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1. Appuntamento

treno a levitazione magnetica o maglev(dall'inglese levitazione magnetica, cioè "maglev" - piano magnetico) è un treno su una sospensione magnetica, azionato e controllato da forze magnetiche, progettato per trasportare persone (Fig. 1). Riguarda la tecnologia di trasporto passeggeri. A differenza dei treni tradizionali, non tocca la superficie del binario durante la corsa.

2. Parti principali (dispositivo) e loro scopo

Ci sono diverse soluzioni tecnologiche nello sviluppo di questo progetto (vedi paragrafo 6). Considera il principio di funzionamento del cuscino magnetico del treno "Transrapid" su elettromagneti ( sospensione elettromagnetica, EMS) (Fig. 2).

Elettromagneti a controllo elettronico (1) sono fissati alla "gonna" metallica di ciascuna vettura. Interagiscono con i magneti sul lato inferiore della rotaia speciale (2), facendo passare il treno sopra la rotaia. Altri magneti forniscono l'allineamento laterale. Lungo il binario è posato un avvolgimento (3) che crea un campo magnetico che mette in moto il treno (motore lineare).

3. Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento di un treno su una sospensione magnetica si basa sui seguenti fenomeni fisici e leggi:

fenomeno e legge dell'induzione elettromagnetica di M. Faraday

La regola di Lenz

Legge di Biot-Savart-Laplace

Nel 1831 scoprì il fisico inglese Michael Faraday legge dell'induzione elettromagnetica, Per cui un cambiamento nel flusso magnetico all'interno di un circuito conduttore eccita in questo circuito elettricità anche se non c'è fonte di alimentazione nel circuito. La questione della direzione della corrente di induzione, lasciata aperta da Faraday, fu presto risolta dal fisico russo Emil Khristianovich Lenz.

Si consideri un circuito circolare chiuso che trasporta corrente senza una batteria collegata o altra fonte di alimentazione, in cui viene introdotto un magnete con il polo nord. Ciò aumenterà il flusso magnetico che passa attraverso il circuito e, secondo la legge di Faraday, nel circuito apparirà una corrente indotta. Questa corrente, a sua volta, secondo la legge di Biot-Savart, genererà un campo magnetico, le cui proprietà non sono diverse dalle proprietà del campo di un normale magnete con i poli nord e sud. Lenz è appena riuscito a scoprire che la corrente indotta sarà indirizzata in modo tale che il polo nord del campo magnetico generato dalla corrente sarà orientato verso il polo nord del magnete inserito. Poiché ci sono forze di reciproca repulsione tra i due poli nord dei magneti, la corrente induttiva indotta nel circuito scorrerà in questa direzione, il che contrasterà l'introduzione del magnete nel circuito. E questo è solo un caso speciale, e in una formulazione generalizzata, la regola di Lenz dice che la corrente di induzione è sempre diretta in modo da contrastare la causa principale che l'ha provocata.

La regola di Lenz oggi si usa solo in treno su un cuscino magnetico. Sotto il fondo del vagone di un tale treno sono montati potenti magneti, situati a pochi centimetri dalla lamiera d'acciaio (Fig. 3). Quando il treno si muove, il flusso magnetico che passa attraverso il contorno della tela cambia costantemente e al suo interno sorgono forti correnti di induzione, creando un potente campo magnetico che respinge la sospensione magnetica del treno (simile a come sorgono forze repulsive tra il circuito e il magnete nell'esperimento precedente). Questa forza è così grande che, dopo aver guadagnato una certa velocità, il treno si stacca letteralmente dalla tela di diversi centimetri e, di fatto, vola nell'aria.

La composizione levita per la repulsione degli stessi poli dei magneti e, al contrario, per l'attrazione di poli diversi. I creatori del treno "Transrapid" (Fig. 1) hanno applicato uno schema di sospensione magnetica inaspettato. Non usarono la repulsione dei poli con lo stesso nome, ma l'attrazione di quelli con nomi opposti. Appendere un carico sopra un magnete non è difficile (questo sistema è stabile), ma sotto un magnete è quasi impossibile. Ma se prendiamo un elettromagnete controllato, la situazione cambia. Il sistema di controllo mantiene costante la distanza tra i magneti a pochi millimetri (Fig. 3). Con un aumento dello spazio vuoto, il sistema aumenta la forza di corrente nei magneti portanti e quindi "tira su" l'auto; quando diminuisce, diminuisce la forza attuale e il divario aumenta. Lo schema presenta due vantaggi principali. Gli elementi magnetici del binario sono protetti dagli agenti atmosferici e il loro campo è molto più debole a causa del piccolo spazio tra il binario e il treno; richiede correnti molto più piccole. Di conseguenza, un treno di questo tipo risulta essere molto più economico.

Il treno va avanti motore lineare. Un tale motore ha un rotore e uno statore allungati in strisce (in un motore elettrico convenzionale sono piegati in anelli). Gli avvolgimenti dello statore vengono accesi uno per uno, creando un campo magnetico mobile. Lo statore, montato sulla locomotiva, viene trascinato in questo campo e muove l'intero treno (Fig. 4, 5). . L'elemento chiave della tecnologia è il cambio dei poli sugli elettromagneti alternando alimentazione e rimozione di corrente ad una frequenza di 4000 volte al secondo. Lo spazio tra lo statore e il rotore per ottenere un funzionamento affidabile non deve superare i cinque millimetri. Ciò è difficile da ottenere a causa dell'oscillazione delle auto durante il movimento, caratteristica di tutti i tipi di monorotaie, ad eccezione delle strade con sospensione laterale, soprattutto in curva. Pertanto, è necessaria un'infrastruttura di binari ideale.

La stabilità del sistema è assicurata dalla regolazione automatica della corrente negli avvolgimenti di magnetizzazione: i sensori misurano costantemente la distanza dal treno al binario e, di conseguenza, cambia la tensione sugli elettromagneti (Fig. 3). I sistemi di controllo ultraveloci controllano il divario tra la strada e il treno.

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Riso. 4. Il principio del movimento del treno su una sospensione magnetica (tecnologia EMS)

L'unica forza frenante è la forza di resistenza aerodinamica.

Quindi, lo schema del movimento di un treno su una sospensione magnetica: gli elettromagneti portanti sono installati sotto l'auto e le bobine di un motore elettrico lineare sono installate sul binario. Quando interagiscono, sorge una forza che solleva l'auto sopra la strada e la spinge in avanti. La direzione della corrente negli avvolgimenti cambia continuamente, cambiando i campi magnetici mentre il treno si muove.

I magneti portanti sono alimentati dalle batterie di bordo (Fig. 4), che vengono ricaricate in ogni stazione. La corrente al motore elettrico lineare, che fa accelerare il treno alla velocità dell'aeroplano, viene fornita solo nel tratto lungo il quale viaggia il treno (Fig. 6 a). Un campo magnetico sufficientemente forte della composizione indurrà corrente negli avvolgimenti del binario e questi, a loro volta, creeranno un campo magnetico.

Riso. 6. a Il principio di movimento di un treno su un cuscino magnetico

Dove il treno accelera o va in salita, l'energia viene fornita con più potenza. Se hai bisogno di rallentare o guidare direzione inversa, il campo magnetico cambia il vettore.

Guarda i video" Legge dell'induzione elettromagnetica», « Induzione elettromagnetica» « Gli esperimenti di Faraday».

Riso. 6. b Frame dei videoclip "Legge dell'induzione elettromagnetica", "Induzione elettromagnetica", "Esperimenti di Faraday".

Lo Shanghai Maglev Train è la prima linea ferroviaria maglev commerciale al mondo e il progetto ferroviario più costoso del Regno di Mezzo.

Il progetto è entrato in funzione commerciale il 1 gennaio 2004. Il suo costo è di circa 1,6 miliardi di dollari (10 miliardi di yuan).

Costi così elevati erano principalmente dovuti al fatto che la maggior parte del percorso attraversa zone umide, motivo per cui i costruttori hanno dovuto costruire una piattaforma di cemento per ogni supporto del cavalcavia (e ce ne sono molti, ogni 25 metri). A proposito, in alcuni punti lo spessore di questo cuscino raggiunge i 70 m.

A proposito, la linea Shanghai Maglev non è la più lunga delle superstrade, la sua lunghezza è di soli 30 chilometri dall'aeroporto internazionale di Pudong alla stazione della metropolitana Longyang-Lu a Shanghai.

Ma lo Shanghai Maglev copre questa distanza in soli 7:20 o 8:10 minuti (a seconda dell'ora del giorno). Il treno ha una velocità massima di 431 km/h e una velocità media di circa 250 km/h.

È vero, con la sua velocità massima, si precipita solo per 1,5 minuti, perché non c'è nessun posto dove accelerare così tanto, la distanza non è molto grande.

La linea opera dalle 18:45 alle 21:30, con intervalli da 15 a 20 minuti.

La tariffa è di circa 7,3 USD a tratta. Per i passeggeri con biglietti aerei - 5,81 USD. I biglietti VIP costano circa il doppio rispetto ai biglietti standard.

Il primo treno a levitazione magnetica trasportava un gruppo di passeggeri nell'ambito dell'Esposizione internazionale dei trasporti IVA del 1979 in Germania. Ma pochi sanno che nello stesso anno un altro maglev, il modello sovietico TP-01, percorse i suoi primi metri lungo la pista di prova. È particolarmente sorprendente che i maglev sovietici siano sopravvissuti fino ad oggi: hanno raccolto polvere nei cortili della storia per più di 30 anni.

Tim Skorenko

Già prima della guerra iniziarono gli esperimenti con veicoli funzionanti secondo il principio della levitazione magnetica. In diversi anni e in diversi paesi sono apparsi prototipi operativi di treni levitanti. Nel 1979, i tedeschi hanno introdotto un sistema che ha trasportato più di 50.000 passeggeri in tre mesi di attività e nel 1984 è apparsa la prima linea permanente di treni a levitazione magnetica all'aeroporto internazionale di Birmingham (Regno Unito). La lunghezza iniziale del binario era di 600 m e l'altezza di levitazione non superava i 15 mm. Il sistema ha funzionato con successo per 11 anni, ma poi i guasti tecnici sono diventati più frequenti a causa dell'invecchiamento delle apparecchiature. E poiché il sistema era unico, praticamente ogni parte doveva essere realizzata su misura e fu presa la decisione di chiudere la linea, causando continue perdite.

1986, TP-05 al campo di addestramento di Ramenskoye. La sezione di 800 metri non permetteva di accelerare fino a velocità di crociera, ma le “gare” iniziali non lo richiedevano. L'auto, costruita in tempi brevissimi, è riuscita quasi senza "malattie infantili", e questo è stato un buon risultato.

Oltre ai britannici, i treni magnetici prodotti in serie furono lanciati con successo da tutti nella stessa Germania: la società Transrapid gestiva un sistema simile lungo 31,5 km nella regione dell'Emsland tra le città di Derpen e Lathen. La storia dell'Emsland maglev, però, è finita tragicamente: nel 2006, per colpa dei tecnici, si verificò un grave incidente in cui morirono 23 persone, e la linea venne messa fuori servizio.

In Giappone sono attualmente in funzione due sistemi di levitazione magnetica. Il primo (per il trasporto urbano) utilizza un sistema di sospensione elettromagnetico per velocità fino a 100 km/h. Il secondo, più noto, SCMaglev, è progettato per velocità superiori a 400 km/he si basa su magneti superconduttori. Nell'ambito di questo programma sono state costruite diverse linee ed è stato stabilito un record mondiale di velocità per un veicolo ferroviario, 581 km/h. Solo due anni fa è stata introdotta una nuova generazione di treni a levitazione magnetica giapponesi, la serie L0 Shinkansen. Inoltre, in Cina, a Shanghai, opera un sistema simile al tedesco "Transrapid"; utilizza anche magneti superconduttori.

Il salone TP-05 aveva due file di sedili e un corridoio centrale. L'auto è larga e allo stesso tempo sorprendentemente bassa: l'editore, alto 184 cm, ha quasi toccato il soffitto con la testa. Era impossibile stare nella cabina di guida.

E nel 1975 iniziò lo sviluppo del primo maglev sovietico. Oggi è quasi dimenticato, ma è una pagina importantissima nella storia tecnica del nostro Paese.

Treno del futuro

Sta davanti a noi, un grande design futuristico che assomiglia più a un'astronave di un film di fantascienza che a un veicolo. Corpo aerodinamico in alluminio, porta scorrevole, scritta "TP-05" stilizzata a bordo. Un'auto sperimentale su una sospensione magnetica è rimasta in un campo di addestramento vicino a Ramenskoye per 25 anni, il cellophan è ricoperto da uno spesso strato di polvere, sotto c'è un'auto straordinaria che miracolosamente non è stata tagliata in metallo secondo la buona tradizione russa . Ma no, è sopravvissuto, così come il TP-04, il suo predecessore, progettato per testare singole unità.

L'auto sperimentale in officina ha già una nuova colorazione. È stato ridipinto più volte e per le riprese di un fantastico cortometraggio è stata fatta a bordo una grande iscrizione con una palla di fuoco.

Lo sviluppo del maglev risale al 1975, quando l'associazione di produzione Soyuztransprogress apparve sotto il Ministero della costruzione di petrolio e gas dell'URSS. Alcuni anni dopo è stato lanciato il programma statale "Trasporto ecologico ad alta velocità", nell'ambito del quale sono iniziati i lavori su un treno su un cuscino magnetico. E 'stato molto buono con il finanziamento, per il progetto è stato costruito un laboratorio speciale e un campo di addestramento dell'istituto VNIIPItransprogress con una sezione di strada di 120 metri a Ramenskoye vicino a Mosca. E nel 1979, la prima auto maglev TP-01 ha superato con successo la distanza di prova con le proprie forze, tuttavia, anche su una sezione temporanea di 36 metri dello stabilimento di Gazstroymashina, i cui elementi in seguito si sono "trasferiti" a Ramenskoye. Fai attenzione - contemporaneamente ai tedeschi e prima di molti altri sviluppatori! In linea di principio, l'URSS ha avuto la possibilità di diventare uno dei primi paesi a sviluppare il trasporto magnetico: i veri entusiasti del loro lavoro, guidati dall'accademico Yuri Sokolov, sono stati coinvolti nel lavoro.

Moduli magnetici (grigio) su guida (arancione). Le barre rettangolari al centro della foto sono solo sensori di spazio vuoto che tracciano le irregolarità della superficie. L'elettronica è stata rimossa dal TP-05, ma l'attrezzatura magnetica è rimasta e, in linea di principio, l'auto può essere lanciata di nuovo.

La spedizione Popular Mechanics era guidata nientemeno che da Andrey Alexandrovich Galenko, direttore generale del TEMP Engineering and Research Center. TEMP è la stessa organizzazione, l'ex VNIIPItransprogress, un ramo di Soyuztransprogress, che è sprofondato nell'oblio, e Andrei Alexandrovich ha lavorato al sistema fin dall'inizio, e quasi nessuno potrebbe parlarne meglio di lui. TP-05 è sotto il cellophane, e la prima cosa che dice il fotografo è: no, no, non potremo fotografarlo, non si vede niente lì. Ma poi togliamo il cellophane e per la prima volta il maglev sovietico lunghi anni ci appare davanti, non ingegneri e non impiegati della discarica, in tutto il suo splendore.

Perché hai bisogno di un maglev

Lo sviluppo di sistemi di trasporto che operano secondo il principio della levitazione magnetica può essere suddiviso in tre aree. Il primo sono le auto con velocità di progetto fino a 100 km/h; in questo caso, il più ottimale è lo schema con elettromagneti a levitazione. Il secondo è il trasporto suburbano con velocità di 100–400 km/h; qui è meglio utilizzare una sospensione elettromagnetica a tutti gli effetti con sistemi di stabilizzazione laterale. E infine, la tendenza più "alla moda", per così dire, sono i treni a lunga percorrenza in grado di accelerare fino a 500 km / he oltre. In questo caso la sospensione deve essere elettrodinamica, su magneti superconduttori.

TP-01 apparteneva alla prima direzione ed è stato testato sul sito di prova fino alla metà del 1980. La sua massa era di 12 tonnellate, la lunghezza - 9 m e ospitava 20 persone; lo spazio di sospensione era minimo: solo 10 mm. TP-01 è stato seguito da nuove gradazioni di macchine di prova: TP-02 e TP-03, il percorso è stato esteso a 850 m, quindi è apparsa l'auto da laboratorio TP-04, progettata per studiare il funzionamento di un azionamento elettrico a trazione lineare. Il futuro dei maglev sovietici sembrava senza nuvole, soprattutto perché nel mondo, oltre a Ramenskoye, c'erano solo due di questi campi di addestramento: in Germania e in Giappone.

In precedenza, TP-05 era simmetrico e poteva muoversi sia avanti che indietro; pannelli di controllo e parabrezza erano su entrambi i lati. Oggi la console è stata conservata solo dal lato dell'officina: la seconda è stata smantellata perché non necessaria.

Il principio di funzionamento di un treno a levitazione è relativamente semplice. La composizione non tocca il binario, essendo in uno stato sospeso, funziona l'attrazione o la repulsione reciproca dei magneti. In poche parole, le auto sono sospese sopra il piano del binario a causa delle forze di levitazione magnetica dirette verticalmente e sono trattenute dai rulli laterali utilizzando forze dirette orizzontalmente simili. In assenza di attrito sulla rotaia, l'unica "barriera" al movimento diventa la resistenza aerodinamica: in teoria, anche un bambino può muovere un'auto multi-tonnellata. Il treno è guidato da una lineare motore asincrono, simile a quello che funziona, ad esempio, sulla monorotaia di Mosca (a proposito, questo motore è stato sviluppato proprio dal Centro di ricerca e sviluppo dell'OAO "TEMP"). Un tale motore ha due parti: il primario (induttore) è installato sotto l'auto, il secondario (bus reattivo) - sui binari. Il campo elettromagnetico creato dall'induttore interagisce con il pneumatico, facendo avanzare il treno.

I vantaggi del maglev in primo luogo includono l'assenza di resistenza diversa dall'aerodinamica. Inoltre, l'usura delle apparecchiature è minima a causa del numero ridotto di parti mobili del sistema rispetto ai treni classici. Gli svantaggi sono la complessità e l'alto costo dei percorsi. Ad esempio, uno dei problemi è la sicurezza: il maglev deve essere "sollevato" sul cavalcavia e, se è presente un cavalcavia, è necessario considerare la possibilità di evacuare i passeggeri in caso di emergenza. Tuttavia, l'auto TP-05 era progettata per funzionare a velocità fino a 100 km / he aveva una struttura dei binari relativamente economica e tecnologicamente avanzata.

anni '80 L'ingegnere VNIIPI-transprogress lavora su un computer. L'attrezzatura dell'officina a quel tempo era la più moderna: il finanziamento del programma "Trasporto ecologico ad alta velocità" è stato effettuato senza gravi guasti anche durante la perestrojka.

Tutto da zero

Sviluppando una serie di TP, gli ingegneri, infatti, hanno fatto tutto da zero. Abbiamo scelto i parametri dell'interazione tra i magneti dell'auto e la pista, quindi abbiamo ripreso le sospensioni elettromagnetiche - abbiamo lavorato sull'ottimizzazione dei flussi magnetici, della dinamica di guida, ecc. passeggeri. L'adattamento alle irregolarità è stato realizzato con l'aiuto di piccoli elettromagneti collegati da cardini in qualcosa di simile a catene. Il circuito era complesso, ma molto più affidabile e praticabile rispetto ai magneti fissati rigidamente. Il controllo del sistema è stato effettuato grazie ai sensori di gap, che hanno tracciato le irregolarità del percorso e hanno dato comandi al convertitore di potenza, che ha ridotto o aumentato la corrente in un particolare elettromagnete, e quindi la forza di sollevamento.

TP-01, il primo maglev sovietico, 1979. Qui l'auto non è ancora a Ramenskoye, ma su un breve tratto di pista di 36 metri costruito nel sito di prova dello stabilimento di Gazstroymashina. Nello stesso anno, i tedeschi hanno dimostrato la prima macchina del genere: gli ingegneri sovietici sono stati al passo con i tempi.

È stato questo schema a essere testato su TP-05, l'unica vettura della "seconda direzione" costruita nell'ambito del programma con una sospensione elettromagnetica. I lavori sull'auto sono stati eseguiti molto rapidamente: la sua carrozzeria in alluminio, ad esempio, è stata realizzata in soli tre mesi. I primi test del TP-05 ebbero luogo nel 1986. Pesava 18 tonnellate, ospitava 18 persone, il resto dell'auto era occupato da apparecchiature di prova. Si presumeva che la prima strada che utilizzava tali carri in pratica sarebbe stata costruita in Armenia (da Yerevan ad Abovyan, 16 km). La velocità avrebbe dovuto essere aumentata a 180 km / h, capacità - fino a 64 persone per auto. Ma la seconda metà degli anni '80 ha apportato le proprie modifiche al brillante futuro del maglev sovietico. In Gran Bretagna, a quel punto, era già stato lanciato il primo sistema di cuscini magnetici permanenti, avremmo potuto raggiungere gli inglesi, se non fosse stato per sconvolgimenti politici. Un altro motivo della riduzione del progetto è stato il terremoto in Armenia, che ha portato a una forte riduzione dei finanziamenti.

Progetto B250 - maglev ad alta velocità "Mosca - Sheremetyevo". L'aerodinamica è stata sviluppata presso lo Yakovlev Design Bureau e sono stati realizzati modelli a grandezza naturale del segmento con sedili e cabina. La velocità di progetto - 250 km / h - è stata riflessa nell'indice del progetto. Sfortunatamente, nel 1993, l'ambiziosa idea fallì per mancanza di fondi.

Antenato di Aeroexpress

Tutto il lavoro sulla serie TP è stato ridotto alla fine degli anni '80 e dal 1990 TP-05, che a quel tempo era riuscito a recitare nel cortometraggio di fantascienza "You Don't Mess With Robots", è stato messo in scena per sempre scherzo sotto cellophan nella stessa officina dove è stato costruito. Siamo diventati i primi giornalisti in un quarto di secolo a vedere questa vettura "dal vivo". All'interno, quasi tutto è stato conservato, dal pannello di controllo al rivestimento dei sedili. Il restauro di TP-05 non è così difficile come potrebbe essere: si trovava sotto un tetto, a buone condizioni e merita un posto nel museo dei trasporti.

All'inizio degli anni '90, il Centro di ricerca e sviluppo TEMP ha continuato il tema del maglev, ora commissionato dal governo di Mosca. È stata l'idea dell'Aeroexpress, un treno a levitazione magnetica ad alta velocità per trasportare i residenti di Mosca direttamente all'aeroporto di Sheremetyevo. Il progetto si chiamava B250. Un segmento sperimentale del treno è stato mostrato in una mostra a Milano, dopo di che sono comparsi nel progetto investitori e ingegneri stranieri; Gli specialisti sovietici si recarono in Germania per studiare gli sviluppi esteri. Ma nel 1993, a causa della crisi finanziaria, il progetto è stato ridotto. Le auto da 64 posti per Sheremetyevo sono rimaste solo sulla carta. Tuttavia, alcuni elementi del sistema sono stati creati in campioni in scala reale: sospensioni e riduttori di marcia, dispositivi del sistema di alimentazione di bordo, sono iniziati anche i test dei singoli blocchi.

La cosa più interessante è che ci sono sviluppi per i maglev in Russia. Il centro di ricerca e sviluppo JSC "TEMP" lavora, vari progetti sono in fase di attuazione per le industrie civili e della difesa, c'è un sito di prova, c'è esperienza nel lavorare con sistemi simili. Alcuni anni fa, grazie all'iniziativa delle ferrovie russe, i discorsi sul maglev sono passati di nuovo alla fase di sviluppo del design, tuttavia, la continuazione del lavoro era già stata affidata ad altre organizzazioni. Dove questo porterà, il tempo lo dirà.

Per l'aiuto nella preparazione del materiale, la redazione desidera ringraziare al CEO ETC "Trasporto Elettromagnetico Passeggeri" A.A. Galenko.

È anche un treno su un cuscino magnetico, è anche maglev dall'inglese levitazione magnetica ("levitazione magnetica") è un treno su una sospensione magnetica, guidato e controllato dalla forza campo elettromagnetico. Un tale treno, a differenza dei treni tradizionali, non tocca la superficie del binario durante il movimento. Poiché c'è uno spazio tra il treno e la superficie di rotolamento, l'attrito viene eliminato e l'unica forza frenante è la resistenza aerodinamica. Maglev si riferisce al trasporto su monorotaia.

Monorotaia:

Hotchkiss (Arthur Hotchkiss) 1890;
immagini da wikipedia

immagini da wikipedia

Il trasporto terrestre ad alta velocità (HST) si riferisce al trasporto ferroviario che consente ai treni di viaggiare a velocità superiori a 200 km/h (120 mph). Sebbene all'inizio del 20 ° secolo fossero chiamati i treni ad alta velocità, che seguivano a velocità superiori a 150-160 km / h.
Oggi, i treni VSNT si muovono lungo binari ferroviari appositamente dedicati: una linea ad alta velocità (HSR) o su una sospensione magnetica, lungo la quale si muove il maglev mostrato sopra.

Il primo movimento regolare di treni ad alta velocità iniziò nel 1964 in Giappone. Nel 1981, i treni VSNT iniziarono a circolare in Francia e presto la maggior parte Europa occidentale, compreso il Regno Unito, è stata fusa in un'unica rete ferroviaria ad alta velocità. I moderni treni ad alta velocità in funzione sviluppano velocità di circa 350-400 km / h e nei test possono persino accelerare fino a 560-580 km / h, come il JR-Maglev MLX01, che ha stabilito un record di velocità durante i test nel 2003 - 581 km/h.
In Russia, nel 2009 è iniziata la regolare circolazione dei treni ad alta velocità, su binari comuni ai treni convenzionali. E solo entro il 2017 si prevede di completare la costruzione della prima linea ferroviaria specializzata ad alta velocità della Russia Mosca - San Pietroburgo.

Falco pellegrino Siemens Velaro RUS; velocità massima di servizio - 230 km / h,
è possibile l'aggiornamento a 350 km/h; foto da Wikipedia

Oltre ai passeggeri, i treni ad alta velocità trasportano anche merci, ad esempio: il servizio francese La Poste dispone di una flotta di speciali treni elettrici TGV per il trasporto di posta e pacchi.

La velocità dei treni "magnetici", ovvero i treni a levitazione magnetica, è paragonabile alla velocità di un aeromobile e consente di competere con il trasporto aereo nelle direzioni a corto e medio raggio (fino a 1000 km). Sebbene l'idea di tale trasporto non sia nuova, i vincoli economici e tecnici non le hanno permesso di svilupparsi appieno.

Sul questo momento Esistono 3 principali tecnologie per la sospensione magnetica dei treni:

1. Su magneti superconduttori (sospensione elettrodinamica, EDS);
2. Su elettromagneti (sospensione elettromagnetica, EMS);
3. Su magneti permanenti; è il sistema nuovo e potenzialmente più economico.

La composizione levita per la repulsione di poli magnetici identici e, al contrario, per l'attrazione di poli opposti. La propulsione è effettuata da un motore lineare, posizionato o sul treno o sul binario, o entrambi. Un serio problema di progettazione è il grande peso di magneti sufficientemente potenti, poiché è necessario un forte campo magnetico per mantenere una composizione massiccia nell'aria.

Vantaggi di Maglev:

• teoricamente la velocità massima ottenibile sui mezzi pubblici (non sportivi) terrestri;
• grandi prospettive per raggiungere velocità molte volte superiori a quelle utilizzate nell'aviazione a reazione;
• rumore basso.

Svantaggi Maglev:

• costo elevato di creazione e manutenzione di un binario: il costo di costruzione di un chilometro di un binario a levitazione magnetica è paragonabile alla guida di un chilometro di un tunnel della metropolitana in modo chiuso;
• il campo elettromagnetico generato può essere dannoso per il personale di addestramento e per i residenti nelle vicinanze. Anche i trasformatori di trazione utilizzati in elettrificato corrente alternata le ferrovie sono dannose per i conducenti. Ma in questo caso, l'intensità del campo è un ordine di grandezza superiore. È anche possibile che le linee maglev non siano disponibili per le persone che usano pacemaker;
• i binari ferroviari di larghezza standard ricostruiti per il traffico ad alta velocità rimangono accessibili ai normali treni passeggeri e suburbani. La pista maglev ad alta velocità non è adatta a nient'altro; saranno necessari percorsi aggiuntivi per la comunicazione a bassa velocità.

Gli sviluppi più attivi del maglev sono portati avanti da Germania e Giappone.

*Aiuto: cos'è uno shinkansen?
Shinkansen è il nome della rete ferroviaria ad alta velocità in Giappone, progettata per il trasporto di passeggeri tra le principali città del paese. Di proprietà delle ferrovie giapponesi. La prima linea è stata aperta tra Osaka e Tokyo nel 1964 - Tokaido Shinkansen. Questa linea è la linea ferroviaria ad alta velocità più trafficata del mondo. Trasporta circa 375.000 passeggeri al giorno.

"Treno proiettile" è uno dei nomi dei treni shinkansen. I treni possono avere fino a 16 carrozze. Ogni carro raggiunge una lunghezza di 25 metri, ad eccezione dei carri di testa, che di solito sono leggermente più lunghi. La lunghezza totale del treno è di circa 400 metri. Anche le stazioni di tali treni sono molto lunghe e appositamente adattate per questi treni.

200 ~ E5 treni shinkansen serie; foto da Wikipedia

In Giappone, i maglev sono spesso indicati come "rinia:ka:" (giapponese: リニアカー), derivato dall'inglese "linear car" a causa del motore lineare utilizzato a bordo.

JR-Maglev utilizza sospensioni elettrodinamiche con magneti superconduttori (EDS) installati sia sul treno che sui binari. A differenza del sistema tedesco Transrapid, JR-Maglev non utilizza un layout monorotaia: i treni viaggiano in un canale tra i magneti. Questo schema consente di sviluppare velocità più elevate, offre maggiore sicurezza ai passeggeri in caso di evacuazione e facilità d'uso.

A differenza delle sospensioni elettromagnetiche (EMS), i treni costruiti utilizzando la tecnologia EDS richiedono ruote aggiuntive durante la guida a basse velocità (fino a 150 km/h). Quando viene raggiunta una certa velocità, le ruote vengono separate da terra e il treno "vola" a una distanza di diversi centimetri dalla superficie. In caso di incidente, le ruote consentono anche un arresto più fluido del treno.

Per la frenata normale vengono utilizzati i freni elettrodinamici. Per le emergenze, il treno è dotato di freni aerodinamici a scomparsa e freni a disco sui carrelli.

Guidare in un maglev con una velocità massima di 501 km/h. La descrizione afferma che il video è stato realizzato nel 2005:

Sulla linea Yamanashi si stanno testando diversi treni con diverse forme di ogiva, dal solito ogiva appuntito a uno quasi piatto, lungo 14 metri, progettato per liberarsi del forte scoppio che accompagna il treno che entra nel tunnel ad alta velocità . Il treno maglev può essere completamente controllato da computer. Il conducente controlla il funzionamento del computer e riceve un'immagine del percorso attraverso la videocamera (la cabina di guida non ha finestrini frontali).

La tecnologia JR-Maglev è più costosa dell'analogo sviluppo Transrapid implementato in Cina (la linea per l'aeroporto di Shanghai), poiché richiede costi elevati per l'equipaggiamento della rotta con magneti superconduttori e tunnel esplosivi in ​​montagna. Il costo totale del progetto potrebbe raggiungere gli 82,5 miliardi di dollari USA. La posa della linea lungo la Tokaido Coastal Highway costerebbe meno ma richiederebbe la costruzione un largo numero brevi tunnel. Nonostante il treno maglev stesso sia silenzioso, ogni ingresso nel tunnel ad alta velocità provocherà uno scoppio, di volume paragonabile a un'esplosione, quindi è impossibile tracciare una linea in aree densamente popolate.

Sono passati più di 200 anni dall'invenzione delle locomotive a vapore. Da allora, il trasporto ferroviario è diventato il più popolare per il trasporto di passeggeri e merci. Tuttavia, gli scienziati hanno lavorato attivamente per migliorare questo metodo di movimento. Di conseguenza, è stato creato il maglev, o treno a cuscino magnetico.

L'idea è apparsa all'inizio del XX secolo. Ma non era possibile realizzarlo in quel momento e in quelle condizioni. E solo tra la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70 in Germania assemblarono una pista magnetica, dove lanciarono un veicolo di nuova generazione. Quindi si muoveva ad una velocità massima di 90 km/he poteva ospitare solo 4 passeggeri. Nel 1979, il treno a levitazione magnetica è stato aggiornato ed è stato in grado di trasportare 68 passeggeri a una velocità di 75 chilometri orari. E allo stesso tempo, in Giappone è stata costruita una diversa variante del maglev. Ha accelerato a 517 km / h.

Oggi, la rapidità dei treni su cuscini magnetici può essere un vero concorrente degli aerei. Il magnetoplano potrebbe seriamente competere con i vettori aerei. L'unico ostacolo è che i maglev non sono in grado di scivolare sui normali binari ferroviari. Richiedono autostrade speciali. Inoltre, si ritiene che il campo magnetico richiesto dall'hovercraft possa avere effetti negativi sulla salute umana.

Il magnetoplan non si muove sui binari, vola nel vero senso della parola. Ad una piccola altezza (15 cm) dalla superficie della pista magnetica. Sorge sopra la pista per l'azione degli elettromagneti. Questo spiega l'incredibile velocità.

La tela Maglev sembra una corda lastre di cemento. I magneti si trovano sotto questa superficie. Creano artificialmente un campo magnetico lungo il quale il treno "corre". Durante il movimento, non c'è attrito, quindi la resistenza aerodinamica viene utilizzata per la frenata.

Se spieghi il principio di azione in un linguaggio semplice, andrà a finire così. Quando una coppia di magneti viene avvicinata l'una all'altra con gli stessi poli, sembra che si respingano l'un l'altro. Si scopre un cuscino magnetico. E quando i poli opposti si avvicinano, i magneti si attraggono e il treno si ferma. Tale principio elementare è alla base del funzionamento di un magnetoplano, che si muove nell'aria a bassa quota.

Oggi vengono utilizzate 3 tecnologie di sospensione a levitazione magnetica.

1. Sospensione elettrodinamica, EDS.

Altrimenti, si parla di magneti superconduttori, cioè di variazioni con un avvolgimento di un materiale superconduttore. Questo avvolgimento ha una resistenza ohmica pari a zero. E se è in cortocircuito, la corrente elettrica al suo interno viene immagazzinata a tempo indeterminato.

2. Sospensione elettromagnetica, EMS (o elettromagneti).

3. Su magneti permanenti. Oggi è la tecnologia meno costosa. Il processo di movimento è fornito da un motore lineare, cioè un motore elettrico, in cui un elemento del sistema magnetico è aperto e ha un avvolgimento dispiegato che crea un campo magnetico viaggiante, e il secondo è realizzato sotto forma di guida responsabile del movimento lineare della parte mobile del motore.

Molte persone pensano: questo treno è sicuro, non cadrà? Ovviamente non cadrà. Questo non vuol dire che il maglev non regga nulla sulla strada. Si appoggia al binario per mezzo di speciali “artigli” posti nella parte inferiore del treno, in cui sono posti degli elettromagneti, che sollevano il treno in aria. Ci sono anche quei magneti che tengono il piano magnetico sulla pista.

Coloro che hanno fatto un giro sul maglev affermano di non aver sentito nulla di stimolante. Il treno va così piano che la velocità mozzafiato non si fa sentire. Gli oggetti fuori dalla finestra passano rapidamente, ma si trovano molto lontani dalla pista. Il magnetoplano accelera senza intoppi, in modo che anche i sovraccarichi non si sentano. Solo il momento in cui il treno sale è interessante e insolito.

Quindi, i principali vantaggi di maglev:

• la massima velocità di movimento possibile, che si ottiene con il trasporto terrestre (non sportivo),
• è necessaria una piccola quantità di energia elettrica,
• grazie all'assenza di attrito, bassi costi di manutenzione,
• movimento silenzioso.

Svantaggi:

• la necessità di ingenti costi finanziari nella costruzione e manutenzione del binario,
• il campo elettromagnetico è in grado di nuocere alla salute di chi opera su queste linee e vive nelle zone limitrofe,
• per controllare costantemente la distanza tra treno e binario sono necessari sistemi di controllo ad alta velocità e strumenti per impieghi gravosi,
• sono richiesti tracciati complessi e infrastrutture stradali.