Je, treni za maglev ni usafiri wa siku zijazo? Treni ya maglev inafanyaje kazi?

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Tayari zaidi ya miaka mia mbili imepita tangu wakati ambapo wanadamu walivumbua treni za kwanza za mvuke. Hata hivyo, usafiri wa reli ya chini unaosafirisha abiria na mizigo mizito kwa kutumia nishati ya umeme na mafuta ya dizeli bado ni wa kawaida sana.

Inafaa kusema kuwa miaka hii yote, wahandisi na wavumbuzi wamekuwa wakifanya kazi kwa bidii ili kuunda njia mbadala za kusonga mbele. Matokeo ya kazi yao yalikuwa treni kwenye mito ya sumaku.

Historia ya Mwonekano

Wazo lenyewe la kuunda treni kwenye matakia ya sumaku liliendelezwa kikamilifu mwanzoni mwa karne ya ishirini. Walakini, haikuwezekana kutambua mradi huu wakati huo kwa sababu kadhaa. Utengenezaji wa gari-moshi kama hilo ulianza tu mwaka wa 1969. Wakati huo ndipo njia ya sumaku ilipowekwa kwenye eneo la Jamhuri ya Shirikisho la Ujerumani, ambapo gari jipya lilipaswa kupita, ambalo baadaye liliitwa treni ya maglev. Ilizinduliwa mwaka wa 1971. Treni ya kwanza ya maglev, iliyoitwa Transrapid-02, ilipita kwenye njia ya sumaku.

Ukweli wa kuvutia ni kwamba wahandisi wa Ujerumani walitengeneza gari mbadala kulingana na rekodi zilizoachwa na mwanasayansi Hermann Kemper, ambaye alipokea hati miliki iliyothibitisha uvumbuzi wa ndege ya sumaku huko nyuma mnamo 1934.

"Transrapid-02" haiwezi kuitwa haraka sana. Angeweza kusonga kwa kasi ya juu ya kilomita 90 kwa saa. Uwezo wake pia ulikuwa mdogo - watu wanne tu.

Mnamo 1979, muundo wa hali ya juu zaidi wa maglev uliundwa. Treni hii, inayoitwa "Transrapid-05", tayari inaweza kubeba abiria sitini na wanane. Alihamia kwenye mstari uliopo katika jiji la Hamburg, ambalo urefu wake ulikuwa mita 908. Kasi ya juu zaidi ambayo treni hii ilikuza ilikuwa kilomita sabini na tano kwa saa.

Mnamo 1979, mtindo mwingine wa maglev ulitolewa nchini Japani. Aliitwa "ML-500". Treni ya Kijapani kwenye mto wa sumaku ilikuza kasi ya hadi kilomita mia tano na kumi na saba kwa saa.

Ushindani

Kasi ambayo treni za mto wa sumaku zinaweza kukuza inaweza kulinganishwa na kasi ya ndege. Katika suala hili, aina hii ya usafiri inaweza kuwa mshindani mkubwa kwa njia hizo za hewa zinazofanya kazi kwa umbali wa kilomita elfu. Matumizi yaliyoenea ya maglevs yanazuiwa na ukweli kwamba hawawezi kusonga kwenye nyuso za jadi za reli. Treni kwenye matakia ya sumaku zinahitaji kujenga barabara kuu maalum. Na hii inahitaji uwekezaji mkubwa wa mtaji. Inaaminika pia kuwa uwanja wa sumaku iliyoundwa kwa maglevs unaweza kuathiri vibayamwili wa binadamu, jambo ambalo litaathiri vibaya afya ya dereva na wakazi wa mikoa iliyo karibu na njia kama hiyo.

Kanuni ya kufanya kazi

Treni za mto wa sumaku ni aina maalum ya usafiri. Wakati wa harakati, maglev inaonekana kuelea juu ya njia za reli bila kuigusa. Hii ni kutokana na ukweli kwamba gari linadhibitiwa na nguvu ya shamba la magnetic linaloundwa kwa bandia. Wakati wa harakati ya maglev, hakuna msuguano. Nguvu ya breki ni buruta ya aerodynamic.

Inafanya kazi vipi? Kila mmoja wetu anajua kuhusu mali ya msingi ya sumaku kutoka kwa masomo ya fizikia ya darasa la sita. Ikiwa sumaku mbili zitaletwa pamoja na miti yao ya kaskazini, zitafukuzana. Kinachojulikana mto wa magnetic huundwa. Wakati wa kuunganisha miti tofauti, sumaku zitavutia kila mmoja. Kanuni hii rahisi ndiyo msingi wa mwendo wa treni ya maglev, ambayo huteleza kihalisi angani kwa umbali mdogo kutoka kwenye reli.

Kwa sasa, teknolojia mbili tayari zimetengenezwa, kwa usaidizi ambao mto wa sumaku au kusimamishwa huwashwa. Ya tatu ni ya majaribio na inapatikana kwenye karatasi pekee.

Kusimamishwa kwa sumakuumeme

Teknolojia hii inaitwa EMS. Inategemea nguvu ya uwanja wa umeme, ambayo hubadilika kwa wakati. Inasababisha levitation (kupanda hewani) ya maglev. Kwa harakati ya treni katika kesi hii, reli za T-umbo zinahitajika, ambazo zinafanywaconductor (kawaida hutengenezwa kwa chuma). Kwa njia hii, uendeshaji wa mfumo ni sawa na reli ya kawaida. Hata hivyo, katika treni, badala ya jozi za gurudumu, msaada na sumaku za mwongozo zimewekwa. Zimewekwa sambamba na vidhibiti vya ferromagnetic vilivyo kwenye ukingo wa wavuti yenye umbo la T.

Hasara kuu ya teknolojia ya EMS ni hitaji la kudhibiti umbali kati ya stator na sumaku. Na hii licha ya ukweli kwamba inategemea mambo mengi, ikiwa ni pamoja na hali isiyo imara ya mwingiliano wa umeme. Ili kuzuia kusimamishwa kwa ghafla kwa gari moshi, betri maalum zimewekwa juu yake. Zina uwezo wa kuchaji jenereta za laini zilizojengwa ndani ya sumaku za usaidizi, na hivyo kudumisha mchakato wa kusawazisha kwa muda mrefu.

Treni zinazotegemea EMS huwekwa breki kwa mwendokasi wa chini wa mstari wa mstari unaolingana. Inawakilishwa na sumaku zinazounga mkono, pamoja na barabara, ambayo maglev huzunguka. Kasi na msukumo wa utunzi unaweza kudhibitiwa kwa kubadilisha mzunguko na nguvu ya mkondo mbadala unaozalishwa. Ili kupunguza kasi, badilisha tu mwelekeo wa mawimbi ya sumaku.

Kusimamishwa kwa umeme

Kuna teknolojia ambayo mwendo wa maglev hutokea sehemu mbili zinapoingiliana. Mmoja wao ameundwa kwenye turubai ya barabara kuu, na ya pili imeundwa kwenye bodi ya treni. Teknolojia hii inaitwa EDS. Kwa msingi wake, treni ya maglev ya Kijapani JR–Maglev ilijengwa.

Mfumo huu una tofauti fulani na EMS, wapisumaku za kawaida, ambazo mkondo wa umeme hutolewa kutoka kwa koili tu wakati nguvu inawekwa.

Teknolojia ya EDS inamaanisha usambazaji wa umeme kila wakati. Hii hutokea hata kama ugavi wa umeme umezimwa. Upoezaji wa cryogenic huwekwa kwenye mizinga ya mfumo kama huo, ambayo huokoa kiasi kikubwa cha umeme.

Faida na hasara za teknolojia ya EDS

Upande chanya wa mfumo unaofanya kazi kwa kusimamishwa kwa umeme ni uthabiti wake. Hata kupunguzwa kidogo au kuongezeka kwa umbali kati ya sumaku na turubai inadhibitiwa na nguvu za kukataa na kuvutia. Hii inaruhusu mfumo kuwa katika hali isiyobadilishwa. Kwa teknolojia hii, hakuna haja ya kufunga umeme wa kudhibiti. Hakuna haja ya vifaa kurekebisha umbali kati ya wavuti na sumaku.

Teknolojia ya EDS ina mapungufu. Kwa hivyo, nguvu ya kutosha kuinua utungaji inaweza tu kutokea kwa kasi ya juu. Ndiyo maana maglevs wana vifaa vya magurudumu. Wanatoa harakati zao kwa kasi hadi kilomita mia moja kwa saa. Ubaya mwingine wa teknolojia hii ni nguvu ya msuguano inayotolewa nyuma na mbele ya sumaku inayorudisha nyuma kwa kasi ya chini.

Kwa sababu ya uga mkali wa sumaku katika sehemu inayolengwa abiria, ni muhimu kusakinisha ulinzi maalum. Vinginevyo, mtu aliye na pacemaker haruhusiwi kusafiri. Ulinzi pia unahitajika kwa hifadhi ya sumaku (kadi za mkopo na HDD).

Imetengenezwateknolojia

Mfumo wa tatu, ambao kwa sasa unapatikana kwenye karatasi pekee, ni matumizi ya sumaku za kudumu katika lahaja ya EDS, ambayo haihitaji nishati ili kuwezeshwa. Hadi hivi karibuni, iliaminika kuwa hii haiwezekani. Watafiti waliamini kuwa sumaku za kudumu hazina nguvu kama hiyo ambayo inaweza kusababisha treni kuruka. Hata hivyo, tatizo hili liliepukwa. Ili kutatua, sumaku ziliwekwa kwenye safu ya Halbach. Mpangilio huo unasababisha kuundwa kwa shamba la magnetic si chini ya safu, lakini juu yake. Hii husaidia kudumisha mteremko wa treni hata kwa mwendo wa takriban kilomita tano kwa saa.

Mradi huu bado haujapokea utekelezaji wa vitendo. Hii ni kutokana na gharama kubwa ya safu zilizotengenezwa kwa sumaku za kudumu.

Hadhi ya maglevs

Upande unaovutia zaidi wa treni za maglev ni matarajio ya kufikia kasi ya juu ambayo itaruhusu maglev kushindana hata na ndege za jet katika siku zijazo. Aina hii ya usafiri ni ya kiuchumi kabisa katika suala la matumizi ya umeme. Gharama za uendeshaji wake pia ni za chini. Hii inawezekana kwa sababu ya kutokuwepo kwa msuguano. Kelele ya chini ya maglevs pia inapendeza, ambayo itakuwa na athari nzuri kwa hali ya mazingira.

Dosari

Hasara ya maglevs ni kwamba inachukua muda mwingi kuzitengeneza. Gharama za matengenezo ya wimbo pia ni kubwa. Kwa kuongeza, njia inayozingatiwa ya usafiri inahitaji mfumo tata wa nyimbo na ultra-sahihivifaa vinavyodhibiti umbali kati ya turubai na sumaku.

Utekelezaji wa mradi mjini Berlin

Katika mji mkuu wa Ujerumani katika miaka ya 1980, ufunguzi wa mfumo wa kwanza wa maglev unaoitwa M-Bahn ulifanyika. Urefu wa turubai ulikuwa kilomita 1.6. Treni ya maglev ilikimbia kati ya vituo vitatu vya metro wikendi. Usafiri wa abiria ulikuwa wa bure. Baada ya kuanguka kwa Ukuta wa Berlin, idadi ya watu wa jiji hilo karibu mara mbili. Ilihitaji kuundwa kwa mitandao ya usafiri na uwezo wa kutoa trafiki ya juu ya abiria. Ndio maana mnamo 1991 turubai ya sumaku ilivunjwa, na ujenzi wa barabara ya chini ya ardhi ulianza mahali pake.

Birmingham

Katika jiji hili la Ujerumani, maglev ya kasi ya chini iliunganishwa kutoka 1984 hadi 1995. uwanja wa ndege na kituo cha reli. Urefu wa njia ya sumaku ulikuwa mita 600 tu.

Barabara hiyo ilifanya kazi kwa miaka kumi na ilifungwa kutokana na malalamiko mengi kutoka kwa abiria kuhusu usumbufu uliokuwepo. Baadaye, reli moja ilibadilisha maglev katika sehemu hii.

Shanghai

Barabara ya kwanza ya sumaku mjini Berlin ilijengwa na kampuni ya Kijerumani ya Transrapid. Kushindwa kwa mradi haukuwazuia watengenezaji. Waliendelea na utafiti wao na kupokea agizo kutoka kwa serikali ya China, ambayo iliamua kujenga wimbo wa maglev nchini. Njia hii ya kasi ya juu (hadi kilomita 450 kwa saa) iliunganisha Shanghai na Uwanja wa Ndege wa Pudong. Barabara yenye urefu wa kilomita 30 ilifunguliwa mwaka wa 2002. Mipango ya baadaye inajumuisha upanuzi wake hadi kilomita 175.

Japani

Nchi hii iliandaa maonyesho mwaka wa 2005Expo-2005. Kwa ufunguzi wake, wimbo wa sumaku wenye urefu wa kilomita 9 ulianzishwa. Kuna vituo tisa kwenye mstari. Maglev inahudumia eneo lililo karibu na ukumbi wa maonyesho.

Maglev inachukuliwa kuwa usafiri wa siku zijazo. Tayari mnamo 2025, imepangwa kufungua barabara kuu mpya katika nchi kama Japan. Treni ya maglev itabeba abiria kutoka Tokyo hadi wilaya moja ya sehemu ya kati ya kisiwa hicho. Kasi yake itakuwa 500 km / h. Takriban dola bilioni arobaini na tano zitahitajika kutekeleza mradi.

Urusi

Uundaji wa treni ya mwendo wa kasi pia umepangwa na Shirika la Reli la Urusi. Kufikia 2030, maglev nchini Urusi itaunganisha Moscow na Vladivostok. Abiria watashinda njia ya kilomita 9300 kwa masaa 20. Kasi ya treni ya maglev itafikia hadi kilomita mia tano kwa saa.