Maglev trenleri geleceğin taşımacılığı mı? Maglev treni nasıl çalışır?

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

İnsanlığın ilk buharlı lokomotifleri icat ettiği andan bu yana iki yüz yıldan fazla zaman geçti. Ancak, elektrik ve dizel yakıtın gücünü kullanarak yolcu ve ağır yük taşıyan kara yolu taşımacılığı hala çok yaygındır.

Tüm bu yıllar boyunca mühendislerin ve mucitlerin alternatif hareket yolları yaratmak için aktif olarak çalıştıklarını söylemeye değer. Çalışmalarının sonucu, manyetik yastıklar üzerinde trenler oldu.

Görünüş Tarihi

Manyetik yastıklar üzerinde tren yaratma fikri, yirminci yüzyılın başında aktif olarak geliştirildi. Ancak o dönemde çeşitli nedenlerle bu projeyi hayata geçirmek mümkün olmadı. Böyle bir trenin üretimi sadece 1969'da başladı. O zaman, Federal Almanya Cumhuriyeti topraklarında, daha sonra maglev treni olarak adlandırılan yeni bir aracın geçeceği manyetik bir yol döşendi. 1971 yılında fırlatıldı. Transrapid-02 olarak adlandırılan ilk maglev treni manyetik raydan geçti.

İlginç bir gerçek şu ki, Alman mühendisler, 1934'te manyetik düzlemin icadını onaylayan bir patent alan bilim adamı Hermann Kemper'in bıraktığı kayıtlara dayanarak alternatif bir araç yaptılar.

"Transrapid-02" çok hızlı çağrılamaz. Saatte maksimum 90 kilometre hızla hareket edebiliyordu. Kapasitesi de düşüktü - sadece dört kişi.

1979'da daha gelişmiş bir maglev modeli oluşturuldu. "Transrapid-05" olarak adlandırılan bu tren zaten altmış sekiz yolcu taşıyabiliyordu. Uzunluğu 908 metre olan Hamburg şehrinde bulunan hat boyunca hareket etti. Bu trenin geliştirdiği maksimum hız saatte yetmiş beş kilometreydi.

Aynı 1979'da Japonya'da başka bir maglev modeli piyasaya sürüldü. Ona "ML-500" adı verildi. Manyetik bir yastık üzerindeki Japon treni, saatte beş yüz on yedi kilometreye kadar bir hız geliştirdi.

Rekabet gücü

Manyetik yastıklı trenlerin geliştirebileceği hız, uçakların hızıyla karşılaştırılabilir. Bu bakımdan, bu tür ulaşım, bin kilometreye kadar mesafede faaliyet gösteren hava yollarına ciddi bir rakip olabilir. Maglevlerin yaygın kullanımı, geleneksel demiryolu yüzeylerinde hareket edememeleri nedeniyle engellenmektedir. Manyetik yastıklar üzerindeki trenlerin özel otoyollar inşa etmesi gerekiyor. Ve bu büyük bir sermaye yatırımı gerektirir. Maglevler için oluşturulan manyetik alanın da olumsuz etki yapabileceğine inanılıyor. Sürücünün ve böyle bir rotanın yakınında bulunan bölgelerin sakinlerinin sağlığını olumsuz yönde etkileyecek insan vücudu.

Çalışma prensibi

Manyetik yastıklı trenler özel bir ulaşım türüdür. Hareket sırasında, maglev, dokunmadan demiryolu raylarının üzerinde duruyor gibi görünüyor. Bunun nedeni, aracın yapay olarak oluşturulmuş bir manyetik alanın kuvveti tarafından kontrol edilmesidir. Maglev'in hareketi sırasında sürtünme yoktur. Frenleme kuvveti aerodinamik sürüklemedir.

Nasıl çalışır? Her birimiz altıncı sınıf fizik derslerinden mıknatısların temel özelliklerini biliyoruz. İki mıknatıs kuzey kutuplarıyla bir araya getirilirse birbirlerini iterler. Sözde manyetik yastık oluşturulur. Farklı kutupları birleştirirken mıknatıslar birbirini çeker. Bu oldukça basit ilke, raylardan önemsiz bir mesafede kelimenin tam anlamıyla havada kayan maglev treninin hareketinin temelini oluşturur.

Şu anda, manyetik bir yastık veya süspansiyonun etkinleştirildiği iki teknoloji geliştirilmiştir. Üçüncüsü deneyseldir ve yalnızca kağıt üzerinde mevcuttur.

Elektromanyetik süspansiyon

Bu teknolojiye EMS denir. Zamanla değişen elektromanyetik alanın gücüne dayanır. Maglev'in havaya yükselmesine (havada yükselme) neden olur. Bu durumda trenin hareketi için T-şekilli raylara ihtiyaç vardır.iletken (genellikle metalden yapılır). Bu sayede sistemin işleyişi konvansiyonel bir demiryoluna benzer. Ancak trende tekerlek çiftleri yerine destek ve kılavuz mıknatıslar takılır. T şeklindeki ağın kenarı boyunca yer alan ferromanyetik statorlara paralel olarak yerleştirilirler.

EMS teknolojisinin ana dezavantajı, stator ve mıknatıslar arasındaki mesafeyi kontrol etme ihtiyacıdır. Ve bu, elektromanyetik etkileşimin kararsız doğası da dahil olmak üzere birçok faktöre bağlı olmasına rağmen. Trenin ani durmaması için üzerine özel piller takılır. Destek mıknatıslarına yerleştirilmiş lineer jeneratörleri yeniden şarj edebilirler ve böylece havaya yükselme sürecini uzun süre sürdürebilirler.

EMS tabanlı trenler, düşük ivmeli bir senkron lineer motor tarafından frenlenir. Maglev'in üzerinde durduğu yolun yanı sıra destekleyici mıknatıslarla temsil edilir. Bileşimin hızı ve itişi, üretilen alternatif akımın frekansı ve gücü değiştirilerek kontrol edilebilir. Yavaşlamak için sadece manyetik dalgaların yönünü değiştirin.

Elektrodinamik süspansiyon

İki alan etkileşime girdiğinde maglev hareketinin gerçekleştiği bir teknoloji var. Bunlardan biri otoyol tuvalinde, ikincisi trende oluşturulur. Bu teknolojiye EDS denir. Temelinde, bir Japon maglev treni JR–Maglev inşa edildi.

Bu sistemin EMS'den bazı farklılıkları vardır, buradasadece güç uygulandığında bobinlerden elektrik akımı sağlanan sıradan mıknatıslar.

EDS teknolojisi, sürekli bir elektrik kaynağı anlamına gelir. Bu, güç kaynağı kapatılsa bile oluşur. Kriyojenik soğutma, önemli miktarda elektrik tasarrufu sağlayan böyle bir sistemin bobinlerine kurulur.

EDS teknolojisinin avantajları ve dezavantajları

Elektrodinamik süspansiyon üzerinde çalışan bir sistemin olumlu yanı, kararlılığıdır. Mıknatıslar ve tuval arasındaki mesafedeki hafif bir azalma veya artış bile, itme ve çekim kuvvetleri tarafından düzenlenir. Bu, sistemin değiştirilmemiş bir durumda olmasını sağlar. Bu teknoloji ile kontrol elektroniği kurulumuna gerek yoktur. Web ve mıknatıslar arasındaki mesafeyi ayarlamak için cihazlara gerek yoktur.

EDS teknolojisinin bazı dezavantajları vardır. Bu nedenle, bileşimi havaya kaldırmak için yeterli kuvvet ancak yüksek hızda ortaya çıkabilir. Bu yüzden maglevler tekerleklerle donatılmıştır. Saatte yüz kilometreye varan hızlarda hareketlerini sağlarlar. Bu teknolojinin bir diğer dezavantajı ise düşük hızlarda itici mıknatısların arkasında ve önünde oluşan sürtünme kuvvetidir.

Yolculara yönelik bölümdeki güçlü manyetik alan nedeniyle özel koruma takılması gerekir. Aksi takdirde kalp pili olan bir kişinin seyahat etmesine izin verilmez. Manyetik depolama ortamı (kredi kartları ve HDD) için de koruma gereklidir.

Geliştirilmişteknoloji

Şu anda yalnızca kağıt üzerinde var olan üçüncü sistem, EDS varyantında etkinleştirilmesi için enerji gerektirmeyen kalıcı mıknatısların kullanılmasıdır. Yakın zamana kadar bunun imkansız olduğuna inanılıyordu. Araştırmacılar, kalıcı mıknatısların, trenin havalanmasına neden olabilecek böyle bir güce sahip olmadığına inanıyorlardı. Ancak bu sorundan kaçınıldı. Bunu çözmek için, mıknatıslar Halbach dizisine yerleştirildi. Böyle bir düzenleme, dizinin altında değil, üstünde bir manyetik alan yaratılmasına yol açar. Bu, saatte yaklaşık beş kilometre hızla bile trenin havada kalmasını sağlamaya yardımcı olur.

Bu proje henüz pratik bir uygulama almadı. Bunun nedeni, kalıcı mıknatıslardan yapılan dizilerin yüksek maliyetidir.

Maglevlerin saygınlığı

Maglev trenlerinin en çekici yanı, gelecekte maglevlerin jet uçaklarıyla bile rekabet etmesini sağlayacak yüksek hızlara ulaşma ihtimalidir. Bu taşıma türü elektrik tüketimi açısından oldukça ekonomiktir. İşletme maliyetleri de düşüktür. Bu, sürtünme olmaması nedeniyle mümkün olur. Maglevlerin düşük gürültüsü de memnuniyet verici, bu da çevresel durum üzerinde olumlu bir etkisi olacak.

Kusurlar

Maglevlerin dezavantajı, onları yapmanın çok fazla zaman almasıdır. Ray bakım masrafları da yüksektir. Ek olarak, dikkate alınan ulaşım modu, karmaşık bir ray sistemi ve ultra hassaslık gerektirir.tuval ve mıknatıslar arasındaki mesafeyi kontrol eden cihazlar.

Berlin'de proje uygulaması

80'li yıllarda Almanya'nın başkentinde M-Bahn adı verilen ilk maglev sisteminin açılışı gerçekleşti. Tuvalin uzunluğu 1,6 km idi. Hafta sonları üç metro istasyonu arasında bir maglev treni geçiyordu. Yolcular için seyahat ücretsizdi. Berlin Duvarı'nın yıkılmasından sonra şehrin nüfusu neredeyse iki katına çıktı. Yüksek yolcu trafiği sağlayabilecek ulaşım ağlarının oluşturulmasını gerektiriyordu. Bu nedenle 1991 yılında manyetik branda söküldü ve yerine metro inşaatına başlandı.

Birmingham

Bu Alman şehrinde, 1984'ten 1995'e kadar düşük hızlı bir maglev bağlandı. havaalanı ve tren istasyonu. Manyetik yolun uzunluğu sadece 600 m idi.

Yol on yıl çalıştı ve yolcuların mevcut rahatsızlıktan dolayı çok sayıda şikayeti nedeniyle kapatıldı. Daha sonra monoray bu bölümdeki maglev'in yerini aldı.

Şangay

Berlin'deki ilk manyetik yol Alman Transrapid şirketi tarafından yapıldı. Projenin başarısızlığı geliştiricileri caydırmadı. Araştırmalarına devam ettiler ve Çin hükümetinden ülkede bir maglev pisti inşa etmeye karar veren bir emir aldılar. Bu yüksek hızlı (450 km/saate kadar) rota, Şanghay ve Pudong Havalimanı'nı birbirine bağladı.30 km uzunluğundaki yol 2002'de açıldı. Gelecek planları arasında 175 km'ye kadar uzatılması yer alıyor.

Japonya

Bu ülke 2005 yılında bir sergiye ev sahipliği yaptıExpo-2005. Açılmasıyla 9 km uzunluğundaki manyetik parkur devreye alındı. Hatta dokuz istasyon var. Maglev, sergi mekanının bitişiğindeki alana hizmet veriyor.

Maglev'ler geleceğin taşımacılığı olarak kabul edilir. Zaten 2025 yılında Japonya gibi bir ülkede yeni bir otoyolun açılması planlanıyor. Maglev treni, Tokyo'dan yolcuları adanın orta kesimindeki ilçelerden birine taşıyacak. Hızı 500 km/h olacaktır. Projeyi uygulamak için yaklaşık kırk beş milyar dolar gerekecek.

Rusya

Yüksek hızlı trenin oluşturulması da Rus Demiryolları tarafından planlanıyor. 2030 yılına kadar Rusya'daki maglev, Moskova ve Vladivostok'u birbirine bağlayacak. Yolcular 9300 km'lik yolu 20 saatte aşacak. Maglev treninin hızı saatte beş yüz kilometreye kadar ulaşacak.