Magneettinen levitaatiojuna

JR Maglev

Magneettinen levitaatiojuna -
Myöhemmin kaatunut Transrapid 08 testiradallaan Emslandissa

Magneettiset levitaatiojunat (myös Maglev , englanninkielisestä magneettisesta levitaatiosta ) ovat raideohjattuja maa-ajoneuvoja , joita magneettiset voimat pitävät jousitettuna, ohjataan, ajetaan ja jarrutetaan. Teknologia mahdollistaa suuret nopeudet, kiihdytykset ja nousut, mutta markkinat ovat erittäin haluttomia omaksumaan sen.

Magneettinen levitaatio

JR Maglev MLX01 suprajohtava magneetti teli

Magneettiset levitaatiojunat käyttävät magneettikenttiä ajoneuvojen levitaatioon. Yksi erottaa

• Sähkömagneettinen levitaatiojärjestelmä ( sähkömagneettinen jousitus , EMS) ja
• Elektrodynamiikkalevitaatiojärjestelmä ( sähköinen dynaaminen jousitus , EDS).

Jos kyseessä on sähkömagneettisesti levitoiva raita, tasavirran herättämä sähkömagneetti magnetoi ilmaraon toisella puolella olevan ferromagneettisen materiaalin, mikä luo houkuttelevan voiman. Koska houkutteleva prosessi olisi epävakaa ilman hallintaa, tässä on käytettävä aktiivista ilmavälin säätöä. Nopeat ja tehokkaat dynaamiset ohjaukset ovat ratkaisevan tärkeitä tässä. Jotta ajoneuvoa voitaisiin nostaa vetovoimien avulla, Transrapid -järjestelmän runko kattaa ajoradan, esimerkiksi Transrapidin .

Sähkömagneettisen levitaation aikana syntyy vuorottelevia magneettikenttiä, jotka aiheuttavat pyörrevirtoja vastakkaiselle puolelle ei-magneettisissa sähköjohtimissa, lähinnä alumiinissa, jotka estävät magneettikentän tunkeutumasta syvemmälle, mikä aiheuttaa vastenmielisen voiman, esimerkiksi JR-Maglev . EDS on vähemmän energiatehokas pienillä ja keskisuurilla nopeuksilla. Suurilla nopeuksilla jopa yhtenäisen jännittävän kentän liike johtaa pyörrevirtauksiin, mikä pienentää EDS: n ja EMS: n energiankulutusta.

Molemmat järjestelmät voivat toimia suprajohtavien käämien kanssa, ja niistä voidaan tehdä energiatehokkaampia käyttämällä kestomagneetteja.

Ajotyypit

Pitkän staattorin toimintakaavio (asema linjassa)

Pitkä staattorianimaatio

Lineaarimoottoria käytetään säännöllisesti kosketuksettomana käyttöperiaatteena . Tyypillisesti virtauksia indusoidaan ilmavälin yhdelle puolelle. Toista, aktiivista puolta kutsutaan staattoriksi, analogisesti pyöriviin koneisiin . Tämä voidaan asentaa pitkäksi staattoriksi reitille tai lyhyeksi staattoriksi ajoneuvoon tai ajoneuvoon.

Lyhyen staattorin virransyöttö edellyttää kiskoparia sekä induktiivista voimansiirtoa tai dieselgeneraattoria ja ajoneuvot ovat raskaampia. Toisaalta, jos ajoneuvon tiheys reitillä ei ole kovin suuri, pitkä staattorirakenne on kalliimpi ostaa, vaikka pitkä staattori on suunniteltu vain maksimaaliseen työntövoimaan rinteissä ja rautatieasemilla.

arvostus

etuja

• erityisesti pitkän dynaamisen (EDS) staattorirakenteen ansiosta, vähemmän ilmanvastusta kuin virroittimilla varustetut rautatiejunat; näin hiljaisempi ja energiatehokkaampi suurilla nopeuksilla
• Suuret kiihdytykset, hidastukset ja kaltevuudet ovat mahdollisia; raja tässä on matkustajien hyvinvointi ja turvallisuus.
• suoraviivaista reititystä ei vaadita, kuten suurnopeusjunissa , koska vuoret tai muut maantieteelliset esteet voidaan välttää
• Pitkän staattorirakenteen ansiosta linja ohjaa junien liikettä, mikä edistää lyhyempien yksiköiden turvallista kuljettajatonta käyttöä nopeammin peräkkäin
• ei kulumista kitkan takia

haitta

• Yhteensopimattomuus olemassa olevan rautatieinfrastruktuurin kanssa
• Sopimaton raskaan tavaraliikenteen koska korkeat tehovaatimukset ja tehotonta hitaisiin paikallisen matkustajaliikenteen .
• Pitkän staattorijärjestelmän "avoimet" magneettikentät tai lyhyen staattorijärjestelmän virtakiskot estävät integroitumisen katutasoon; Vapaasti seisovat rakenteet ovat siis yleisiä, kytkimet ovat kalliimpia kuin muissa kiskoihin kytketyissä järjestelmissä, mikä vaikeuttaa käyttöä hitaampana paikallisena kuljetusjärjestelmänä
• Jään ja lumen aiheuttama evakuointi ajotieltä talvella on tarpeen.

tarina

Piirustus magneettisesta levitaatiojunasta Lontoossa, 1914

Piirustus magneettisesti tasapainotetusta korotetusta rautatietä vuodelta 1903

Transrapid 05 IVA 1979 Hampurissa

Prototyyppi TR 06 Saksan museon edessä Bonnissa

300 Pf: n postimerkki Deutsche Bundespost Berlinin lopullisesta sarjasta Industry and Technology

Alkuja

Vuonna 1914 Ranskan keksijä Emile Bachelet aiheutti sensaation vuonna Lontoossa . Yhdessä huoneessa hänellä oli lyijykynän muotoinen ontto runko, joka oli valmistettu noin metristä alumiinista ja joka leijui pitkän vaihtovirtamagneettien pitkän rivin päällä, jota työntävät eteenpäin yksittäiset avoimet kelat. Hän halusi käyttää tällaista järjestelmää kirjeiden kuljettamiseen Lontoon ja Liverpoolin välillä.

Weimarin tasavalta ja Saksan keisarikunta

Hermann Kemper , joka käsitteli sähkömagneettisten ripustusrautateiden tekniikoita, aloitti magneettisen jousituksen kehittämisen Saksan valtakunnassa vuonna 1922 . Ajoneuvojen sähkömagneettisesta levitaatiosta hän sai Reich -patentin 643316 14. elokuuta 1934. Aluksi keskusteltiin enimmäisnopeuksien testiradasta; Tätä hanketta ei kuitenkaan toteutettu toisen maailmansodan vuoksi .

Saksan liittotasavalta

Ensimmäiset yrityksen perustamiset ja ensimmäiset projektit

• Vuonna 1967 Stefan Hedrich perustettiin Society for Railway Technology Innovation , joissa tutkijat ja yritysten sidottiin edelleen kehittämistä magneettijunalinjaan. Vuodesta 1973, fyysikko Götz Heidelbergin ja professori Herbert Weh päässä teknillisestä yliopistosta Braunschweig uudelleen kehitystä.

• 1971 - 2. huhtikuuta Ottobrunnissa lähellä Müncheniä järjestettiin MBB: n (nykyään Airbus Group ) magneettisen levitaatiotekniikan periajoneuvon ensimmäinen koeajo .
• 1971- Krauss-Maffei- yritys esitteli 11. lokakuuta Transrapid 02 -koeajoneuvon München-Allachissa .
• 1972 - E rlanger E rprobungs t räger (EET 01) Siemens -Forschungszentrumsgeländellä Erlangenissa
• Vuonna 1979 maailman ensimmäinen matkustajaliikenteeseen hyväksytty maglev -juna ( Transrapid 05 ) esiteltiin Hampurin kansainvälisessä kuljetusnäyttelyssä (IVA) .
• Vuodesta 1983 yhtiö asensi maglev rautatien GmbH kaupungissa Berliini lähellä Potsdamer Platz , 1,6 km pitkä yksiraiteinen Kuljetusta varten M-Bahn , on poistettujen kappaleet metro - U2 meni. Jälkeen Saksan yhdistymisen ja syksyllä Berliinin muurin, metrolinja aktivoitui, minkä vuoksi M-Bahn purettiin vuonna 1992 ja sen edelleen kehittämiseen pysähtynyt. Suunniteltu jälleenrakennus Berlin-Schönefeldin lentoaseman rautatieaseman ja lentoaseman rakennuksen välillä ei toteutunut lyhyessä ajassa.
• Vuonna 1984 Transrapidin testauslaitoksen ensimmäinen rakennusvaihe otettiin käyttöön Emslandissa, Ala -Saksissa .
• 22. syyskuuta 2006 Lathenin lähellä Emslandissa tapahtui vakava onnettomuus: Transrapid törmäsi maglev-junan ei-magneettikäyttöiseen työpajavaunuun nopeudella noin 170 km / h. 23 matkustajaa menehtyi ja kymmenen loukkaantui vakavasti.

Säännöt ja suunnittelu

Saksassa Maglevin rakennus- ja käyttömääräykset (MbBO) säätelevät julkisten maglev -junien rakentamista ja toimintaa. Vastaavat hyväksymismääräykset on säännelty yleisessä magneettisen levitaation rautatielaissa (AMbG). Liittovaltion rautatieorganisaation on valvonta- ja lupaviranomaisen kuten on laita tavanomaisilla rautateitä. Transrapid testauslaitoksen Emsland edellyttää lain rakentamista ja toimintaa testauskyvyn testaustekniikoiden tela-ohjattu liikenne (SpurVerkErprG) vuodelta 1976. Valvova viranomainen tämä on Niedersachsenin valtion viranomaisen tienrakennusosasto ja kuljetus ( NLStBV) .

Yhteys Hampurin ja Berliinin välille suunniteltiin magneettisen levitaatiojunan ensimmäiseksi pitkän matkan sovellukseksi yhdistymisen jälkeen . Tämän suunnittelun lopettamisen jälkeen joko Reinin-Ruhrin pääkaupunkiseudun julkisen liikenteen selkäranka oli tarkoitus rakentaa metrolinjaksi tai Transrapid München lentokenttäkuljetukseksi magneettisen levitaatiotekniikan avulla. Myös näistä suunnitelmista luovuttiin myöhemmin. Muut kaukoliikenteen hankkeet, kuten Hampuri-Bremen-Alankomaat, eivät ole toistaiseksi ylittäneet ideatasoa.

Kuljetusjärjestelmä Bögl

In Sengenthal Ylä Pfalzin osavaltiossa Max Bögl yhtiö on toimiva nyt jo 800-metrinen magneettijunalinjaan testiradalla vieressä B299 vuodesta 2016. Bögl -kuljetusjärjestelmä (TSB) on suunniteltu jopa 150 km / h nopeuksiin. Toisin kuin Transrapid, reitti sisältää ajoneuvon. 3,5 metrin testi rata suunnitellaan vuonna Chengdu (Kiina).

Sveitsi

SwissRapide -konsortio suunnittelee ja kehittää magneettisen levitaatiojunan Sveitsille . Suurten infrastruktuurihankkeiden edelläkävijänä se rahoitetaan suurelta osin tai jopa kokonaan yksityisiltä sijoittajilta. SwissRapide Express avaa pitkällä aikavälillä Geneven ja St.Gallenin välisen alueen ja integroi Luzernin ja Baselin kaupungit . Ensimmäiset hankkeet sisältävät reitit Bern - Zürich , Lausanne - Geneve ja Zürich - Winterthur . Lausannen ja Geneven välinen reitti toteutetaan ensimmäisenä. SwissRapide Express perustuu Transrapid maglev -teknologiaan, joka on ollut käytössä Shanghaissa vuodesta 2004 ( Transrapid Shanghai ).

Aiempi, kunnianhimoinen tulevaisuuden projekti oli Sveitsin kaupunkiverkosto Swissmetro . Swissmetro AG oli visio, maanalainen magneettijunalinjaan on alipaine putken käyttöä ja siten tärkein Sveitsin kaupunkien keskustoissa ja lentokentille yhteyden. Ensin keskusteltiin reitistä Lausannen ja Geneven välillä . Muita mahdollisia reittejä olisivat olleet Basel - Zürich ja laajennukset lentoasemilleen tai Geneve - Lyon . Swissmetro epäonnistui rahoituksen vuoksi.

Linimo -juna siirtyy eteenpäin Fujigaoka -asemalle.

Japani

Maglev -junia on tutkittu Japanissa vuodesta 1962 lähtien . Sillä välin on kehitetty kaksi järjestelmää: JR-Maglev tai Chūō-Shinkansen (pitkä staattorikäyttö, suurin käyntinopeus 500 km / h), jotka leijuvat sähköisesti dynaamisesti suprajohtavilla magneeteilla , ja sähkömagneettisesti levittävä HSST (lyhyt staattorikäyttö, maksimi käyttönopeus n. 100 km / h).

Chūō -Shinkansenilla toteutetaan reitti Tokio - Nagoya - Osaka ; nykyinen 42,8 km pitkä testirata Yamanashin prefektuurissa on osa Tokion ja Nagoyan välistä rakenteilla olevaa osaa.

HSST on toiminut nimellä Linimo maaliskuusta 2005 lähtien yhdeksän kilometrin paikallisliikenteessä osana Expo 2005 -tapahtumaa Nagoyasta itään, ja se kuljetti kymmenen miljoonaa matkustajaa heinäkuuhun 2005 mennessä .

Kiina

Transrapid Shanghai

Transrapid Shanghaissa: Kuvassa on siirtopiste reitillä, joka koostuu neljästä hitaasta vaihteesta Long Yang Road -aseman edessä.

Vuoden 2004 alussa Transrapid Shanghain säännöllinen toiminta alkoi maailman nopeimmin raiteilla kulkevana ajoneuvona Pudongin lentokentän yhdistävän aikataulun mukaisesti . Se on koskettamaton sähkömagneettinen levitaatiojärjestelmä (EMS), jossa on koskettamaton, synkroninen pitkän staattorin lineaarimoottorikäyttö .

Transrapid -yhteisyrityksen perusteella oman magneettisen levitaatiojunan kehittäminen aloitettiin virallisesti vuonna 2002. Tuolloin Guangzhou-Shenzhen-Hongkongin suurnopeuslinja oli vielä suunnitteluvaiheessa, ja toteutuksesta magneettisena levitaatiojunana oli keskusteltu useita vuosia. Komission vuonna 2003 tekemä järjestelmävertailu paljasti kuitenkin, että paitsi rakentamisaika ja investointikustannukset olivat korkeammat, myös käyttö- ja ylläpitokustannukset. Sen myötä suunnitelmasta luovuttiin.

Vuonna 2004 Shanghain Tongjin yliopiston Jiading-kampukselle rakennettiin kolmen kilometrin testirata osittain Pudongin linjan pitkillä staattoreilla, ja vuonna 2006 sillä testattiin ajoneuvo, jossa oli kestomagneetteja, paikallisliikenteeseen sopiva ajoneuvo. Tämä kehitys ei kilpaillut Transrapid -yhteenliittymää, joka tuolloin toivoi vielä saavansa noin 4 miljardin euron tilauksen suunnitellusta linjan jatkamisesta Shanghaissa 200 kilometrillä Hangzhoun . Mutta vuonna 2008 tämä hanke epäonnistui myös nousevien kustannusarvioiden, tavanomaisten junien nopeiden nopeuksien ja sähkömagneettia pelkäävien naapureiden vastustuksen vuoksi.

Changsha Maglev Express on kulkenut Changsha Cityn ja sen lentokentän välillä vuodesta 2016 .

Kolmas kaupallinen Transrapid -linja Kiinassa avattiin 30. joulukuuta 2017 Pekingin länsipuolella, missä se yhdistää S1 -nimisenä S1 Jinanqiaon ja Shichang 7 -pysäkkien välillä nopeudella 105 km / h.

Chengdun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tekniikkaa edelleen ja esittivät "supermaglevin" prototyypin vuoden 2021 alussa. Uuden mallin huippunopeuden tulisi olla 620 km / h. Tiedotusvälineiden mukaan Kiinan viranomaiset suunnittelevat kahta reittiä, joilla uudet ajoneuvot toimivat. Tämä on reitti Shanghain ja Guangzhoun välillä (Hongkongin pohjoispuolella). Matka -ajan tulisi olla kaksi ja puoli tuntia. Toinen yhteys on tarkoitus rakentaa Pekingin ja Kantonin välille (noin 2000 km). Matka -aika olisi 3,5 tuntia. Molemmat reitit otetaan käyttöön vuonna 2030.

Neuvostoliitto

Neuvostoliiton koeauto ТП-01, rakennettu vuonna 1979, ajoneuvon paino 12,0 t, ajoneuvon pituus 9 m

1970 -luvulla magneettisen levitaatiojunan kehittäminen edistyi Neuvostoliitossa. Se perustui lineaarimoottorin vetolaitteeseen , kun taas levitaatiotila tulisi saavuttaa kestomagneeteilla . Tärkein syy kestomagneettien käyttöön oli se, että ne pystyivät luomaan kelluvan kentän ilman lisäenergiaa. Tuolloin, syöttölaite Moskovan lentokentille oli jo keskusteltu mahdollisena reittiä, koska oli vaihtoehtona suunnitellun metro Alma-Ata vuonna Kazakstanin SSR . Matkat, jotka saatiin matkoilla jo täysin varustetulla prototyypillä ТП-01 200 metrin testireitillä, saivat suunnittelijat kuitenkin epäilemään kestomagneettien käytettävyyttä.

Neuvostoliiton prototyyppi ТП-05, rakennettu vuonna 1986, ajoneuvon paino 18,0 t, reitin pituus 850 m

Tämän seurauksena tehtiin päätös magneettisen levitaatiojunan kehittämisestä edelleen sähkömagneettisen levitaatiojärjestelmän omaavan rakenteen hyväksi . Taajuusmuuttaja tulisi silti suorittaa lineaarimoottorilla. Vastaava 18-paikkainen prototyyppi ТП-05 on kehitetty ja rakennettu 1980-luvun alusta lähtien. Ohjaamo on alumiinirakenteinen ja siinä oli alun perin kaksi ohjaustelinettä. ТП-05 testattiin 850 metriä pitkällä testiradalla. Pidemmän, 64 istuimella varustetun version käyttäminen Moskova-Šeremetjevon lentoaseman syöttölaitteena oli suunniteltu jo silloin, kun Neuvostoliiton valtion talouden romahtaminen perestroikan aikana päättyi äkillisesti jo hyvin pitkälle edennytyn hankkeeseen.

Tavarankuljetusvaunu magneettiselle levitaatiojunalle sähkömagneeteilla, lineaarimoottori, rakennusvuosi 2005, maks. Rahti 30 t

Prototyyppi on edelleen Ramenskojeessa (Moskovan alue) ОАО ИНЦ «ТЭМП» -yhtiön tiloissa, joka jatkoi magneettisten levitaatiojunien kehittämistä tavaraliikenteeseen yksityisen sektorin olosuhteissa. Rostov-on-Donissa otettiin käyttöön tavarakuljetusjärjestelmä, jonka kantavuus on 30 tonnia talon osille .

Nopeusennätysten kehittäminen koeajoissa

kehitystä

• Eteläkorealainen yhtiö yhteenliittymä Rotem kehittänyt paikallinen magneettijunalinjaan varten jopa n. 110 km / h, jonka kanssa kevyen raideliikenteen linja oli tarkoitus toteuttaa noin 2005. 26. syyskuuta 2010 Incheonin lentoaseman Maglevin uraauurtava seremonia pidettiin Soul-Incheonin lentokentällä 6,1 kilometrin pituudella. Linjan valmistuminen oli suunniteltu vuonna 2012 ja se tapahtui vuonna 2016.
• Tällä TU Dresden , käsite kehitetään nimellä SupraTrans joka perustuu magneettijunalinjaan on suprajohde alalla on kestomagneetti . Jossa korkean lämpötilan suprajohteet , energia vaatimus levitaation pitäisi vähentyä.
• Magneettisista levitaatiojunijärjestelmistä keskustellaan myös toistuvasti avaruusajoneuvojen käynnistysapuna, kun tällainen raketti kuljettava juna on rakennettu jyrkälle vuorelle tai valtava hyppy.
• Toukokuussa 1998, tutkijat Lawrence Berkeley National Laboratoryn Berkeley (Kalifornia) kuin sivutuotteena ensisijaisten perustuva vauhtipyörä energian varastointi hanke täysin uuden magneettijunalinjaan järjestelmä Inductrack ennen passiivisella vuonna Halbach array järjestetty huoneen lämpötilassa kestomagneetteja valmistettu uusille seoksille on ominaista ja siksi ne ovat paljon halvempia, energiatehokkaampia ja taloudellisempia kuin kaikki muut magneettiset levitaatiojärjestelmät. Kun juna liikkuu, sen liike aiheuttaa karkottavan magneettikentän ja leijuu radan päällä. Kuten EDS JR-Maglev , myös Inductrack on varustettava apupyörillä ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi potkurilla tai edelleen kehitetyllä Inductrack II: lla, jossa on kaksi Halbach-järjestelmää, sähkömagneettisilla impulsseilla. Tämän järjestelmän pitäisi myöhemmin mahdollistaa taloudellisempien magneettisen levitaatiojunien lisäksi myös kustannuksia vähentävät raketin laukaisulaitteet. Tutkimukset NASA osoittavat, että kiihdyttämällä suuri raketti avulla edelleen kehitetty inductrack ja Mach  0,8, n. 30-40% raketti polttoaine voi tallentaa ja hyötykuorman lisääntynyt tai raketti alennetaan vastaavasti.

Suoritetut järjestelmät

Saksa

• Transrapid 05 : Rakennettu 1979, International Transport Exhibition sisään Hampuri alkaen Heiligengeistfeld messukeskukseen, puretaan jälleen päätyttyä IVA
• M-Bahn : rakennettu Länsi-Berliinissä vuonna 1983 , purettu vuonna 1992 muurin kaatumisen jälkeen, jotta U2-linjan itä- ja länsiosat voitaisiin yhdistää uudelleen
• Transrapid -testauslaitos Emsland : otettiin käyttöön Lathenissa vuonna 1984 , lopulta suljettiin vuonna 2011
• Supratrans: kaksipaikkainen, jossa on korkean lämpötilan suprajohteet, ajaa Dresdenin 80 metrin testiradalla kestomagneeteilla.

Kansainvälinen

Hyundai Rotem Maglev -rautatie Daejeonissa

• Transrapid Shanghai , Kiina
• Testirata Miyazakissa / Japanissa
• Testirata Yamanashissa / Japanissa, katso JR-Maglev
• Tongjin yliopiston testirata , Jiading Campus, Shanghai / Kiina, katso CM1 Dolphin
• Changsha Maglev Express , Kiina (2016)
• Testirata Taeduk / Etelä -Korea
• Linimo / Japani Expo 2005: lle
• Ihmiset liikkuvat Old Dominion Universityn kampuksella , Virginia / USA
• Ihmiset liikkuvat Daejeon Expo Parkin ja Etelä -Korean National Science Museumin (Korea) välillä
• Incheonin lentoasema Maglev , Etelä -Korea (2016)
• Beijing Daitai Line S1 , Kiina (2014)

sekalaisia

Infrastruktuuri ja junavaunut vaativat toisiaan työntövoiman suhteen, minkä vuoksi ajoneuvon valmistaja yleensä myös tarjoaa infrastruktuurin. Tämä voi vaikeuttaa eri ajoneuvovalmistajien välistä kilpailua samalla infrastruktuurilla.

Katso myös

• Transrapid
• Hyperloop

kirjallisuus

• Richard D. Thornton: Tehokkaat ja edulliset maglev -mahdollisuudet Yhdysvalloissa , Proc. IEEE, 97, 2009 doi : 10.1109 / JPROC.2009.2030251 , ( verkossa ; PDF; 1,3 Mt)
• Rainer Schach, Peter Jehle, René Naumann: Nopea ja pyöräteline-suurnopeusrata . Springer, Berliini 2006, ISBN 3-540-28334-X
• Johannes Klühspies: Eurooppalaisen liikkuvuuden tulevaisuuden näkökohdat: Maglev -tekniikan innovaation näkökulmat ja rajat . Habilitation thesis ad Univ. Leipzig 2008, ISBN 3-940685-00-3

nettilinkit

Wikisanakirja: Magneettinen levitaatiojuna  - selitykset merkityksistä, sanojen alkuperästä, synonyymeista, käännöksistä

• Maglevin tiedotus- ja uutissivusto
• Kansainvälinen Maglev Board -sivusto
• Yleisen Maglev -lain teksti

Yksilöllisiä todisteita