Maglev Trenler Nasıl Çalışır?

Maglev Trenler Ve Hızlı Trenler Arasındaki Fark

Yolcu hava yolculuğu, geçtiğimiz yüzyılda ulaşım endüstrisinde devrim yarattı ve insanların günler veya haftalar yerine saatlerce büyük mesafelere geçmesine neden oldu. Uçakların tek alternatifleri arabalar, otobüsler, tekneler ve geleneksel trenler bununla birlikte, 21. yüzyılın 20. yüzyılda uçakların yaptığı yolu değiştirecek yeni bir ulaşım şekli var. Birkaç ülke, maglev trenler denilen yüksek hızlı trenleri geliştirmek için güçlü elektromıknatıs kullanıyor. Maglev manyetik kaldırma için kısadır, bu da bu trenlerin eski çelik tekerleği ve palet raylarını değiştirmek için mıknatısların temel prensiplerini kullanarak bir kılavuz üzerinde yüzecekleri anlamına gelir. Elektromanyetik Süspansiyon (EMS) Eğer mıknatıslarla oynadınız, zıt kutupların çekip kutupların birbirlerini ittiğini biliyorsunuz. Bu, elektromanyetik tahrikin ardındaki temel prensiptir. Elektromıknatıslar, metal objeleri çekmeleriyle diğer mıknatıslara benzerler, ancak manyetik çekme geçicidir. Eğer okuduğum gibi nasıl Elektromıknatıs Work , kolayca bir AA, C veya D-hücreli olumlu ve olumsuz uçlarına bir bakır telin uçlarını bağlayarak küçük elektromıknatıs kendiniz oluşturabilir batarya bu küçük bir manyetik alan oluşturur. Telin her iki ucunu da aküden ayırırsanız, manyetik alan çıkarılır.

Bu tel-ve-pil denemesinde oluşturulan manyetik alan, bir maglev tren ray sisteminin arkasındaki basit fikirdir. Bu sistemde üç bileşen var:

* Bir kılavuz yolu veya parça astarlayan metal bobinler

* Trenin alt tarafına bağlanan geniş kılavuz mıknatıslar

Bir maglev treni ile konvansiyonel bir tren arasındaki büyük fark , maglev trenlerinin bir motora sahip olmamasıdır – en azından çelik raylar boyunca tipik tren arabalarını çekmek için kullanılan bir tür motor değildir. Maglev trenleri için motor oldukça dikkat çekicidir. Fosil yakıtlar kullanmak yerine , kılavuz ray duvarlarındaki elektrikli boruların oluşturduğu manyetik alan ve ray, treni hareket ettirmek için birleşir. Ray boyunca ilerleyen mıknatıslanmış bobin, bir kılavuz yolu olarak adlandırılır , trenin alt takımındaki büyük mıknatısları geri gönderir ve bu sayede trenin, ray yolunun üzerinde 0,3 ve 3,93 inç (1 ila 10 santimetre) arasında hareket etmesini sağlar. Tren hareket ettirildikten sonra, raylar boyunca rayları çeken ve iten benzersiz bir manyetik alan sistemi oluşturmak için kılavuz duvarlarındaki bobinlere güç beslenir. Kılavuz duvarlarındaki bobinlere sağlanan elektrik akımı, mıknatıslanmış bobinlerin polaritesini değiştirmek için sürekli olarak değişmektedir. Kutuplardaki bu değişim, trenin önündeki manyetik alanın aracı öne doğru çekmesine neden olurken, trenin arkasındaki manyetik alan daha ileri itme gücü sağlar.

Buna karşılık, uzun menzilli uçuşlar için kullanılan bir Boeing-777 ticari uçağı, yaklaşık 562 mil / saat (905 km / saat) hıza ulaşabilir. Geliştiriciler, maglev trenlerinin nihayetinde 1.000 mil (1,609 kilometre) kadar olan şehirleri birbirine bağlayacağını söylüyorlar. 310 mph’de, iki saatten fazla bir süre Paris’ten Roma’ya seyahat edebilirsiniz. Almanya ve Japonya’nın her ikisi de maglev tren teknolojisini geliştiriyor ve ikisi de şu anda trenlerinin prototiplerini test ediyor. (Alman şirketi “Transrapid International” da ticari kullanımda bir trene sahiptir daha sonraki bölümde bu konuyla ilgili daha fazla.) Benzer kavramlara dayanan Alman ve Japon trenlerinin farklılıkları farklıdır. Almanya’da mühendisler, Transrapid adı verilen bir elektromanyetik süspansiyon ( EMS ) sistemi geliştirdiler . Bu sistemde trenin dibi bir çelik etrafına sararKılavuz hattı. Trenin iniş takımına bağlı olan elektromıknatıslar, kılavuz hattına doğru yönlendirilir, bu da trenin ray yolunun 1 / 3’ü (1 santimetre) yukarısına çekilmesini sağlar ve hareket etmediğinde bile treni hareket ettirir. Trenin gövdesine yerleştirilen diğer kılavuz mıknatıslar, seyahat sırasında sabit kalır. Almanya, Transrapid maglev treninin gemideki insanlarla 300 mil ulaşabileceğini gösterdi.

Elektrodinamik Süspansiyon (EDS)

Japon mühendisler, mıknatısların itici gücüne dayanan bir elektrodinamik süspansiyon ( EDS ) sistemi kullanan maglev trenlerinin rakip bir versiyonunu geliştiriyorlar. Japon ve Alman maglev trenleri arasındaki temel fark, Japon trenlerinin süper soğutmalı süperiletken elektromıknatıslar kullanmasıdır. Bu tür elektromıknatıs, güç kaynağı kapatıldıktan sonra dahi elektrik iletebilir. Standart elektromıknatıs kullanan EMS sisteminde, bobinler sadece bir güç kaynağı mevcut olduğunda elektrik iletir. Dalgalı sıcaklıklarda bobinlerin soğutulmasıyla, Japonya’nın sistemi enerji tasarrufu sağlar. Ancak, kriyojenik sistemin soğutmak için kullandığı soğutucular pahalı olabilir.

Sistemler arasındaki bir başka fark ise, Japon trenlerinin, ray yolunun yaklaşık 10 cm (10 inç) uzağında kalmasıdır. EDS sisteminin kullanılmasının bir potansiyel dezavantajı, maglev trenlerinin, yaklaşık 62 mil / saat (100 kph) bir hıza ulaşana kadar lastik lastikler üzerinde yuvarlanması gerektiğidir. Japon mühendisler, bir elektrik kesintisi sistemin kapanmasına yol açtığında tekerleklerin bir avantaj olduğunu söylüyorlar. Almanya’nın Transrapid treni, acil durum pil güç kaynağı ile donatılmıştır. Ayrıca, kalp pilleri olan yolcular süper iletken elektromıknatıslar tarafından üretilen manyetik alanlardan korunmalıdır. Inductrack yerine güç elektromıknatıslar ya da soğutulmuş süper-iletken mıknatısların manyetik alanlarını sırayla üretmek üzere kalıcı bir oda sıcaklığı mıknatıslar kullanan EDS yeni bir türüdür. Inductrack, treni hızlandırmaya başlayana kadar treni hızlandırmak için bir güç kaynağı kullanır. Güç kesilirse, tren yavaş yavaş yavaşlayabilir ve yardımcı tekerleklerini durdurabilir.

Parça aslında yalıtılmış tel içeren bir elektriksel olarak kısa devre devresi dizisidir. Bir tasarımda, bu devreler merdiven içinde basamaklar gibi hizalanır. Tren hareket ettikçe, manyetik alan mıknatısları itip trenin kalkmasına neden olur. İki Inductrack tasarımları vardır: Inductrack I ve Inductrack II. Inductrack I yüksek hızlar için tasarlanmıştır, Inductrack II ise yavaş hızlar için uygundur. Inductrack trenleri daha fazla stabilite ile daha yükseğe çıkabilir. Saatte birkaç kilometre hareket ettiği sürece, bir Inductrack treni pistin yaklaşık 2.54 santimetrelik bir bölümünü havaya kaldıracaktır. Parçanın üzerinde daha büyük bir boşluk, trenin istikrarı korumak için karmaşık algılama sistemleri gerektirmeyeceği anlamına gelir.

Kalıcı mıknatıslar daha önce kullanılmamıştı çünkü bilim adamları yeterince levitasyon gücü oluşturmadıklarını düşündüler. Inductrack tasarımı, bu sorunu bir Halbach dizisindeki mıknatısları düzenleyerek atlar. Mıknatıslar, manyetik alanın yoğunluğunun altındaki dizinin üstüne yoğunlaşacak şekilde yapılandırılmıştır. Daha yüksek bir manyetik alan üreten bir neodimiyum-demir-bor alaşımından oluşan daha yeni bir malzemeden üretilmiştir. Inductrack II tasarımı, daha düşük hızlarda daha güçlü bir manyetik alan oluşturmak için iki Halbach dizisi içerir.

Maglev Teknolojisi Kullanımda

Maglev taşımacılığının ilk olarak bir asırdan fazla süre önce önerilmiş olmasına rağmen, ilk ticari maglev treni 2002 yılında Şangay, Çin’deki testini yaptı. Alman şirketi Transrapid International tarafından geliştirilen trenle. Aynı çizgi, 2003 yılının Aralık ayında bir yıl sonra kamuya açık ilk ticari faaliyetini gerçekleştirdi. Shanghai Transrapid hattı şu anda şehir merkezindeki ve Pudong havaalanındaki Longyang Road istasyonuna gidiyor. Ortalama 267 mil / saat (430 km / sa) hızda seyahat eden, 19 mil (30 kilometre) yolculuk, bir saat süren taksi yolculuğu yerine maglev trende 10 dakikadan az sürüyor. Çin, Shanghai’a 99 mil (160 km) koşacak olan Şangay hattının bir uzantısı inşa ediyor. İnşaatın 2006 sonbaharında başlaması planlanıyor ve 2010 Shanghai Expo tarafından tamamlanmalıdır. Bu hat, iki şehir arasında çalışan ilk Maglev demiryolu hattı olacak.

Diğer birçok ülkenin kendi maglev trenlerini inşa etme planları var, ancak Şangay havaalanı hattı tek ticari maglev hattı olmaya devam ediyor. Los Angeles’tan Pittsburgh’a ABD şehirleri, çalışmalarda maglev çizgisi planlarına sahipti, ancak bir maglev ulaştırma sistemi inşa etme masrafı engelleyici oldu. Virginia’daki Old Dominion Üniversitesi’nde yönetim, 2002 yılının sonbahar döneminde başlayan kampüs boyunca öğrencileri ileri ve geri yönlendiren süper bir mekana sahip olmayı umuyordu, ancak araştırma devam ederken tren hareketsiz kalıyordu. Amerikan Maglev Şirket bu sonbaharda 2006 bitirmek için planlar Gürcistan’da benzer teknolojiyi kullanan bir prototip inşa ediyor