Какая скорость у скоростного поезда в японии. Поезда на магнитных подушках - это транспорт будущего? Как работает поезд на магнитной подушке? Все с нуля

Ровно 50 лет назад, в октябре 1964-го года в Японии был запущен первый в мире сверхскоростной поезд “Синкансен” (aka bullet-train), способной развивать скорость до 210 км/ч и навсегда ставший одним из символом “новой” Японии и ее растущей экономической мощи. Первая линия соединила два крупнейших японских города – Токио и Осаку, сократив минимальное время путешествия между ними с 7,5 до 4 часов.

Сегодня пост про скоростные японские поезда. Это предпоследний пост, который стал результатом прошлогодней поездки в Японию. На следующей неделе будет еще токийский трамвай. Без ложной скромности скажу, что этот пост про поезда - один из лучших моих постов. На его подготовку ушло много времени, чтобы собрать и перевести всю информацию. Сам перечитал его раза 3 ;)

“Синкансен” на фоне горы Фудзи – один из самых узнаваемых пейзажей современной Японии.

В буквальном переводе с японского слово “Синкансен” означает “новая магистраль”. До появления скоростных поездов железные дороги в Японии были узкоколейными (1067 мм), и имели много изгибов ввиду особенностей местного рельефа. На таких дорогах возможность развивать высокие скорости была слишком ограничена. Для “Синкансена” были специально спроектированы новые линии, уже со стандартной шириной колеи в 1435 мм.

Почему Япония изначально отклонилась от международного стандарта до сих пор не до конца понятно. Считается, что это было решением некого господина Окубо, который был ответственным лицом на момент начала строительства первой железной дороги в Японии. Конечно, узкая колея обходилась дешевле, да и сами поезда были меньше и экономичнее в производстве. Однако, вместе с этим это еще и означало меньшую грузоподъемность и невысокую скорость. Поэтому целесообразность этого решения для японцев остается под большим вопросом. В начале 20-го века предлагались проекты по перестройке полотна по международному стандарту, и хотя поддерживающих эту идею было немало, вместо этого было решено потратить средства на прокладку новых направлений. Так, узкая колея распространилась по всей Японии, что до сих пор доставляет немало неудобств.

Сторонникам широкой колеи удалось воплотить свои проекты в жизнь на железной дороге, проложенной японцами в начале 30-х гг. в колонизированной Южной Маньчжурии. В 1934 г. между городами Далянь и Чанчунь (700 км) был запущен легендарный “Азия-Экспресс”, показательный символ японской империалистической мощи того времени. Способный развивать скорость более 130 км/ч, он намного превосходил железнодорожную систему Китая того времени, и даже был намного быстрее самого быстрого экспресса в самой Японии. Да и в мировых масштабах “Азия-Экспресс” имела внушительные характеристики. Например, первые в мире кондиционированные вагоны были оборудованы именно в ней. Вагон-ресторан был оборудован холодильниками, также имелся особый вагон – обзорная площадка с окнами по всему периметру, обставленный кожаными креслами и книжными полками.

Азия-Экспресс

Вероятно, этот пример стал окончательным аргументом в пользу широкой колеи и дал начало первым проектам скоростной железной дороги в Японии. В 1940-м году правительство Японии утвердило невероятный по своим масштабам проект. Уже тогда проект предполагал создание поезда, способного развивать скорость до 200 км/ч, но японское правительство не собиралась ограничиваться прокладкой линий лишь на территории Японии. Предполагалось проложить подводный тоннель до Корейского полуострова и протянуть пути аж до Пекина. Строительство уже было частично начато, однако начавшаяся вскоре война и последовавшее ухудшение военных и политических позиций Японии положило конец имперским амбициям. В 1943 г. проект был свернут, тот же год стал последним и для “Азии-Экспресс”. Тем не менее, некоторые участки линий “Синкансен”, эксплуатируемой сегодня, были построены еще в довоенные годы.

О строительстве “Синкансена” снова заговорили через 10 лет после войны. Бурный экономический рост создал большой спрос на грузовые и пассажирские перевозки по стране. Однако, идея возродить проект оказалась совершенна непопулярна и подверглась резкой критике. На тот момент было сильно мнение, что авто- и авиатранспорт вытеснят железнодорожный в скором времени, как это случилось, например, в США и некоторых европейских странах. Проект снова оказался под угрозой срыва.

В 1958 г. между Токио и Осакой, по пока еще узкой колее, был запущен прямой предок “Синкансена” – бизнес-экспресс “Кодама”. При максимальной скорости в 110 км/ч он преодолевал расстояние между городами за 6,5 часов, сделав возможным однодневные командировки. В Японии, где культура ведения бизнеса базируется на личных встречах, это было очень удобным решением. Тем не менее, прослужил он совсем недолго. Невероятная популярность “Кодамы” не оставила ни у кого сомнений в необходимости в скоростных линиях, и менее чем через год правительство окончательно утвердило проект строительства “Синкансена”.

Бизнес-экспресс “Кодама”, 1958-1964 гг.

Распространено мнение, что запуск “Синкансена” был запланирован к открытию Олимпийских игр в Токио, однако японцы это отрицают. Строительство линий “Синкансен” началось в марте 1959 г., более чем за месяц до того, как Токио был выбран городом проведения игр. Однако Олимпиада пришлась очень кстати. Изначально заявленный бюджет на строительство “Синкансена” был заведомо слишком мал и все об этом знали, но заявлять реальные цифры было слишком рискованно. Кредит, выделенный Всемирным Банком под достаточно низкий процент, не покрывал и половины расходов. Реальную стоимость, которая, в итоге, превысила заявленную почти в 2,5 раза удалось покрыть, “выпросив” денег у государства, якобы чтобы успеть к открытию Олимпиады!

Ранним утром 1 октября 1964 г. на станции Токио прошла церемония первого запуска “Синкансена” со специально построенной платформы номер 19. Платформу пышно украсили красно-белыми лентами и традиционным японским бумажным шаром “кусудама”. Тронувшийся поезд разорвал ленты, шар раскрылся и из него на волю выпорхнули 50 белоснежных голубей. Дальше была музыка, фейерверки и всеобщее ликование тысяч японцев, не поленившихся посетить в 5 утра столь знаковое событие. Вечером того же дня фотографии “Синкансена” появились на первых страницах всех крупных изданий страны под громкими заголовками, вещающими о начале новой эпохи в истории Японии, да и, чего уж скромничать, всего мира.

Церемония запуская первого “Синкансена”. Токио, 1964г.

Чувство национальной гордости за “Синкансен” не обходило стороной ни одного японца, а сам император, говорят, сочинил про него то ли песню то ли оду.

В 1975 г. Японию посетила королева страны-родины железной дороги. Речь идет, конечно же, об Англии. Королевская чета прибыла с дружеским визитом к императору, и одним из первых пунктов в программе развлечений стояла поездка на “чудо-поезде” до Киото. Для Японии это был прекрасный повод похвастаться, но такого редкого шанса не могли упустить и ушлые японские профсоюзы. Буквально сразу по приезду королевы рабочие устроили первую в истории японской железной дороги забастовку. Одним словом, все водители “Синкансена”, коих было 1100 человек, отказались катать королеву, пока не будут выполнены требования профсоюза. Естественно, загнанное в угол начальство требования быстро выполнило, но прокатиться на “Синкансене” королеве удалось только уже на пути обратно. Череда неудач на этом не закончилось. В день, когда королева должна была сесть на поезд, шел сильный ливень и поезд опоздал на целых 2 минуты. В общем, получилось ли произвести на Елизавету II впечатление или нет – неизвестно, но говорят, на забастовку она совсем не обиделась, а приняла все с юмором. Сказала, ей самой к забастовкам не привыкать.

Поезда “Синкансен”, разрисованные краской в знак протеста.

Вопреки скептическим ожиданиям, “Синкансен” оказался невероятно успешным и достаточно быстро окупил затраты на строительство. Всего через 8 лет была открыта вторая линия. Уже к 1981 г. долг по кредиту Всемирному Банку был полностью покрыт. Более того, на сегодняшний день “Синкансен” обеспечивает до 80% прибыли Japan Railways. На данный момент существует 8 линий “Синкансен” общей протяженностью почти 3000 км и они продолжают строиться.

Схема линий “Синкансен”

Конечно, за 50 лет своего существования “Синкансен” прошел немаленький эволюционный путь, хоть и не всегда безоблачный.

В 80-е гг. 575 жителей города Нагоя, чьи дома были расположены вдоль путей, подали в суд на руководство “Синкансена” с жалобой на шум и сильные вибрации. Сразу после этого стали внедряться технологии по снижению уровня шума и вибраций, улучшению качества железнодорожного полотна. Было также введено правило сбрасывать скорость при проезде через густонаселенные районы.

Сегодня, “Синкансены” практически бесшумны, пути часто проходят в непосредственной близости от зданий, не причиняя особого дискомфорта. Еще одной ступенью в развитии стали технологии в сфере энергосбережения. А все потому, что Япония, в которой 99,7% нефти импортируется (не из России), оказывалась очень чувствительна к неоднократным нефтяным шокам. Так, под давлением как внешних, так и внутренних факторов в лице сверхтребовательных японцев, “Синкансен” стремительно совершенствовался. Тем не менее, самая первая модель поезда была бессменной до 1982 г., и даже после появления новых моделей оставалась в эксплуатации аж до 2008 г.

В 1987 г. Японские национальные железные дороги были приватизированы, вместо государственной монополии появилось 5 новых независимых компаний. Здоровая конкуренция дала новый толчок развитию технологий и качества сервиса.

В поездах появились так называемые “зеленые вагоны”, сопоставимые по уровню с бизнес-классом в самолетах. Собственно, авиакомпании и были и остаются до сих пор главными конкурентами “Синкансена”. Эти вагоны стали своебразным индикатором экономической ситуации в стране. Во времена расцвета многие компании покупали своим работникам для командировок места в “зеленых вагонах”, а вот при упадке экономики те обычно пустовали.

Сейчас интерьер вагона выглядит так:

Билеты бывают с местом и без. В вагонах без места возможно придется сидеть в серединке, зато дешевле;)

Туалет:

На станции висит схема поезда, так что сразу понятно, какой вагон тебе нужен:

На посадку все стоят в аккуратных очередях. На перроне нарисованы линии для очередей в каждый вагон.

Соревновались компании также и в изысканности питания на борту. Вообще, поедание “бенто” в “Синкансенах” стало своеобразной традицией, даже если дорога занимет всего пару часов. Их продают как на станциях, так и в самих поездах. На каждом участке есть свои уникальные “бенто”. До 2000 г. в поездах существовали вагоны-рестораны и вагоны-кафе, однако постоянно увеличивающийся поток пассажиров требовал больше сидячих мест. Начали появляться двухэтажные поезда, но и в них рестораны долго не продержались. Та же история коснулась и приватных купе, которые могли быть комнаткой на одного или целой конференц-комнатой на 4-5 человек. Экономические спад почти полностью уничтожил спрос на подобные вагоны.

Традиционный вокзальный “бенто” обед.

90-е гг. и конец экономики “мыльного пузыря” стали самыми нестабильными в истории развития “Синкансена”. К тому же, в 1995 г. в районе Осаки случилось землетрясение, и хотя сами поезда не пострадали, рельсы прилично погнулись. На восстановление понадобилось примерно 3 месяца. Но были и положительные моменты, как например Олимпиада-98 в Нагано, создавшая спрос на новые направления!

Не смотря на замедлившиеся темпы экономического роста, на протяжении всего этого это времени неизменно продолжали появляться новые, более совершенные модели поездов. Стали разрабатываться различные системы безопасности, в первую очередь, для защиты при землетрясениях. Сейчас в случае землетрясения срабатывает автоматическая система оповещения, которая тормозит поезда за доли секунды до самого толчка. Так, даже при сокрушительном землетрясении в 2011 г. не случилось ни одной аварии с поездами “Синкансен”, все они благополучно остановились в автоматическом режиме. Кстати, опасность землетрясений является одной из основных причин, по которым поезда ездят медленнее, чем могли бы технически.

Современные поезда “Синкансен”

Вагоны в поездах “Синкансен” не отсоединяются. Поэтому у них нет хвоста, зато всегда две головы!

Зато поезда могут соединяться между собой (чмок).

Кстати, красный круче и быстрее, поэтому он обычно тащит за собой зеленый.

Последняя модель вышла всего пару месяцев назад, в марте 2014.
Новорожденный E7

Есть еще один очень особенный поезд. Он называется “Doctor Yellow”. Говорят, что увидеть его – очень хорошая примета. Это такой специальный доктор, который осматривает и проверяет пути и другое сопутствующее оборудование на исправность несколько раз в месяц. Днем он ездит с той же скоростью, что и остальные поезда, дабы не мешать. А ночью он медленно и тщательно обследует все участки пути.

Начиная с 2000-х гг. японские технологии “Синкансен” стали активно экспортироваться за границу. На данный момент в азиатской регионе скоростные поезда имеют Китай, Тайвань и Южная Корея. Все эти страны, кроме Кореи, имеют скоростные железные дороги на основе японских технологий (Корея заимствовала технологии французской TGV). Экспортируются не только технологии, но и сами списанный японские составы.

Современные поезда “Синкансен” в Японии развивают максимальную скорость 270 км/ч, к следующему году планируется поднять до 285 км/ч, хотя тестовая скорость достигает более 440 км/ч. Время путешествия между Токио и Осакой теперь составляет менее 2,5 часов. Поезда оборудованы всем необходимым для комфортного путешествия – чистейшими туалетами, курилками, розетками у каждого сидения, иногда даже автоматами с напитками.

Линия Токайдо (Токио–Осака) является самой загруженной скоростной железнодорожной линией в мире и перевозит за год более 150 млн пассажиров. Поезда из Токио отбывают каждые 10 минут.

Несмотря на достаточно высокую стоимость, “Синканскен” не теряет популярности благодаря своей точности, быстроте, комфортабельности, высокому уровню сервиса, а самое главное, безопасности. За 50 лет службы не зарегистрировано ни одного инцидента повлекшего смерть или тяжелые травмы от скоростного поезда. Больше ни одна страна в мире не может похвастаться такими показателями безопасности скоростного железнодорожного транспорта. Статистика утверждает, что “Сапсан” убил более 20 человек только за первый год своей службы.

Хотя японский “Синкансен” остается одним из самых передовых транспортных средств в мире, работы по его усовершенствованию не останавливаются. В префектуре Яманаси есть специальный исследовательский центр, где создаются и тестируются новые технологии, в частности, JR-Maglev – японская система скоростных поездов на магнитной подвеске. Именно там в декабре 2003 года тестовый состав из трёх вагонов модификации MLX01 установил абсолютный рекорд скорости для железнодорожного транспорта - 581 км/ч.

Maglev MLX01-1

Вот и все)

Больше спасибо Мари Хуноян за помощь в подготовке этого поста. Она перевела кучу японских статей, чтобы помочь мне с текстом. Мари вообще отлично пишет и знает все про Японию. Она просила оставить свои контакты, чтобы вы могли если что, заказать у нее статьи или еще что-нибудь, но я не могу этого сделать. Сам буду заказывать, в Японии еще много всего интересного, что нам нужно описать! Скоро будут трамвайчики;)

Он же поезд на магнитной подушке, он же maglev от английского magnetic levitation ("магнитная левитация") - это поезд на магнитной подвеске, движимый и управляемый силой электромагнитного поля. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью движения существует зазор, трение исключается, и единственной тормозящей силой является аэродинамическое сопротивление . Маглев относится к монорельсовому транспорту .

Монорельс:

Хотчкисса (Arthur Hotchkiss) 1890-х гг.;
изображения с Википедии

изображения с Википедии

Высокоскоростным наземным транспортом (ВСНТ) называют железнодорожный транспорт, который обеспечивает движение поездов со скоростью свыше 200 км/ч (120 миль/ч). Хотя ещё в начале XX века высокоскоростными называли поезда, следующие со скоростями выше 150-160 км/ч.
Сегодня поезда ВСНТ передвигаются по специально выделенным железнодорожным путям - высокоскоростной магистрали (ВСМ), либо на магнитном подвесе, по которым перемещается выше показанный маглев.

Впервые регулярное движение высокоскоростных поездов началось в 1964 году в Японии. В 1981 году поезда ВСНТ стали курсировать и во Франции, а вскоре бо́льшая часть западной Европы, включая Великобританию, оказалась объединена в единую высокоскоростную железнодорожную сеть. Современные высокоскоростные поезда в эксплуатации развивают скорости около 350-400 км/ч, а в испытаниях и вовсе могут разгоняться до 560-580 км/ч, как например JR-Maglev MLX01, установивший во время испытаний в 2003 году скоростной рекорд - 581 км/ч.
В России регулярная эксплуатация высокоскоростных поездов , по общим путям с обычными поездами, началась в 2009 году. И только к 2017 году ожидается завершение строительства первой в России специализированной высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва - Санкт-Петербург.

Сапсан Siemens Velaro RUS; максимальная служебная скорость - 230 км/ч,
возможна модернизация до 350 км/ч; фото с Википедии

Кроме пассажиров высокоскоростные поезда перевозят и грузы, например: французская служба La Poste имеет парк специальных электропоездов TGV для перевозки почты и посылок.

Скорость "магнитных" поездов, то есть маглевов, сравнима со скоростью самолёта и позволяет составить конкуренцию воздушному транспорту на ближне- и среднемагистральных направлениях (до 1000 км). Хотя сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволили ей развернуться в полной мере.

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

1. На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS);
2. На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS);
3. На постоянных магнитах; это новая и потенциально самая экономичная система.

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых магнитных полюсов и, наоборот, притягивания противоположных полюсов. Движение осуществляется линейным двигателем , расположенным либо на поезде, либо на пути, либо и там, и там. Серьёзной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава.

Достоинства маглева:

• теоретически самая высокая скорость из тех, которые можно получить на общедоступном (не спортивном) наземном транспорте;
• большие перспективы по достижению скоростей, многократно превышающие скорости, используемые в реактивной авиации;
• низкий шум.

Недостатки маглева:

• высокая стоимость создания и обслуживания колеи - стоимость постройки одного километра маглев-колеи сопоставима с проходкой километра тоннеля метро закрытым способом;
• создаваемое электромагнитное поле может оказаться вредным для поездных бригад и окрестных жителей. Даже тяговые трансформаторы, применяемые на электрифицированных переменным током железных дорогах, вредны для машинистов. Но в данном случае напряжённость поля получается на порядок больше. Также, возможно, линии маглева будут недоступны для людей, использующих кардиостимуляторы;
• рельсовые пути стандартной ширины, перестроенные под скоростное движение, остаются доступными для обычных пассажирских и пригородных поездов. Высокоскоростной путь маглева же ни для чего другого не пригоден; потребуются дополнительные пути для низкоскоростного сообщения.

Наиболее активные разработки маглева ведут Германия и Япония.

*Справка: Что такое синкансэн?
Синкансэн - так называется высокоскоростная сеть железных дорог в Японии, предназначенная для перевозки пассажиров между крупными городами страны. Принадлежит компании Japan Railways. Первая линия была открыта между Осакой и Токио в 1964 году - Токайдо-синкансэн. Эта линия является самой загруженной высокоскоростной железнодорожной линией в мире. На ней перевозится порядка 375 000 пассажиров ежедневно.

"Поезд-пуля" - одно из названий для поездов синкансэн. Поезда могут иметь до 16 вагонов. Каждый вагон достигает длины 25 метров, исключение составляют головные вагоны, длина которых обычно чуть больше. Общая длина поезда составляет порядка 400 метров. Станции для таких поездов тоже очень длинные и специально приспособлены под эти поезда.

Поезда синкансэн серии 200 ~ E5; фото с Википедии

В Японии маглевы часто называются "риниа:ка:" (по-японски リニアカー), происходящее от английского "linear car" из-за используемого на борту линейного двигателя.

JR-Maglev использует электродинамическую подвеску на сверхпроводящих магнитах (EDS), установленных как на поезде, так и на трассе. В отличие от немецкой системы Transrapid , JR-Maglev не использует схему монорельса: поезда движутся в канале между магнитами. Такая схема позволяет развивать бо́льшие скорости, обеспечивает большую безопасность пассажиров в случае эвакуации и простоту в эксплуатации.

В отличие от электромагнитной подвески (EMS), поездам созданным по технологии EDS требуются дополнительные колёса при движении на малых скоростях (до 150 км/ч). При достижении определённой скорости колёса отделяются от земли и поезд "летит" на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности. В случае аварии колёса также позволяют осуществить более мягкую остановку поезда.

Для торможения в обычном режиме используются электродинамические тормоза. Для экстренных случаев поезд оборудован выдвигающимися аэродинамическими и дисковыми тормозами на тележках.

Поездка в маглеве с максимальной скоростью 501 км/ч. В описании указано, что видео сделано в 2005 году:

На линии в Яманаси проходят испытания нескольких составов с разными формами носового обтекателя: от обычного заострённого, до практически плоского, длиной 14 метров, призванного избавиться от громкого хлопка, сопровождающего въезд поезда в тоннель на большой скорости. Поезд маглев может полностью управляться компьютером. Машинист осуществляет контроль за работой компьютера и получает изображение пути через видеокамеру (кабина машиниста не имеет окон переднего обзора).

Технология JR-Maglev дороже аналогичной разработки Transrapid, реализованной в Китае (линия до Шанхайского аэропорта), так как требует больших затрат на оборудование трассы сверхпроводящими магнитами и прокладку тоннелей в горах взрывным способом. Общая стоимость проекта может составить 82,5 млрд долларов США. Если проложить линию вдоль прибрежной трассы Токайдо, это потребует меньших затрат, однако потребует строительства большого количества тоннелей малой протяжённости. Несмотря на то, что сам магнитно-левитационный поезд бесшумен, каждый въезд в тоннель на большой скорости будет вызывать хлопок, сравнимый по громкости с взрывом, поэтому прокладка линии в густонаселённых районах невозможна.

В России подписан договор о создании сверхскоростного поезда – Hyperloop. Его скорость будет 1200 км/ч – это невообразимо больше существующих скоростей наземного транспорта.

В прошлом месяце в Петербурге на экономическом форуме, где участвуют много зарубежных компаний и инвесторов, руководство Москвы и компания Hyperloop подписали договор о проведении поезда Hyperloop в столице.

Поезд Hyperloop – это не обычный поезд, он передвигается внутри трубопровода, в котором будет почти вакуум (0,001 атмосферного давления), вместо вагонов у него специальные капсулы. Считается, что раз двигаться поезд будет в вакууме, то сопротивление будет незначительным, поэтому скорость может развиваться до 1200 км/ч.

Разгон и торможение поезда будет осуществляться электромагнитным полем. Поезд будет иметь повышенные аэродинамические показатели, для преодоления звукового барьера.

Hyperloop – прорыв

Конечно, если такой поезд будет реально создан, то это многое изменит. Поездки и перевозки значительно сократятся.

Кроме того такой поезд будет дешевле поездов на магнитной подушке. Из-за их огромной стоимости разработка «магнитных» поездов была остановлена. Хотя сама технология также очень интересная.

От поезда на магнитной подушке Гиперлуп отличается тем, что парит над рельсом не за счет магнитного поля, а за счет воздуха (т.е. он пневматический).

Дополнительным полюсом Гиперлупа является его автономная работа. Ни плохая погода, ни стихийные катаклизмы ему не помеха.

Что имеем на сегодня?

Разработку Гиперлупа ведут 2 компании. На сегодня были проведены только первичные испытания моторов по разгону. Результаты хорошие: 160 км/ч, при этом до 100 км/ч разогнались быстрее 1 секунды. Испытаний по тоннелям и воздушным подушкам еще не было. Инженеры одной из компаний разработчиков уже начинают сомневаться в применении воздушной подушки.

Но по амбициям компания-основатель заявила, что собирается создать «Новый шелковый путь» из Китая в Европу длиной в 1 день. А пока контракт предписывает компании Hyperloop облегчить передвижение и сократить на него время москвичам. Начало проекта назначено на декабрь 2016.

Уже более двухсот лет прошло с того момента, когда человечество изобрело первые паровозы. Однако до сих пор железнодорожный наземный транспорт, перевозящий пассажиров и при помощи силы электричества и дизельного топлива, весьма распространен.

Стоит сказать о том, что все эти годы инженеры-изобретатели активно работали над созданием альтернативных способов перемещения. Результатом их труда стали поезда на магнитных подушках.

История появления

Сама идея создать поезда на магнитных подушках активно разрабатывалась еще в начале двадцатого века. Однако воплотить данный проект в то время по ряду причин так и не удалось. К изготовлению подобного поезда приступили лишь в 1969 г. Именно тогда на территории ФРГ начали укладывать магнитную трассу, по которой должно было пройти новое транспортное средство, которое впоследствии назвали так: поезд-маглев. Запущено оно было в 1971 г. По магнитной трассе прошел первый поезд-маглев, который назывался «Трансрапид-02».

Интересен тот факт, что немецкие инженеры изготавливали альтернативное транспортное средство на основании тех записей, которые оставил ученый Герман Кемпер, еще в 1934 г. получивший патент, подтверждавший изобретение магнитоплана.

«Трансрапид-02» сложно назвать очень быстрым. Он мог перемещаться с максимальной скоростью в 90 километров в час. Низкой была и его вместимость - всего четыре человека.

В 1979 г. создали более усовершенствованную модель маглева. носящий название «Трансрапид-05», мог перевозить уже шестьдесят восемь пассажиров. Перемещался он по линии, расположенной в городе Гамбурге, протяженность которой составляла 908 метров. которую развивал этот поезд, была равна семидесяти пяти километрам в час.

В том же 1979 г. в Японии была выпущена другая модель маглева. Ее назвали «МЛ-500». на магнитной подушке развивал скорость до пятисот семнадцати километров в час.

Конкурентоспособность

Скорость, которую могут развить поезда на магнитных подушках, можно сравнить со В связи с этим данный вид транспорта может стать серьезным конкурентом тем воздушным авиалиниям, которые работают на расстоянии до тысячи километров. Повсеместному применению маглевов препятствует тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. А это требует крупных вложений капитала. Считается также, что создаваемое для маглевов способно негативно влиять на организм человека, что отрицательно скажется на здоровье машиниста и жителей регионов, находящихся неподалеку от такой трассы.

Принцип работы

Поезда на магнитных подушках представляют собой особую разновидность транспорта. Во время движения маглев словно парит над железнодорожным полотном, не касаясь его. Это происходит по той причине, что транспортное средство управляется силой искусственно созданного магнитного поля. Во время движения маглева отсутствует трение. Тормозящей силой при этом является аэродинамическое сопротивление.

Как же это работает? О том, какими базовыми свойствами обладают магниты, каждому из нас известно из уроков физики шестого класса. Если два магнита поднести друг к другу северными полюсами, то они будут отталкиваться. Создается так называемая магнитная подушка. При соединении различных полюсов магниты притянутся друг к другу. Этот довольно простой принцип и лежит в основе движения поезда-маглева, который буквально скользит по воздуху на незначительном расстоянии от рельсов.

В настоящее время уже разработано две технологии, при помощи которых приводится в действие магнитная подушка или подвес. Третья является экспериментальной и существует только на бумаге.

Электромагнитный подвес

Эта технология носит название EMS. В ее основе лежит сила электромагнитного поля, изменяющаяся во времени. Она и вызывает левитацию (подъем в воздухе) маглева. Для движения поезда в данном случае необходимы Т-образные рельсы, которые выполняются из проводника (как правило, из металла). Этим работа системы похожа на обычную железную дорогу. Однако в поезде вместо колесных пар установлены опорные и направляющие магниты. Их располагают параллельно ферромагнитным статорам, находящимся по краю Т-образного полотна.

Основным недостатком технологии EMS является необходимость контроля над расстоянием между статором и магнитами. И это при том, что оно зависит от множества факторов, в том числе и от непостоянной природы Для того чтобы избежать внезапной остановки поезда, на нем устанавливаются специальные батареи. Они способны подзаряжать встроенные в опорные магниты, и тем самым достаточно долго поддерживать процесс левитации.

Торможение поездов, созданных на базе технологии EMS, осуществляет синхронный линейный двигатель низкого ускорения. Он представлен опорными магнитами, а также дорожным полотном, над которым парит маглев. Скорость и тягу состава можно регулировать изменением частоты и силы создаваемого переменного тока. Для замедления хода достаточно изменить направление магнитных волн.

Электродинамический подвес

Существует технология, при которой движение маглева происходит при взаимодействии двух полей. Одно из них создается в полотне магистрали, а второе - на борту состава. Эта технология получила название EDS. На ее базе построен японский поезд на магнитной подушке JR-Maglev.

Такая система имеет некоторые отличия от EMS, где применяются обычные магниты, к которым от катушек подводится электрический ток только при подаче питания.

Технология EDS подразумевает постоянное поступление электричества. Это происходит даже в том случае, если источник питания отключен. В катушках такой системы установлено криогенное охлаждение, позволяющее экономить значительные объемы электроэнергии.

Преимущества и недостатки технологии EDS

Положительной стороной системы, работающей на электродинамическом подвесе, является ее стабильность. Даже незначительное сокращение или увеличение расстояния между магнитами и полотном регулируется силами отталкивания и притяжения. Это позволяет системе находиться в неизменном состоянии. При данной технологии отсутствует необходимость в установке электроники для контроля. Не нужны и приборы для регулировки расстояния между полотном и магнитами.

Технология EDS имеет некоторые недостатки. Так, сила, достаточная для левитации состава, может возникнуть только на большой скорости. Именно поэтому маглевы оснащают колесами. Они обеспечивают их движение при скорости до ста километров в час. Еще одним недостатком данной технологии является сила трения, возникающая в задней и передней части отталкивающих магнитов при низком значении скорости.

Из-за сильного магнитного поля в секции, предназначенной для пассажиров, необходима установка специальной защиты. В противном случае человеку с электронным стимулятором сердца путешествовать запрещено. Защита нужна и для магнитных носителей информации (кредитных карточек и HDD).

Разрабатываемая технология

Третьей системой, которая в настоящее время существует лишь на бумаге, является использование в варианте EDS постоянных магнитов, которые для активации не нуждаются в подаче энергии. Еще совсем недавно считалось, что это невозможно. Исследователи полагали, что у постоянных магнитов нет такой силы, которая способна вызвать левитацию поезда. Однако этой проблемы удалось избежать. Для ее решения магниты поместили в «массив Хальбаха». Подобное расположение приводит к созданию магнитного поля не под массивом, а над ним. Это способствует поддержанию левитации состава даже на скорости около пяти километров в час.

Практической реализации данный проект пока не получил. Это объясняется высокой стоимостью массивов, выполненных из постоянных магнитов.

Достоинства маглевов

Наиболее привлекательной стороной поездов на магнитной подушке является перспектива достижения ими высоких скоростей, которые позволят маглевам в будущем конкурировать даже с реактивными самолетами. Данный вид транспорта довольно экономичен по уровню потребляемой электроэнергии. Невелики расходы и на его эксплуатацию. Это становится возможным в связи с отсутствием трения. Радует и низкий шум маглевов, что положительно скажется на экологической обстановке.

Недостатки

Отрицательной стороной маглевов является слишком большая сумма, необходимая для их создания. Высоки расходы и на обслуживание колеи. Кроме того, для рассмотренного вида транспорта требуется сложная система путей и сверхточные приборы, контролирующие расстояние между полотном и магнитами.

в Берлине

В столице Германии в 1980 годах состоялось открытие первой системы типа маглев под названием M-Bahn. Длина полотна составляла 1,6 км. Поезд на магнитной подушке курсировал между тремя станциями метро по выходным дням. Проезд для пассажиров был бесплатным. После население города увеличилось практически вдвое. Потребовалось создание транспортных сетей, обладающих возможностью обеспечения высокого пассажиропотока. Именно поэтому в 1991 г. магнитное полотно было демонтировано, а на его месте началось строительство метро.

Бирмингем

В этом германском городе низкоскоростной маглев соединял с 1984 по 1995 гг. аэропорт и железнодорожную станцию. Длина магнитного пути составляла всего 600 м.

Дорога проработала десять лет и была закрыта в связи с многочисленными жалобами пассажиров на существующие неудобства. Впоследствии монорельсовый транспорт заменил маглев на этом участке.

Шанхай

Первая магнитная дорога в Берлине была построена немецкой компанией Transrapid. Неудача проекта не отпугнула разработчиков. Они продолжили свои исследования и получили заказ от китайского правительства, которое решило возвести в стране трассу-маглев. Шанхай и аэропорт «Пудун» связал этот высокоскоростной (до 450 км/ч) путь.
Дорогу длиной в 30 км открыли в 2002 г. В планах на будущее - ее продление до 175 км.

Япония

В этой стране в 2005 г. прошла выставка Expo-2005. К ее открытию была введена в эксплуатацию магнитная трасса длиной 9 км. На линии располагается девять станций. Маглев обслуживает территорию, которая прилегает к месту проведения выставки.

Маглевы считаются транспортом будущего. Уже в 2025 г. планируется открыть новую сверхскоростную трассу в такой стране, как Япония. Поезд на магнитной подушке будет перевозить пассажиров из Токио в один из районов центральной части острова. Его скорость составит 500 км/ч. Для реализации проекта понадобится около сорока пяти миллиардов долларов.

Россия

Создание высокоскоростного поезда планируется и РЖД. К 2030 г. маглев в России соединит Москву и Владивосток. Путь в 9300 км пассажиры преодолеют за 20 часов. Скорость поезда на магнитной подушке будет доходить до пятисот километров в час.

Больше 200 лет минуло с той поры, когда были изобретены паровозы. С тех пор железнодорожный транспорт стал самым востребованным для перевозки пассажиров и грузов. Однако ученые активно трудились над усовершенствованием данного способа перемещения. В результате был создан маглев или поезд на магнитных подушках.

Идея появилась в начале двадцатого века. Но реализовать ее в то время и в тех условиях не удалось. И лишь в конце 60-х – начале 70-х годов в ФРГ собрали магнитную трассу, где и запустили транспортное средство нового поколения. Тогда он двигался со скоростью максимум 90 км/ч и мог вместить только 4 пассажира. В 1979 году поезд на магнитных подушках модернизировали, и он смог перевезти 68 пассажиров, проезжая 75 километров в час. А в то же время в Японии сконструировали иную вариацию маглева. Он разгонялся до 517 км/ч.

Сегодня стремительность поездов на магнитных подушках может составить реальную конкуренцию самолетам. Магнитоплан мог бы серьезно соперничать с воздушными авиаперевозчиками. Единственное препятствие в том, что скользить по обычным железнодорожным путям маглевы не способны. Они требуют особых магистралей. Кроме того, считается, что необходимое поездам на воздушной подушке магнитное поле может оказать неблагоприятное воздействие на здоровее человека.

Магнитоплан не движется по рельсам, он летит в прямом смысле этого слова. На небольшой высоте (15 см) от поверхности магнитной трассы. Поднимается он над треком за счет действия электромагнитов. Это объясняет и невероятную скорость.

Полотно для маглева выглядит как череда бетонных плит. Магниты расположены под этой поверхностью. Они искусственно создают магнитное поле, по которому «едет» поезд. Во время движения нет трения, поэтому для торможения используется аэродинамическое сопротивление.

Если на простом языке объяснять принцип действия, то получится так. Когда пару магнитов приближают друг к другу одинаковыми полюсами, они как бы отталкиваются один от другого. Получается магнитная подушка. А при приближении противоположных полюсов магниты притягиваются, и поезд останавливается. Такой элементарный принцип и положен в основу работы магнитоплана, который движется по воздуху на небольшой высоте.

Сегодня применяются 3 технологии подвеса маглевов.

1. Электродинамическая подвеска, EDS.

Иначе это называется на сверхпроводящих магнитах, то есть на вариациях с обмоткой из сверхпроводящего материала. Такая обмотка обладает нулевым омическим сопротивлением. И если она замкнута накоротко, то электрический ток в ней сохраняется бесконечно долго.

2. Электромагнитная подвеска, EMS (или на электромагнитах).

3. На постоянных магнитах. Сегодня это наименее затратная технология. Процесс передвижения обеспечивается линейным двигателем, то есть электродвигателем, где один элемент магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую бегущее магнитное поле, а второй сделан в виде направляющей, отвечающей за линейное перемещение подвижной части двигателя.

Многие задумываются: безопасный ли это поезд, он не упадет? Разумеется, не упадет. Нельзя сказать, что маглев на дороге ничего не удерживает. Он опирается на трек посредством особенных “клешней”, расположенных снизу поезда, в которых и поставлены электромагниты, поднимающие поезд в воздух. Там же расположены и те магниты, которые удерживают магнитоплан на треке.

Те, кто прокатился на маглеве, утверждают, что ничего вдохновляющего не ощутили. Поезд идет настолько тихо, что умопомрачительная скорость не чувствуется. Объекты за окном пролетают быстро, но расположены очень далеко от трека. Разгоняется магнитоплан плавно, так что перегрузок тоже не ощущается. Интересен и необычен только момент, когда поезд поднимается.

Итак, основные преимущества маглева:

• максимально возможная скорость движения, которая достигается на наземном (неспортивном) транспорте,
• требуется небольшое количество электроэнергии,
• из-за отсутствия трения малозатратны в обслуживании,
• тихое передвижение.

Недостатки:

• необходимость больших финансовых затрат при строительстве и обслуживании трека,
• электромагнитное поле способно нанести вред здоровью тем, кто работает на этих линиях и живет в окрестных районах,
• для постоянного контроля расстояния между поездом и треком необходимы быстродействующие системы управления и сверхпрочные приборы,
• требуются сложная схема путей и дорожная инфраструктура.