Facultatea de inginerie electrica -politehnica Bucuresti

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA –Politehnica Bucuresti


Trenurile MAGLEV (Trenurile cu propulsie magnetica )

Danilov Cristian

Grupa 114 B


CUPRINS

1. Istoric [1] 3

2. Principii de functionare[1] 4

2.1 Tehnologii principale[1] 4

2.2 Propulsie[1] 4

2.3 Stabilitate[2] 4

3 Avantaje și dezavantaje. [1] 5

3.1 Avantajele trenurilor magnetice:[1] 5

3.2 Dezavantajele trenurilor maglev: [5] 6

4. Sisteme maglev [1] 7

4.1 Cele mai cunoscute mărci din domeniu [1] 7

6.SUSPENSIA MAGNETICĂ [4] 9

7. APLICATII [1] 10

7.1 Primele aplicatii in cadrul trenurilor MAGLEV [1] 10

7.2 Linia Berlin – Hamburg [1] 11

4.3 Linia Shanghai – Hangzhou [1] 12

TRENURILE MAGNETICE (MAGLEV)

1. Istoric [1]

Cercetările asupra trenurilor cu sustinere magnetică au început în 1922 prin lucrările germanului Hermann Kemper (Fig . 1) Lucrările sale au fost întrerupte din cauza celui de-al doilea război mondial.

1962 În Japonia încep cercetările în domeniul Maglev;

1979 Transrapid 05 a fost primul tren Maglev din lume care a transportat călători cu ocazia unei expoziții la Hamburg;

1983 A fost construită o linie de 1,6 km la Berlin pentru un serviciu de tip metrou. În ciuda succesului pe care l-a avut, linia a fost închisă în 1992;

1984 A fost dată în serviciu linia de test Transrapid, în Emsland, Germania;

1997 La 12 decembrie, trenul Maglev MLX01 a bătut recordul mondial de viteză cu călători: 531 km/h;

2003 A fost dată în serviciu linia Transrapid din Shanghai.



Figura 1. Hermann Kemper

2. Principii de functionare[1]

2.1 Tehnologii principale[1]

Există 4 tehnologii principale maglev:

• 
  O tehnologie care se bazează pe electromagneți adaptabili (suspensie electromagnetică sau EMS). Exemplu: Transrapid
  

• 
  O tehnologie care se bazează pe magneți supraconductori (suspensie electrodinamică sau EDS). Exemplu: JR-Maglev.
  

• 
  O tehnologie potențial mai ieftină, care folosește magneți permanenți (Inductrack).
  

• 
  Pe lângă acestea, mai există și suspensia magnetodinamică (MDS), recent inventată și deocamdată puțin testată .
  

2.2 Propulsie[1]

Japonia și Germania sunt deosebit de active în domeniu, producând mai multe idei. Una din aceste idei constă în ridicarea trenului prin forțele de respingere și de atracție generate de magneți cu aceeași polaritate, respectiv cu polarități opuse. (Fig 1.1 ) Trenul poate fi pus în mișcare de un motor liniar instalat pe șine sau pe vagon.

Figura 1.1 Propulsia Maglev

2.3 Stabilitate[2]

Avand in vedere faptul că se folosesc doar electromagneți și magneți permanenți nu se poate asigura stabilitatea sistemului. Pe de altă parte, magneții diamagnetici și supraconductori pot stabiliza trenul. Anumite sisteme convenționale folosesc electromagneți cu stabilizare electronică: se măsoară continuu distanța până la tren și se ajustează curentul din electromagnet .(Fig 1.2)



Figura 1.2 Sinele trenului magnetic

3 Avantaje și dezavantaje. [1]

3.1 Avantajele trenurilor magnetice:[1]

-nu exista frecare cu șina, astfel se pot prinde viteze foarte mari;
-sunt mult mai puțin zgomotoase, iar mișcarea este mai lină;
-consumă mai puțin curent electric decât trenurile clasice (curentul electric este necesar pentru dezvoltarea câmpului magnetic);
-șina trenurilor maglev este de regulă suspendată pe stâlpi, la o înălțime de 10-20 m de sol; acest fapt reprezintă un avantaj din punct de vedere ecologic: de regulă, rutele de transport, fie ele drumuri, șosele, autostrăzi, căi ferate, sunt construite la nivelul solului (pe sol), și traversează(taie) suprafețe mari de pășuni, pajiști, păduri, diminuând sau chiar blocând deplasarea animalelor dintr-o parte în alta. (Fig 1.3)



Figura 13. Sina suspendata a trenului maglev
-spațiul ocupat de stâlpii care susțin la înălțime șina trenurilor maglev este mult mai mic decât spațiul ocupat de un coridor feroviar clasic, amplasat la nivelul solului; de asemenea, sâlpii care susțin șina nu trebuie amplasați obligatoriu la distanțe perfect egale unii de ceilalți, astfel se pot evita foarte ușor conductele de gaze/petrol/apă din pămant;
-condițiile meteo(ploaie, zăpadă, îngheț etc) nu afectează funcționarea trenurilor maglev;

-trenurile maglev nu polueaza atmosfera prin eliminarea de noxe .

3.2 Dezavantajele trenurilor maglev: [5]

-trenurile maglev nu pot funcționa pe șinele clasice de tren, au nevoie de un tip de șină specială;
-costurile necesare pentru infrastructură (șine, garnituri de tren) sunt foarte mari comparativ cu trenurile clasice;
-stabilitatea trenurilor magnetice în mers este asigurată de un sistem computerizat foarte precis; la viteza mare, o mică eroare a acestui sistem poate duce la atingerea șinei și la un posibil accident; (Fig 1.4 )
-câmpurile magnetice puternice pot afecta laptopurile, telefoanele mobile, cărțile de credit, iar efectul asupra sănătății umane pe termen lung este încă necunoscut;



Figura 1.4 Eroare la stabilizare

4. Sisteme maglev [1]

4.1 Cele mai cunoscute mărci din domeniu [1]

a) Transrapid pe pista de testare de la Lathen (Germania)

• 
  Transrapid este un proiect german (Siemens) care nu și-a găsit (încă) nici o utilizare în Germania. Un proiect pe linia Berlin-Hamburg fusese aprobat în 1994 dar a fost ulterior abandonat, datorită lipsei fondurilor. Primul serviciu comercial a fost inaugurat în ianuarie 2003 în China, la Shanghai. Lungimea liniei este de 30 km și unește orașul cu aeroportul său. (Fig 1.5)
  

Figura 1.5

Transrapid pe pista de testare de la Lathen (Germania)

b)Maglev
Maglev este un proiect japonez (chiar dacă termenul a fost extins la toate trenurile magnetice). A fost contruită o linie experimentală, pe care s-a atins viteza record de 581 km/h în 2003. Obiectivul final este construcția unei linii Tokyo-Osaka, parcursă într-o oră . ( Fig 1.6 )

Figura 1.6 Trenul maglev (JAPONIA)

5. EFECTUL MEISSNER [3] (fig1.7)
Pe parcursul procesului de răcire, supraconductorul nu a fost plasat în imediata vecinătate a unui magnet. Acest tip de răcire poartă numele de răcire nestimulată, ceea ce înseamnă că materialul supraconductor este răcit în absenţa vreunui câmp magnetic exterior. După ce materialul capătă proprietăţi supraconductive, pe măsură ce un magnet se apropie de el, se manifestă un fenomen ciudat. Supraconductorul este respins. Acest fenomen poartă numele de efect Meissner.


Figura 1.7 Levitaţie magnetică - efect Meissner

În acest moment supraconductorul şi magnetul se resping şi se atrag în acelaşi timp. Această combinaţie de forţe de respingere şi de atracţie permite magnetului să plutească în mod stabil deasupra supraconductorului. Acest fenomen poartă numele de levitaţie magnetică. .(Fig 1.8)

Figura 1.8 Levitatie magnetic

6.SUSPENSIA MAGNETICĂ [4]

Când ridicăm magnetul, supraconductorul va părăsi şi el containerul, rămânând suspendat - stabil - dedesubtul magnetului. Acest fenomen poartă numele de suspensie magnetică. Atât levitaţia, cât şi suspensia magnetice sunt generate de efectul de prindere în flux magnetic

Atunci când separăm în mod forţat magnetul de supraconductor, pentru a apropia ulterior, din nou, foarte lent magnetul, supraconductorul va fi atras de către magnet şi adus foarte aproape de acesta. Totuşi, nu este acelaşi comportament ca în cazul a doi magneţi ai căror poli opuşi se atrag ducând la lipirea acestora. Supraconductorul şi magnetul se atrag, dar se şi resping reciproc, menţinând o distanţă constantă unul faţă de celălalt. (fig 1.9) Dacă întoarcem magnetul cu celălalt pol spre supraconductor şi îl apropiem de acesta, cel din urmă va fi împins la distanţă de magnet. Mai mult, supraconductorul va avea tendinţa de a se răsturna pentru a se realinia, putând fi astfel din nou atras de către magnet.




Figura 1.9 . Suspensie pe baza de levitatie magnetic

7. APLICATII [1]

7.1 Primele aplicatii in cadrul trenurilor MAGLEV [1]

Prima aplicatie practica a fenomenului a fost in domeniul transportului pe cale ferata.

Trenurile Maglev utilizeaza campuri magnetice puternice pentru a asigura sustentatia si a avansa. Ceea ce le face deosebite, este faptul ca nu exista contact cu sina, reducand fortele de frecare si permitand trenului sa ajunga la viteze foarte mari. (Fig 2.0)

Trenurile Maglev pot ajunge pana la 581 km / ora. Nu ajung insa la vitezele unui avion, deoarece fortele de frecare la altitudine sunt mai mici fata de la sol.

Aceasta tehnologie ar permite trenului sa depaseasca 6437 km / ora intr-un tunel vidat.
Termenul “maglev” nu se refera numai la vehicule, ci si la sisteme de cai ferate, specific proiectate pentru levitatie magnetica si propulsie.
Trenul leviteaza cu ajutorul unor magneti permanenti montati pe vagoane ce interactioneaza cu campul electromagnetic generat de calea ferata. Acesta este practic motorul trenului




Figura 2.0 Primul tren MAGLEV de mare viteza

7.2 Linia Berlin – Hamburg [1]

O linie de 292 km între Berlin și Hamburg. Proiectul a fost abandonat datorită lipsei fondurilor și a fost înlocuit cu o linie de mare viteză pentru ICE .(Fig. 2.1)(InterCity Express)



Figura 2.1 Inter City Express

4.3 Linia Shanghai – Hangzhou [1]

China a decis să construiască o a doua linie maglev Transrapid cu o lungime de 160 km între Shanghai și Hangzhou. Discuțiile cu Germania și Transrapid au dus la aprobarea liniei de către Ministerul chinez al transporturilor la 7 martie 2006. Construcția liniei va începe probabil la sfărșitul lui 2006 și este programată să se termine la timp pentru Expo 2010, devenind prima linie maglev între două orașe.

Linia va fi o extensie a liniei maglev deja existent .

Bibliografie :
[1] http://www.ro.wikipedia.org/wiki/Maglev

[2] http://www.e-referate.ro/levitatia-magnetica-maglev/

[3] htttp://www.descopera.org/levitatia-magnetica-maglev/

[4] http://www.eco-style.ro

[5]http://www.http://facultate.regielive.ro/proiecte/transporturi/trenurile-maglev-139681.html