Маглев

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Японський JR-Maglev[en]

Маглев або інколи магнітоплан (від англ. Magnetic levitation) — потяг на магнітній підвісці, що приводиться в рух та керується магнітними силами.

Він, на відміну від традиційних поїздів, у процесі руху не торкається поверхні рейки. Оскільки між потягом і напрямною поверхнею є проміжок, сила тертя не діє, і єдиною гальмівною силою є сила аеродинамічного опору. Німецький маглев Трансрапід належить до монорейкового транспорту.

Швидкість, яку розвиває маглев, співмірна зі швидкістю літаків, що дозволяє йому конкурувати з повітряним транспортом на відносно малих, як для авіації, відстанях — до 1000 км. Хоча сама ідея такого транспорту не нова, економічні та технічні обмеження не дозволили їй розвинутися в повній мірі: для публічного використання технологія представлялась всього кілька разів. Нині маглев не може використовувати існуючу транспортну інфраструктуру, хоча є проекти з розташуванням елементів магнітної лінії між рейками звичайної залізниці або під полотном автотраси.

Історія[ред. | ред. код]

Факт про те, що однойменні полюси магніту відштовхуються, відомий з середньовіччя[1]. З того ж часу з'явилася ідея про те, що за допомогою магнітів можна досягти левітації. Найвідомішим прикладом є легенда про труну Магомета, що висить у повітрі за допомогою магнітів у гробниці в Мецці[2]. Також, Джонатан Свіфт у «Подорожах Гуллівера» описав острів Лапуту, що літає завдяки величезному магніту. Втім, в реальності такі системи побудувати не вдавалося. У 1842 році була доведена теорема Ерншоу, згідно якої неможливо створити з магнітів, електричних зарядів і гравітуючих мас конфігурацію, що перебувала б у стійкій рівновазі. Проте, теорема Ерншоу не забороняє динамічну рівновагу, в тому числі — левітацію у змінних магнітних полях.

У 1902 році німецький винахідник Альфред Цеден[de] отримав патент на лінійний двигун[en], що використовується у сучасних маглевах[3].

У 1909 році Роберт Годдард висловив ідею потягу на змінному магнітному полі[4].

У 1912 році американський винахідник французького походження Еміль Башеле[en] отримав патент на левітуючий транспорт, а у 1914 створив діючий прототип[5]. Незалежно від Башеле схожу схему створив Борис Вейнберг[ru] у 1911 році. На відміну від Башеле, який використовував електродинамічну підвіску, тобто розміщував магніти під вагонами, Вейнберг використовував електромагнітну, тобто розміщував вагони під магнітами[6]. Вейнберг називав свій винахід трубольотом, оскільки капсула рухалася всередині мідної труби, з якої було відкачане повітря.

Головними перевагами літаючих потягів була швидкість і значно менша кількість обслуговуючого персоналу. Проте, після Першої світової війни обидві ці проблеми були вирішені інакше — автоматизація зменшила потреби у людській роботі для залізничного транспорту, дизельні потяги закрили потреби у швидких пасажирських перевезеннях, а літаки — у поштових[6].

У 1934 році німецький вчений Герман Кемпер[en] запатентував свій варіант магнітоплану (модель Кемпера також рухалася у трубі), і у 1939 році приступив до будівництва повноцінної лінії. Через війну будівництво було зупинене у 1943 році, проте пізніше робота продовжилася, і у 1953 році Кемпер представив фінальний проєкт, а у 1969 був запущений перший діючий прототип, Transrapid 01[en] (TR01). Протягом десяти наступних років були створені і випробувані моделі від Transrapid 02 (перший маглев, що перевіз пасажирів, 1971 рік) до Transrapid 05. TR05 був презентований на Міжнародна транспортна виставка[de] 1979 року у Гамбурзі, де курсував по треку довжиною 908 м. За час виставки він перевіз більше 55 тисяч людей, ставши першим магнітопланом, що здійснював регулярні пасажирські перевезення[7].

У 1984 році у Великій Британії був запущений перший комерційний маглев довжиною 600 м, що пов'язував аеропорт і залізничну станцію у Бірмінгемі[4].

Паралельно, у США Джеймс Павелл і Гордон Дамбі досліджували можливість магнітної левітації надпровідників. У 1966 році вони отримали патент на високошвидкісний потяг, що працює на цій технології. Розробками Павелла і Дамбі зацікавилися у Японії. У 1972 році там було створено перші прототипи маглеву на надпровідниках LSM200 і ML-100. У 1977 році було створено модель ML-500, яка за два роки змогла досягти швидкості 517 км/год, що стало рекордом[8]. Тести продовжувалися кілька наступних десятиліть, і у 2009 році магнітоплани були схвалено до використання для міжміського сполучення.

Свою версію маглеву розробляли і в СРСР. У 1979 році був створений прототип ТП-01, що їздив по 36-метровій трасі. Були створені ще чотири прототипи, і планувалося побудувати тестову лінію довжиною 3,2 км, що зв'язувала б Єреван і Абовян проте розвал СРСР перекреслив ці плани[9].

Технологія[ред. | ред. код]

Підвіска[ред. | ред. код]

Схема потягу на електромагнітній підвісці

У наш час існують 2 основні технології магнітної підвіски поїздів[10]:

  1. Електромагнітна підвіска (EMS). У цій технології використовується Т-подібне металічне полотно. Бічні поверхні потяга «огортають» полотно, і магніти притягують потяг до нижньої частини перекладини і балансують його з боків. Така технологія є більш простою у виконанні і дозволяє левітувати навіть нерухомий потяг, але має суттєвий недолік: вона менш стабільна при великих швидкостях, через що потребує складніших систем контролю, що підтримують постійну відстань між потягом і полотном. Потяги TransRapid працюють саме на цій технології.
Схема потягу на електродинамічній підвісці
  1. Електродинамічна підвіска (EDS). Як відомо, для надпровідників теорема Ерншоу не виконується — вони левітують у магнітному полі постійних магнітів. Через це, такі потяги є значно більш стабільними при великих швидкостях. Серед мінусів такого підходу — висока ціна, пов'язана з тим, що всі відомі надпровідники можуть існувати лише за наднизьких температур, а також проблеми з рухом на малих швидкостях — потяг може підтримуватись у повітрі лише після досягнення деякої критичної швидкості, інакше токи, що утворюються у полотні є недостатніми для підтримки його маси. Через це такі потяги мають обладнуватися колесами або іншими засобами руху на малих швидкостях.

Двигун[ред. | ред. код]

Принципова схема лінійного двигуна
Докладніше: Лінійний двигун

Маглеви не можуть відштовхуватися колесами від землі, тому для їх руху використовуються лінійні двигуни. Такий двигун є аналогічним до звичайних електродвигунів на постійних магнітах, статор якого «розрізано» і розпрямлено. Відповідно, ротор може переміщуватися лише в обмеженій зоні, від початку до кінця полотна і назад. У лінійних двигунах замість термінів статор і ротор використовуються терміни «первинний елемент» для нерухомого полотна і «вторинний елемент» для рухомої частини[10].

Переваги[ред. | ред. код]

  1. Висока швидкість: зараз маглеви можуть розвивати швидкість понад 600 км/год, а китайська China Railway Group заявляє про тестування потягів, що будуть їздити на швидкості 1000 км/год[11].
  2. Низький шум — маглеви тихіші за звичайні потяги, через що їх можна використовувати у містах.
  3. Безпека — не зважаючи на великі швидкості, шанси на сходження потягу зі шляху значно менші для маглевів.
  4. Низька зношуваність — у маглеві значно менше рухомих частин, а тому вони рідше ламаються. Відповідно зменшується ціна експлуатації[10].
  5. Енергоефективність — через низьке тертя, втрати енергії при русі маглева значно нижчі, ніж у потяга за тієї ж швидкості[10].
  6. Екологічність — маглеви можуть списуватися у повороти зі значно меншим радіусом, а також легко можуть бути підняті над землею, тому технічних обмежень при будівництві шляхів значно менше, і вони можуть бути прокладені так, щоб якнайменше впливати на навколишнє середовище[10].

Недоліки[ред. | ред. код]

  1. Висока вартість створення та обслуговування колії — (хоча і менша за будівництво метро)
  2. Електромагнітне поле, яке створюється магнітною підвіскою може виявитися шкідливим для бригад потяга та навколишніх мешканців[12].
  3. Потрібна складна дорожня інфраструктура. Наприклад, стрілка для маглева являє собою дві ділянки дороги, що змінюють одна одну в залежності від напрямку повороту. Тому малоймовірно, що лінії маглева будуть утворювати розгалужені мережі з розвилками і перетинами.
  4. Лінії маглева не можуть поєднуватися з традиційними залізницями — маглев мережа має будуватись з нуля.
  5. Не зрозуміла маркетингова ніша маглевів — які саме потреби вони вирішують, з таких, які не можуть бути вирішені літаками і традиційними швидкісними потягами[10].

Лінії[ред. | ред. код]

Діючі[ред. | ред. код]

  • Теджонський маглев. Був побудований до Всесвітньої виставки 1993 року. Зараз поєднує Експо парк і Національний музей науки і техніки. Довжина треку — 1 км[13].
  • Шанхайський маглев. Найдовша діюча лінія — 30,5 кілометра. Цю відстань потяг проходить за 7 хвилин 20 секунд, розвиваючи максимальну швидкість у 431 км/год. Діє з 2004 року[13].
  • Linimo[en] — лінія поблизу японського міста Нагоя. Була побудована до Всесвітньої виставки 2005. Має довжину 8,9 кілометрів і 9 станцій. Максимальна швидкість потяга — 100 км/год. Лінія перевозить більше 16 тисяч пасажирів на добу[13].
  • Маглев аеропорту Інчхон — безкоштовний маглев, що поєднує аеропорт і метро. Працює з 2016 року. Довжина треку — 6,1 км. Має 6 станцій. Максимальна швидкість потяга — 110 км/год[13].
  • Чанша Маглев — перший маглев повністю розроблений у Китаї (шанхайський маглев використовує німецькі потяги Transrapid). Лінія має довжину 18,55 км і три станції. Максимальна швидкість потяга — 100 км/год. Маглев також поєднує аеропорт і метро. Працює з 2016 року[13].
  • Лінія S1 пекінського метрополітену[en] — відкрита у 2017 році. Містить 7 станцій і має загальну довжину 8,25 км. Максимальна швидкість потяга — 110 км/год[13].

Закриті[ред. | ред. код]

  • Бірмінгем — лінія довжиною 600 метрів пов'язувала аеропорт і залізничну станцію. Була відкрита у 1984 році, і закрита у 1995 році через постійні збої у електричних системах[14].
  • M-Bahn[en] — лінія з трьох станцій довжиною в 1 кілометр, що заповнювала транспортну лакуну, що утворилася після будівництва Берлінського муру. Лінія тестово працювала з 1984 року, а у 1989 році почала перевозити пасажирів. У 1991 році після падіння муру лінія втратила свою доцільність і була закрита[15].

Заплановані[ред. | ред. код]

По країнах[ред. | ред. код]

Міжнародні[ред. | ред. код]

  • Пан'європейський коридор IV — високошвидкісна лінія, що поєднує Берлін, Дрезден, Прагу, Відень, Братиславу і Будапешт[16].
  • Cascadia Maglev — лінія, що має поєднувати Портленд (США) і Ванкувер (Канада)

Скасовані[ред. | ред. код]

  • Swissmetro — запропонований у 1992 році проєкт, що мав пов'язувати Базель, Цюрих, Берн, Лозанну, Женеву і ще кілька великих швейцарських міст. Потяги мали курсувати на швидкості 500 км/год по підземних тунелях з частково відкачаним з них повітрям[17]. У проєкт було інвестовано більше 10 мільйонів доларів, проте у 2009 році його було вирішено закрити[18].
  • Мюнхенський маглев — лінія мала протягнутися на 30 км від аеропорту до центру міста. Був розроблений потяг Transrapid 09, що мав курсувати цією лінією. У 2008 році проєкт був закритий через економічну недоцільність[19].
  • Маглев Гамбург-Берлін. Лінія довжиною 295 км мала пов'язувати два великих німецьких міста. Проєкт почав реалізовуватися у 1994, а у 2005 році його було закрито, а натомість було вирішено пов'язати міста більш традиційними швидкісними залізницями[20].
  • Metrorapid — 80-кілометрова лінія, що мала пов'язувати Дюссельдорф і Дортмунд. Роботи велись з 2000 року, проте у 2003 було вирішено, що звичайна швидкісна залізниця так само вирішить транспортні проблеми, але буде значно дешевшою[20].

Аварії на маглевах[ред. | ред. код]

У липні 2011 два маглеви на швидкості 100 км/год зіткнулися біля міста Веньчжоу, Китай. Загинуло 40 людей, і близько 200 отримали травми[21].

У вересні 2006 року поблизу німецького містечка Латен, маглев з серії Transrapid на швидкості 170 км/год врізався у вагон ремонтної бригади, що опинився там через помилку диспетчера. В аварії загинули 23 людини і 11 було важко поранено. Цікаво, що навіть у такому жорсткому зіткненні, потяг не зійшов з напрямляючої, як це часто буває зі звичайними потягами[22].

У серпні 2006 батарея на маглеві у Шанхаї перегрілася і загорілася, через що вагони заповнилися димом. Ніхто не постраждав[23].

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. История притягательности [Архівовано 18 січня 2019 у Wayback Machine.](рос.)
  2. Летающий гроб Магомета: кто это выдумал? [Архівовано 8 листопада 2020 у Wayback Machine.](рос.)
  3. The Fast Train: Experiencing the Maglev Train in Japan [Архівовано 25 січня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
  4. а б Transportation Innovation: History of Maglev in the World [Архівовано 28 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  5. Emile Bachelet [Архівовано 18 січня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
  6. а б Магия магнитоплана: Рожденный ползать уже летает [Архівовано 19 жовтня 2020 у Wayback Machine.](рос.)
  7. Transrapid Design History [Архівовано 12 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  8. Introduction to Maglev Monorail [Архівовано 24 жовтня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  9. Советский маглев: будущее, которое не случилось [Архівовано 9 листопада 2020 у Wayback Machine.](рос.)
  10. а б в г д е Maglev: Magnetic Levitating Trains [Архівовано 27 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  11. Китай создает маглев-поезд, разгоняющийся до 1000 км/ч [Архівовано 22 січня 2021 у Wayback Machine.](рос.)
  12. Electromagnetic Fields of High-Speed Transportation Systems [Архівовано 27 лютого 2021 у Wayback Machine.](англ.)
  13. а б в г д е The Six Operational Maglev Lines in 2018 [Архівовано 28 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  14. The World's First Maglev Lines That No Longer Operate [Архівовано 28 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  15. The M-Bahn — The Berlin Monorail [Архівовано 25 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  16. а б Projects. Архів оригіналу за 5 грудня 2020. Процитовано 6 грудня 2020. 
  17. Swissmetro — Project Development Status(англ.)
  18. Swissmetro signals the end of the line [Архівовано 14 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  19. Maglev Project in Munich: Cancelled. Архів оригіналу за 4 серпня 2020. Процитовано 6 грудня 2020. 
  20. а б Abandoned Maglev Projects [Архівовано 25 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  21. China bullet train crash 'caused by design flaws' [Архівовано 8 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  22. German court rules human error caused 2006 Transrapid crash [Архівовано 19 вересня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  23. Fire on Shanghai Maglev Train Worries Germany [Архівовано 20 червня 2018 у Wayback Machine.](англ.)

Посилання[ред. | ред. код]