«Китайский небесный поезд на красных рельсах» как альтернатива метро и трамваю / Хабр
Поезда на магнитных подушках не являются новой концепцией и уже используются в Китае, Южной Корее и Японии. Система магнитной левитации удерживает поезд над рельсами и движет его вперёд. Поезд фактически плывёт на высоте 5 см над рельсами и движется на воздушной подушке. Поезда на магнитной подвеске быстрее и тише, чем обычные поезда.
Две крупнейшие экономики мира, Китай и Япония, соперничают за лидерство в разработке до 2040 года первой в мире железной дороги дальнего следования для сверхбыстрого левитирующего поезда на магнитной подвеске. Китайцы и японцы создают новые виды поездов, стремясь продемонстрировать свое превосходство, и тот, кто победит в этой гонке, получит огромную прибыль от экспорта технологии высокоскоростного железнодорожного транспорта следующего поколения.
В августе 2022 года в Южном Китае впервые продемонстрирована первая в мире экспериментальная железнодорожная транспортная система — Red Rail.
Страна маглева
Маглев (также называемый поездом на магнитной подушке) использует магнитное отталкивание как для подъёма поезда над землёй, что уменьшает трение, так и для его продвижения вперёд. Основным преимуществом поездов на магнитной подвеске является тот факт, что в них нет движущихся частей, как в обычных поездах, что делает износ деталей минимальным, а это значительно снижает стоимость обслуживания. Что ещё более важно, между поездом и путями отсутствует физический контакт, поэтому отсутствует сопротивление качению, что обеспечивает пассажирам более спокойное и плавное путешествие. Поезд на магнитной подвеске не совместим с обычными железнодорожными путями, что делает их строительство очень дорогим, поскольку необходимы новые пути.
Самой высокоскоростной магистралью на магнитной подвеске является Шанхайская линия. Помимо неё в Китае действуют ещё две линии на магнитной подвеске и ещё две строятся.
Шанхайский маглев
Шанхайский маглев, запущенный в 2002 году, является третьим в мире высокоскоростным поездом на магнитной подвеске, введённым в коммерческую эксплуатацию после линии AirRail Link в Лондоне в 1984 году и линии M-Bahn в Берлине в 1989 году. Это первая коммерческая система на магнитной подвеске в Китае; она также единственная в мире, которая всё ещё работает. Она охватывает 29,8 км и проходит от центра Шанхая до международного аэропорта Пудун. Максимальная скорость поезда составляет 431 км/ч.
Маглев Чанша
Поезд движется с рабочей скоростью 110 км/ч.Пекинская линия метро S1
Линия S1 пекинского метро — это линия на магнитной подвеске со средней и низкой скоростью. Линия была открыта 30 декабря 2017 года. В линии используется технология средне-низкой скорости магнитной левитации, которая может обеспечить максимальную скорость 105 км/ч. Фактическая скорость линии составляет 100 км/ч.
Плюсы и минусы маглева
Плюсы:
- Поезда на магнитной подвеске могут развивать скорость, не уступающую скорости самолётов. Это позволит пассажирам сократить время в пути и добраться до места назначения быстрее и проще. 13 января 2021 года в городе Чэнду на юго-западе Китая был развёрнут прототип поезда, использующего технологию высокотемпературной сверхпроводимости (HTS) на магнитной подвеске, который может похвастаться расчётной скоростью 620 км/ч.
- У поезда на магнитной подвеске нет колес, поэтому не производится шум, как от обычных поездов.
- Маглев потребляет меньше энергии, до 30 %, чем обычные поезда.
- Простота обслуживания.
Маглев, использующий технологию высокотемпературной сверхпроводимости
Минусы:
- Самым большим недостатком является то, что поезда на магнитной подвеске несовместимы с существующими железнодорожными путями, и поэтому необходимо строить новые маршруты и линии, что приводит к высоким затратам на первоначальное строительство. Поскольку существующая железнодорожная инфраструктура не может использоваться для магнитолевитации, её придется либо заменить системой магнитной подвески, либо построить совершенно новую сеть — и то, и другое будет очень дорогостоящим с точки зрения первоначальных инвестиций.
Также некоторые критики утверждали, что маглев излучает вредное электромагнитное излучение, но тесты доказали, что такие утверждения ложны. На самом деле шанхайский маглев даёт меньше излучения, чем обычный фен для волос.
Высокоскоростные поезда
Разница между поездом на маглеве и сверхскоростным поездом (маглев не относится к высокоскоростным поездам).
Китай стал мировым лидером в строительстве высокоскоростных железных дорог. К концу 2020 года в стране насчитывалось 37 900 км высокоскоростных железнодорожных линий, что является самой обширной сетью в мире. Скоростные поезда могут доставить пассажиров во все крупные города Китая.
Новая магистраль Red Rail знаменует собой очередную попытку Китая использовать передовые технологии для преобразования отечественной железнодорожной отрасли.
Паровозик, который сможет
Red Rail построен в уезде Синго, провинция Цзянси, на юге Китая. Экспериментальный поезд едет по рельсам, протяжённостью 800 м и подвешенными на высоте 10 м на стальной конструкции, и выглядит точно так же, как и любой другой надземный поезд, только перевёрнутый.
Вместо того, чтобы ехать поверху пути, поезд движется под ним, из-за чего и получил своё название — Sky Train.
В настоящее время поезд состоит из двух вагонов и может перевозить до 88 пассажиров одновременно. Как только первый этап будет завершён, поезд будет испытан на трассе протяженностью 7,5 км. Дополнительное пространство позволит Sky Train развивать скорость до 120 км/ч.
Red Rail является третьей по счёту технологией магнитной подвески после технологии магнитной подвески с нормальной проводимостью и технологии сверхпроводящей подвески. На исследования и разработки 800-метровой системы Red Rail ушло девять лет. Для этого были разработаны проекты с общим объёмом инвестиций в 11,43 млрд юаней (1,69 млрд долларов США).
Щепотка неодима
Транспортная система Maglev была впервые представлена американским изобретателем Робертом Годдардом и инженером Эмилем Башле в первой половине XX века. В 1984 году система Maglev была официально представлена в государственном секторе для коммерческого использования.
Преимущества электропоездов на магнитной подвеске довольно очевидны. С другой стороны, они не так часто используются в низкоскоростных транспортных перевозках, поскольку электроэнергия, используемая для левитации обычного поезда на магнитной подвеске, добавляет 15 % к общему счёту за электричество по сравнению с метро или легкорельсовым транспортом.
Но это при условии, что используются электромагниты. Постоянные магниты не теряют свои магнитные свойства круглосуточно и без выходных — при условии, что можно позволить себе редкоземельные металлы. На Китай приходится 40 % всех известных мировых запасов редкоземельных элементов. Поднебесная также добывает гораздо больше этих металлов, чем любая другая страна, и абсолютно доминирует в цепочке обработки и поставок — шесть государственных китайских компаний добыли 85 % от общего количества мировых редкоземельных элементов за 2020 год.
Поэтому для других стран как бы многообещающе ни выглядела технология магнитной подвески на постоянных магнитах, производство на данный момент возможно только в Китае.
Обычные магниты с одинаковыми полюсами отталкивают друг друга, но их магнитная сила со временем ослабевает. Добавление редкоземельных элементов в магнит значительно увеличивает срок его службы. Неодим, например, может уменьшить потерю магнетизма до менее чем 5 % за столетие. Поэтому магниты с редкоземельными элементами называются постоянными магнитами.
Маглев с постоянными магнитами превосходит подземный транспорт с точки зрения скорости и комфорта. Максимальная скорость большинства внутренних линий метро, как правило, ограничена 80 км/ч, но поезд на магнитной подвеске с постоянными магнитами, полностью управляемый искусственным интеллектом, может развивать скорость вдвое быстрее.
Поезду также трудно выйти из строя или повредиться во время длительной эксплуатации, потому что постоянное магнитное поле поглощает большую часть толчков и ударов. В будущем постоянные магниты помогут создать новый двигатель для индустрии железнодорожного транспорта и даст Китаю новое преимущество.
Трамвай на магнитной подушке может появиться в Нижнем раньше, чем в Москве
Свежий номер
РГ-Неделя
Родина
Тематические приложения
Союз
Свежий номер
29.08.2021 / 14:35
текст:
Егор Бадьянов, Александр Емельяненков, Константин Завражин, Анна Малинина
#Конструкторы России
Восемь месяцев на создание действующего образца, месяц на ходовые испытания – в такие предельно сжатые сроки реализуется в Московском институте теплотехники первый в России демонстрационный проект городской транспортной системы на магнитной подушке.
В последние дни августа журналисты “Российской газеты” были допущены на режимную территорию МИТ (входит в госкорпорацию “Роскосмос”) и смогли запечатлеть на видео и фото сеанс левитации… в исполнении двух вагонов без машиниста.
На первый взгляд – ничего особенного. Весьма похожие снаружи и внутри бело-голубые вагоны можно увидеть в районе ВДНХ и телецентра “Останкино” на московской монорельсовой дороге, разработанной тем же МИТ.
Но главное не в вагоне, а в том, что ПОД вагонами. Как сообщил по горячим следам на своей странице в Twitter глава “Роскосмоса” Дмитрий Рогозин, такой состав “не едет, а летит по монорельсу, не касаясь путей”.
Московский институт теплотехники – одно из ведущих предприятий российской (советской) ракетно-космической отрасли, в разные годы здесь создавались ракетные комплексы “Пионер”, “Тополь”, “Тополь-М”, “Булава”, “Ярс”. Поэтому Дмитрию Рогозину первому и доложили, что на территории МИТ начались испытания транспортной монорельсовой системы, которая будет использовать технологию магнитной левитации.
Или, по-другому, магнитной подушки.
Научный руководитель этой проектно-конструкторской организации академик РАН и Герой Труда Юрий Соломонов свое слово сдержал: заявил в начале 2021 года, что в третьем квартале начнутся испытания полноразмерного демонстрационного образца, и они начались. Самого академика Соломонова в тот день на испытаниях не было. Поясняли происходящее и отвечали на вопросы другие специалисты – непосредственные разработчики системы, руководители и партнеры проекта.
Заместитель начальника одного из отделов МИТ Владимир Шанаев рассказал, что на разработку и создание демонстрационного образца ушло восемь месяцев. А ходовые испытания, если не возникнет каких-то неожиданностей, планируют завершить в течение месяца.
Валентин Занин, который предстал как руководитель-координатор всего проекта и одноименной компании “Национальные магнитолевитационные дороги”, дал понять, что наряду с МИТ в новом деле участвуют другие организации и разработчики, связанные между собой еще с советских времен и все эти годы не перестававшие следить за развитием технологий маглев (магнитной левитации) применительно к транспорту в странах Европы, в Японии, Южной Корее, а теперь и в Китае.
А посмотреть там есть на что. Еще в 1979 году прототип поезда на магнитной подушке был продемонстрирован в Гамбурге. Он перевозил пассажиров со средней скоростью 75 км/ч. Спустя пять лет свой уже коммерческий маглев появился в Бирмингеме (Великобритания). Экспериментальная линия протяженностью 600 метров соединила терминал международного аэропорта и расположенную рядом железнодорожную станцию.
И десять лет, вплоть до 1995 года, успешно работала.
Железнодорожная линия на магнитном подвесе действует в южно-корейском Тэджоне: соединяет Национальный музей науки и выставочный парк. Правда, и тут расстояние не более километра.
В Японии и Китае шагнули дальше – занялись разработкой и внедрением высокоскоростных поездов на магнитной подушке. Сегодня рекорд скорости принадлежит японскому JR-Maglev MLX01, который на испытательной трассе показал 581 км/ч. А самый известный из работающих – это, кончено, маглев в Шанхае. Он соединяет станцию метро Лунъян Лу с международным аэропортом Пудун. В создании этой высокоскоростной линии использованы разработки немецкой компанией Transrapid. Расстояние в 30 километров шанхайский маглев преодолевает за семь с половиной минут.
На разработку и создание демонстрационного образца ушло восемь месяцев. Ходовые испытания начали в августе и планируют завершить в сентябре…
А нынешним летом – первое сообщение агентства “Синьхуа” пришло 20 июля – в китайском Циндао (провинции Шаньдун на северо-востоке страны) презентовали маглев уже собственной, китайской разработки.
Как было заявлено, поезд может достигать 600 км/ч, а это новый мировой рекорд скорости для наземного транспорта…
Видимо, понимая и соизмеряя свои возможности с достижениями конкурентов, Валентин Занин и его единомышленники нацелились на создание транспортных систем на магнитной подушке исключительно для городских условий, “где много улиц с крутыми поворотами, а скорость – фактор не главный”. По существу, это современный аналог трамвая и альтернатива метро в тех местах, где подземку невозможно или трудно проложить.
– Мы предлагаем первый в России и Европе монорельс с магнитной левитацией для плотной городской застройки, – говорит Валентин Занин. – Поэтому в составе всего четыре или только два вагона – по ситуации. Крутые повороты – гигантская проблемы для городов с трамвайными сетями: раньше времени изнашиваются рельсы, требуют замены колесные пары. А у нас ничего этого не будет…
Монорельс на магнитной подушке, по словам Занина, в 3-4 раза дешевле в эксплуатации, чем трамвай.
И практически весь жизненный срок, это 30 – 40 лет, “работает без ремонта” (цитирую дословно). А средств на строительство, по его же расчетам, требуется в 10 раз меньше, чем на прокладку метро той же протяженности…
Опыт сооружения, экспериментальной обкатки и нынешнее состояние Московского монорельса побуждают, мягко скажем, усомниться в доказательности таких расчетов. Но первые смотрины, на которые нас пригласили в МИТ, не самый подходящий повод для дискуссий. Как говорится, поживем – увидим.
А пока кандидат технических наук и лауреат Государственной премии Валентин Занин призвал журналистов и своих коллег в Московском институте теплотехники смотреть на перспективы городского маглева в России с оптимизмом. И весьма уверенно заявил, что уже до конца 2021 года ожидает первые контракты на проектирование и строительство таких магнитолевитирущих транспортных систем в городах центральной России.
По его же словам, нельзя исключить, что трамвай на магнитной подушке появится в Краснодаре или Нижнем Новгороде раньше, чем в Москве.
Российская газета – Федеральный выпуск: №204(8555)
Поделиться
поездов на маглеве: почему мы не летим домой на парящих вагонах? | Технология
Чистота, экологичность, быстрота и бесшумность; ни колес, ни двигателей, которые могли бы выйти из строя; способен быстро и безопасно останавливаться и бесшумно скользить по воздушной подушке.
Магнитная левитация (маглев) была, согласно научным шоу 1980-х годов, таким как «Мир завтрашнего дня», должна была сделать внутренние авиаперевозки несуществующими, гудя из города в город со скоростью 500 миль в час с незначительным воздействием на окружающую среду (и нет необходимости снимать ремень и обувь).
Не имея колес и имея только одну гусеницу, поезда на маглеве не справились бы с плохой погодой, с неправильным типом листьев на линии или с ошибкой точек в Криклвуде. Из-за того, что маглев (по-разному) отталкивает поезд от его пути, сход с рельсов маловероятен: чем дальше транспортное средство уходит от своего пути, тем сильнее магнитная сила, толкающая его назад.
Нет сигнальных или движущихся частей, которые могут выйти из строя, все поезда движутся с одинаковой скоростью. Представьте, как это повлияет на поездки на работу и, соответственно, на экономику — Мидлендс будет в получасе езды от Лондона.
В условиях дорожных пробок и загрязнения окружающей среды решение для общественного транспорта становится более экологичным, чем когда-либо.
Так почему сегодня утром ты не смог полететь на работу на сверхзвуковой скорости? Эта концепция разрабатывалась более века, и с начала 1900-х годов были зарегистрированы десятки патентов. Хотя было построено лишь несколько коммерчески жизнеспособных систем, из которых только три — все в Азии — сохранились до наших дней, в настоящее время по всему миру проходят испытания еще больше.
Великобритания на самом деле запустила первый в мире шаттл AirLink в аэропорту Бирмингема, который курсировал с 1984-95. Он был популярен и дешев в эксплуатации, но ненадежен и дорог в обслуживании, поскольку трудно было найти одноразовые компоненты.
В настоящее время в Азии реализуется несколько других проектов магнитолевитации; наиболее известным, пожалуй, является беспилотный шаттл EcoBee, который курсирует в южнокорейский аэропорт Инчхон и обратно.
Эта короткая линия, соединяющая семь станций, по которой шаттл движется со сравнительно спокойной скоростью 68 миль в час, была завершена в 2012 году. И это бесплатно: обратите внимание на Heathrow Express.
Японская линия Линимо возле Нагои использует аналогичный городской легкорельсовый транспорт на относительно низких скоростях. Японцы — опытные мастера маглева, они терпеливо (и дорого) работали над этой технологией с 19-го века.69. Их гораздо более амбициозная линия на магнитной подвеске Chuo Shinkansen (центральный сверхскоростной поезд) уже находится в стадии строительства, и поезда будут съедать 178 миль между Токио и Нагоей со скоростью 310 миль в час — в основном под землей.
Это можно сделать — так почему мы не можем этого сделать? Почему мы разрываем Котсуолдс, чтобы позволить HS2 с шумом пронестись по нашей сокращающейся сельской местности, когда японцы смогут бесшумно преодолеть 178 миль менее чем за 40 минут?
Деньги. Если вы собираетесь построить маглев, вы должны сделать это с нуля.
Большинство правительств просто не выдержат такого удара, особенно если стандартная железнодорожная инфраструктура уже существует. Строительство сравнительно небольшого маглева в Шанхае обошлось в 840 миллионов фунтов стерлингов, а в Японии — около 58 миллиардов фунтов стерлингов. Федеральное управление железных дорог США отказалось от 100 миллионов долларов (70 миллионов фунтов стерлингов) за милю, которое, по его оценкам, будет стоить строительство.
К тому же нет никакой гарантии прибыли, и если это ваша мотивация, политическая воля вряд ли появится. Даже успешные азиатские проекты были реализованы с опозданием на десятилетия и с большими затратами. Япония находится в этом уже четыре десятилетия. Линия в Шанхае теряет деньги – около 600-700 млн юаней (от 70 до 82 млн фунтов стерлингов) в год, в дополнение к чрезвычайно высокой стоимости строительства, с тех пор как она была запущена в эксплуатацию в 2004 году.
бьется в грудь, но большинство правительств сочтет, что модернизировать существующие железные дороги дешевле, если только деньги не поступят из частных источников.
Но даже хваленая якобы частная группа японских железных дорог на протяжении большей части своей истории находилась в государственной собственности и даже сегодня получает значительные субсидии.
Что касается Британии, было высказано предположение, что текущий профиль мощности в Великобритании может означать, что маглев неэкономичен для поездок на большие расстояния — поэтому маглев HS2 невозможен. . Тем не менее, государственная, чистая, зеленая и дешевая система скоростного транспорта, безусловно, должна стать инвестицией в будущее, с большой потенциальной экономией в будущем за счет более низкого технического обслуживания и повышения надежности.
Маглев в Инчхоне может стоить 25 миллионов фунтов стерлингов за километр, но они хвастаются, что это треть стоимости обычных железных дорог, и «хотя стоимость подачи электроэнергии на линию маглева на 30% выше, чем для обычного легкорельсового транспорта, она стоит От 60% до 70% меньше, чтобы управлять поездом».
Аналогичным образом, строительство японской линии Linimo, возможно, стоило около 70 миллионов фунтов стерлингов за километр, но оказалось, что она не требует особого обслуживания, надежна и тиха по сравнению с традиционными транспортными системами (и идеально подходит для городов с нулевым уровнем выбросов). В Великобритании в 2006 году было подсчитано, что стоимость пути на магнитной подвеске была бы вдвое меньше, чем стоимость железнодорожной ветки туннеля под Ла-Маншем.
Мы должны с интересом наблюдать за Азией. По крайней мере, они показывают, что если есть политическая воля, то есть железная дорога на магнитной подвеске.
ПЕРЕДАЧА ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ: ОБЩЕСТВЕННЫЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ НА МАГНИТНОЙ ПОДУШКЕ. КАК ПОЕЗДА ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ КОМПАНИИ ALESTECH БУДУТ ПЛАВАТЬ НАД ПУТЬМИ
- Атенео
Дата публикации: 15.01.2017
Вернуться к Журнал Святой Анны Чтобы увидеть, как меняются технологии поездов, мы начинаем избавляться от колес и поднимать вагоны над рельсами.
К 2020 году следующее поколение железнодорожных транспортных средств, приводимых в движение магнитными силами, будет парить над рельсами почти на дюйм (2,54 сантиметра). Ironlev, система, разработанная Ales Tech, дочерней компанией Sant’Anna School, в сотрудничестве с итальянской компанией Girotto Brevetti в Спрезиано (Тревизо), обеспечит более быстрые поезда, которые могут разгоняться быстрее, чем обычные поезда, требуют меньше обслуживания и снижают воздействие на окружающую среду. воздействие.
В системе IronLev нижняя часть поезда наматывается на стальной рельс. Электромагниты, прикрепленные к ходовой части поезда, направлены вверх к направляющей, что поднимает поезд над направляющей и удерживает поезд в паре. Поезда плавают на воздушной подушке, что устраняет трение. Магниты, встроенные в корпус поезда, сохранят его устойчивость во время движения.
Ironlev может напоминать Hyperloop, транспортную систему на основе трубы, концептуализированную в 2013 году генеральным директором SpaceX Илоном Маском, которая будет перевозить пассажиров и грузы со скоростью более 700 миль в час, что потребует нескольких часов совместной работы и экспериментов со стороны инженеров таких компаний, как Sant’Anna.
Школа Алеся Тех. Компания Ales Tech приняла участие в конкурсе Hyperloop Pod Competition в 2015 году, чтобы разработать систему подвески модуля и настройки тормозов для вагонов. Отобранные лучшие команды будут участвовать в гонках на своих модулях на испытательном треке Hyperloop в Калифорнии 29 сентября.Январь 2017 г.
Компания IronLev ставит перед нами инженерную задачу по совершенствованию транспортных технологий в будущем.
Обычная транспортная система, использующая технологию «маглев» – сокращение от магнитной левитации – использует специально разработанные транспортные средства, которые скользят на электромагнитной подушке по специальной направляющей, в то время как Ironlev позволяет перепрофилировать существующие пути. Более 60% бюджета традиционного поезда на магнитной подвеске расходуется на электроэнергию для электрификации всего активного пути, в то время как транспортные средства Ironlev соединены с пассивными ферромагнитными рельсами, которые не требуют электрификации для обеспечения левитации.
Система статической левитации Ironlev призвана сделать общественный транспорт более эффективным. Области применения IronLev не ограничиваются личными/общественными транспортными средствами и грузовыми перевозками, но могут использоваться в качестве высокоразвитой и эффективной технологии в различных отраслях промышленности. Американские горки, тележки и лифты для киноиндустрии, автоматизированные парковочные системы, системы сейсмоизоляции оснований потенциально подвержены влиянию новой итальянской технологии. Общим во всех этих приложениях является отсутствие колес и, следовательно, отсутствие износа и трения.
Лабораторная демонстрационная система проходит испытания . Ales Tech в настоящее время работает над созданием полномасштабного прототипа к декабрю 2017 года. Многопрофильная группа инженеров, экспертов в области интеллектуальной собственности и инноваций IronLev основала Ales Tech в 2016 году и специализируется на строительной механике и динамике , уделяя особое внимание разработке и применению вибрации.
