitaţie magnetică complet pasiv folosind bobine nealimentate pe şine şi magneţi permanenţi pe tren. Inductrack a fost inventat de

fizicianul Richard E. Post, de la Laboratorul Naţional Lawrence Livermore. Este nevoie de putere numai pentru a contracara frecarea cu aerul. Forţa de levitaţie creşte odată cu viteza.

[modifică] Linii abandonate

[modifică] Birmingham 1984–1995

Primul sistem comercial automat din lume a fost o navetă maglev de mică viteză între terminalul aeroportului internaţional Birmingham şi gara din Birmingham, aflată în imediata sa vecinătate. Naveta a funcţionat între 1984 şi 1995. Lungimea liniei era de 600m, iar trenurile "zburau" la 15mm de şine. La sfârşitul perioadei de funcţionare sistemul devenise nesigur datorită învechirii sistemelor electronice şi a fost înlocuit cu un funicular.

[modifică] Berlin 1989–1991

În Berlinul de Vest a fost contruit la sfărşitul anilor 80 sistemul M-Bahn. Era un tren maglev automatizat, cu o lungime a parcursului de 1.6 km şi 3 staţii. Testările au inceput în august 1989, iar sistemul a fost dat în folosinţă în iulie 1991. Linia se termina la staţia de U-Bahn Gleisdreieck, unde folosea o platformă utilizată înainte pentru trenurile către Berlinul de Est. După căderea Zidului, au fost începute lucrările de reconstrucţie a liniei (actuala U2). Demolarea liniei M-Bahn a început la doar 2 luni după punerea sa în servciu şi s-a terminat în februarie 1992.

[modifică] Linii de testare

[modifică] Emsland, Germania

Transrapid, o companie germană, are o pistă de testări de 31,5 km în districtul Emsland din landul federal Saxonia Inferioară (Niedersachsen).

La 22 septembrie 2006 în jurul orei 10 dim. aici a avut loc un mare accident: un tren Transrapid s-a ciocnit de un vagon-atelier care se afla pe acelaşi traseu dintr-o greşeală umană. Accidentul s-a soldat cu 23 de morţi şi 10 răniţi.

[modifică] Universitatea Jiaotong, China

Pe 31 decembrie 2000, primul maglev de temeperatură mare cu echipaj a fost testat la Universitatea Jiaotong, Chengdu, China. Acest sistem se bazează pe principiul că supraconductori cu temperatură ridicată pot fi levitaţi deasupra unui magnet permanent. Sarcina a fost de 530 kg şi distanţa de levitaţie a fost de 20 mm. Sistemul utilizează azot lichid pentru răcirea supraconductorului.

[modifică] Linii în exploatare

JR-Maglev la Yamanashi

[modifică] Naveta către aeroportul din Shanghai

Transrapid la aeroportul Pudong din Shanghai

Transrapid a lansat primul serviciu comercial cu un maglev de mare viteză din lume, între centrul oraşului Shanghai şi aeroportul oraşului. Linia a fost inaugurată în 2002. Viteza maximă atinsă a fost de 501 km/h, linia având o lungime de 30 km. Transrapid foloseşte tahnologia EMS. Linia va fi prelungită la 160 km până la începerea Expo 2010 în Shanghai.

[modifică] JR-Maglev

Japonia are o linie de încercare în prefectura Yamanashi, unde sunt testate trenurile JR-Maglev MLX01. Aceste trenuri folosesc tehnologia EMS. Aceste "Shinkansen magnetice", dezvoltate de Central Japan Railway Co. ("JR Central") şi Kawasaki Heavy Industries, sunt în acest moment cele mai rapide trenuri din lume, atingând viteza-record de 581 km/h pe 2 decembrie 2003.

Trenurile Maglev

Prima aplicatie practica a fenomenului a fost in domeniul transportului pe cale ferata.Trenurile Maglev utilizeaza campuri magnetice puternice pentru a asigura sustentatia si a

avansa. Ceea ce le face deosebite, este faptul ca nu exista contact cu sina, reducand fortele de frecare si permitand trenului sa ajunga la viteze foarte mari.Trenurile Maglev pot ajunge pana la 581 km / ora. Nu ajung insa la vitezele unui avion, deoarece fortele de frecare la altitudine sunt mai mici fata de la sol.

Aceasta tehnologie ar permite trenului sa depaseasca 6437 km / ora intr-un tunel vidat.

Termenul „maglev” nu se refera numai la vehicule, ci si la sisteme de cai ferate, specific proiectate pentru levitatie magnetica si propulsie.

Trenul leviteaza cu ajutorul unor magneti permanenti montati pe vagoane ce interactioneaza cu campul electromagnetic generat de calea ferata. Acesta este practic motorul trenului.

Principiu de functionarePolii magnetilor opusi se atrag. Este principiul de baza in spatele propulsiei electromagnetice. Electromagnetii sunt similari cu alti magneti, atragand obiectele de metal, insa avantajul este ca forta magnetica nu este permanenta.Conectand la capetele unui fir de cupru o baterie, se creaza un mic camp magnetic. Deconectand firul de la baterie, campul magnetic dispare. Aceasta este diferenta intre electromagneti si magnetii permanenti.

Sistemele de trenuri Maglev se bazeaza pe acest camp magnetic. Sistemul este compus din 3 componente: o sursa de curent, bobine aliniate de-a lungul caii ferate, si magneti permanenti atasati sub tren.

Marea diferenta intre un tren maglev si unul conventional este ca primul functioneaza fara motor – cel putin nu unul obisnuit folosit pentru alte masini sau trenuri.

In loc sa foloseasca combustibil, trenul este propulsat de campul magnetic creat de bobinele parcurse de curent.Bobinele parcurse de curent resping magnetii, facand trenul sa leviteze la o distanta de 1 – 10 cm. O data ce trenul este suspendat, bobinele creaza un sistem magnetic ce trag si imping trenul pe sinele de ghidare. Curentul electric aplicat bobinelor alterneaza pentru a schimba polaritatea lor. Aceasta alternanta face ca campul magnetic din fata trenului sa traga trenul in fata, in timp ce campul magnetic din spatele lui il impinge in fata.

Istoria MaglevHermann Kemper a efectuat cercetari in anul 1922 asupra trenurilor cu sustentatie magnetica. A depus un brevet in domeniu pe 14 august 1934. Din pricina celui de-al doilea razboi mondial, lucrarile sale au fost intrerupte. Japonezii au continuat cercetarile in anul 1962. In Germania incep cercetarile in anul 1973, la Technischen Universitat Braunschweig.In 1983 s-a construit o linie de metrou bazata pe levitatie magnetica, la Berlin. Proiectul s-a dovedit a fi un succes, insa linia a fos inchisa in 1992.Recordul mondial de viteza cu calatori pentru trenuri Maglev a fost de 531 km / ora, in anul 1997.In anul 2003 s-a dat in serviciu linia Transrapid din Shangai, cu o lungime de 30 de km, unind orasul cu aeroportul sau.

AvantajeTrenurile Maglev ajung la viteze mult mai mari decat cele obisnuite, au o acceleratie mai buna si pot urca pante mai abrupte. Randamentul energetic este superior si sunt mult mai sigure, neexistand riscul de deraiere. Desi nu sunt atat de tacute cum se spera, trenurile cu sustentatie magnetica sunt mult mai silentioase decat cele obisnuite.

DezavantajeTrenurile Maglev au insa si multe dezavantaje. Nu pot fi folosite cu infrastructura existenta, iar costul ridicat pentru construirea unor cai de rulare noi este foarte ridicat. Un alt dezavantaj este ca trenurile Maglev nu sunt adaptate pentru transportul de marfa.

Turbina Maglev

S-au realizat si turbine eoliene bazate pe principiul maglev (levitatie magnetica) pentru a genera energie electrica.Turbina este orientata pe verticala, iar aripile nu mai au nevoie de rulmenti deoarece sunt

suspendate magnetic. Spre deosebire de trenurile bazate pe principiul levitatiei, turbinele folosesc magneti permanenti si nu electromagneti. Astfel, turbinele nu au nevoie de electricitate pentru a functiona, scazand totodata si cheltuielile de intretinere si reparatii.

Turbinele eoliene clasice produc doar 5 MegaWatt / ora, in timp ce o turbina maglev produce 1 GigaWatt / ora, suficient pentru a furniza energie electrica pentru 750.000 de case.

Daca trenurile prezinta dezavantaje din pricina costului ridicat, iar un astfel de tren nu va inlocui pe cele conventionale - cel putin nu prea curand - turbinele maglev vor avea un succes mai mare.O fabrica de 5 milioane de dolari se afla deja in constuctie in China pentru a produce turbine maglev.Aceste tipuri de turbine reprezinta cea mai eficienta sursa ecologica de energie existenta astazi.

Autor: Marius , www.descopera.org