قطارات الإرتفاع المغناطيسي: لماذا لم تنتشر "وسائل النقل في المستقبل"؟ ماجليف، أو قطار الإرتفاع المغناطيسي - نقل مستوى جديد من الطريق المغناطيسي بالقطارات المغناطيسية
يعد قطار شنغهاي ماجليف أول خط سكة حديد تجاري للرفع المغناطيسي في العالم، كما أنه أغلى مشروع للسكك الحديدية في المملكة الوسطى.
بدأ المشروع التشغيل التجاري في 1 يناير 2004. وتبلغ تكلفتها حوالي 1.6 مليار دولار أمريكي (10 مليارات يوان).
ترجع هذه التكاليف المرتفعة في المقام الأول إلى حقيقة أن معظم المسار يمر عبر الأراضي الرطبة، ولهذا السبب كان على البناة بناء وسادة خرسانية لكل دعامة للجسر (وهناك الكثير منها، كل 25 مترًا). بالمناسبة، يصل سمك هذه الوسادة في بعض الأماكن إلى 70 مترًا.
بالمناسبة، خط شنغهاي ماجليف ليس أطول الطرق السريعة، حيث يبلغ طوله 30 كيلومترًا فقط مطار دوليبودونغ إلى محطة مترو لونغيانغ لو في شنغهاي.
لكن Shanghai Maglev يغطي هذه المسافة في 7:20 أو 8:10 دقائق فقط (حسب الوقت من اليوم). تبلغ السرعة القصوى للقطار 431 كم/ساعة، ويبلغ متوسط سرعته حوالي 250 كم/ساعة.
صحيح أنه يندفع بسرعته القصوى لمدة 1.5 دقيقة فقط، لأنه لا يوجد مكان للتسريع كثيرًا، والمسافة ليست كبيرة جدًا.
يعمل الخط من الساعة 6:45 إلى 9:30 مساءً، بفترات زمنية تتراوح من 15 إلى 20 دقيقة.
الأجرة حوالي 7.3 دولار أمريكي في اتجاه واحد. للمسافرين مع تذاكر الطيران – 5.81 دولار أمريكي. تبلغ تكلفة تذاكر VIP حوالي ضعف تكلفة التذاكر العادية.
أول الركاب من الجزء الأوسط من طوكيو إلى أحد أكبر الموانئ في اليابان - مدينة ناغويا. سيتم تشغيله على خط طوله 338 كيلومترًا بين محطتي شيناجاوا وناغويا. سيكون متوسط سرعة أول قطارات سلسلة L0 507 كم/ساعة. خلال الاختبارات الأخيرة، تسارعت إحداهما بالفعل إلى 500 كم/ساعة دون المساس براحة الركاب وراحة بالهم - شاهد الفيديو.
http://youtu.be/KCF3tw-HFdE
اليوم، يسافر المسافرون عبر هذا الطريق عبر خط سكة حديد عادي على متن قطارات كهربائية عالية السرعة من سلسلة شينكانسن في ثلاثة وتسعين دقيقة. نظرًا لشكله المميز ومتوسط سرعته البالغة 218 كم/ساعة، أُطلق على هذا القطار اسم "القطار السريع".
طريق شيناجاوا-ناغويا السريع (الصورة:maps.google.com)
وسيكون بمقدور قطار ماجليف الياباني (اختصار لـ "الارتفاع المغناطيسي")، والذي سيبدأ حركته المنتظمة في عام 2027، قطع نفس المسار في أربعين دقيقة. في المجمل، من المقرر أن يضم كل قطار من أربعة عشر إلى ستة عشر سيارة. ولتوزيع الوزن بشكل مثالي، ستتسع العربة الأخيرة لمقاعد تتسع لأربعة وعشرين راكبًا، بينما تتسع جميع العربات الأخرى لثمانية وستين راكبًا.
إن فكرة تعليق المركبات في مجال مغناطيسي ليست جديدة على الإطلاق. ظهرت ماجليف التجريبية في برلين وإمسلاند وبرمنغهام في منتصف الثمانينات من القرن الماضي. ومع ذلك، أثناء التشغيل، حتى عند السرعات المنخفضة، نشأت العديد من المشاكل غير المتوقعة. ولم يكن من الممكن حلها حينها بسبب المستوى العام للتطور التقني. تتمتع Maglevs بموثوقية منخفضة ومستوى منخفض من الراحة. لاحقاً وقت مختلفتم إغلاق المشاريع المقابلة. ركز معظم الخبراء على تطوير الخطوط عالية السرعة للقطارات التقليدية.
تخدم طرق شينكانسن السريعة والقطارات الكهربائية من نفس السلسلة اليابانيين منذ ما يقرب من نصف قرن. يصادف العام المقبل الذكرى الخمسين لافتتاح خط توكايدو شينكانسن. تعتبر اليوم الأكثر ازدحامًا في العالم، ومن أجل مواصلة تطوير شبكة السكك الحديدية، هناك حاجة بالفعل إلى شيء جديد بشكل أساسي.
يوجد اليوم خياران رئيسيان لزيادة قدرة السكك الحديدية: تحسين خصائص القطارات الكهربائية من النوع الموجود أو تحويل القطارات تدريجياً إلى «الارتفاع المغناطيسي». حتى وقت قريب، بدا الخيار الأول أقل تكلفة.
وهكذا، في فرنسا، تحاول شركة Alstom Transport حل مشكلة مماثلة لفترة طويلة وبنجاح جزئي. القطارات الكهربائية التي تم إنشاؤها في إطار مشروع Vitesse 150 تعمل بدون التحليق المغناطيسي، ولكنها قد تتنافس معها.
وأفاد موقع "كومبيوتيرا" بالفعل أنه في ربيع هذا العام تسارع أحد هذه القطارات التجريبية إلى 574.8 كم/ساعة. لكي نكون منصفين، تجدر الإشارة إلى أنه من أجل تسجيل الرقم القياسي، خضع قطار TGV POS لتحديث واسع النطاق. بالمقارنة مع الخيارات المستخدمة فعلياً، تمت مضاعفة قوتها، ولم يتبق منها سوى ثلاث سيارات (لا تشمل السيارات) وتم إغلاق الفجوات بينها لتحسين الديناميكية الهوائية.
الآن تعمل قطارات مماثلة (على الرغم من أنها بسرعة أقل بكثير) بانتظام على خط LGV Est europeenne، الذي يربط بين بلديتي بودريكورت وفير سور مارن الفرنسيتين.
تعمل قطارات الجيل الرابع من سلسلة TGV أيضًا بين فرنسا وألمانيا وسويسرا. تصميمها الأساسي قريب من التصميم التقليدي - فالسيارات مثبتة على عربات ذات عجلات وتتدحرج على طول القضبان. ومع ذلك، لا يمكنها الكشف عن إمكاناتها إلا على خطوط LGV المتخصصة، والتي يمكن مقارنة تكلفة بنائها وصيانتها بتشغيل خطوط الرفع المغناطيسي. على المسارات العادية، يتعين على السائقين التحرك بسرعة تصل إلى مائتي كيلومتر في الساعة.
على المدى الطويل، تبدو قطارات الإرتفاع المغناطيسي هي الأكثر جاذبية. عند تحركها على الطريق السريع في مجال مغناطيسي، فإنها لا تواجه أي احتكاك تقريبًا. يرجع فقدان الطاقة أثناء الحركة بشكل أساسي إلى السحب الديناميكي الهوائي.
لتقليل ذلك، يتم إعطاء القطار شكل ممدود للغاية. يبلغ الطول الإجمالي لرأس السيارة ثمانية وعشرين مترًا، ويشكل حوالي خمسة عشر مترًا منها هدية مقصورة الأنف.
يختلف حجم الفجوة بين قطار الرفع المغناطيسي والمسار بحوالي عدة سنتيمترات. يخلق تدفق الهواء القادم قوة رفع إضافية.
بالمقارنة مع القطار الكهربائي التقليدي الذي يتعرض لاحتكاك العجلات، فإن القطار المغناطيسي قادر على نقل حمولة من نفس الكتلة على نفس المسافة بشكل أسرع، ويستهلك حوالي نصف الطاقة. وهكذا، على الرغم من ارتفاع تكلفة التشغيل، فإن قطارات الرفع المغناطيسي تسمح للدولة والركاب بتوفير المال.
إن عدم وجود احتكاك على القماش في ماجليف له أيضًا ميزة مهمة أخرى - انخفاض مستويات الضوضاء والاهتزاز. تم تجهيز جميع القطارات الكهربائية عالية السرعة الآن بنظام تعليق هوائي قوي يعوض عن اهتزاز مجموعات العجلات عند المرور فوق مفاصل السكك الحديدية.
وفقا للحسابات الأولية، مع مرور الوقت، ستكون ماجليف قادرة على تسريع ما لا يقل عن ألف كيلومتر في الساعة، الأمر الذي سيغير الأولويات تماما عند اختيار طريقة السفر. بناء على الموقع محطات السكك الحديديةوفي غياب قيود كبيرة على نقل الأمتعة، ستنخفض حصة السفر الجوي للركاب بشكل حاد في المستقبل.
ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن أحد الاتجاهات الرئيسية في تطوير نقل الإرتفاع المغناطيسي كان الطرق بين مدن أساسيهوالمطارات. إليكم مقطع فيديو تم التقاطه من نافذة سيارة Shanghai Maglev وهي تسافر إلى المطار بسرعة تصل إلى 430 كم / ساعة.
ووفقا لخطة تطوير شبكة السكك الحديدية اليابانية، سيربط خط مماثل عالي السرعة طوكيو بأوساكا بحلول عام 2045. هناك آفاق جيدة لقطارات ماجليف L0 اليابانية في السوق الخارجية أيضًا.
في الصين، بدأ بناء شبكة السكك الحديدية عالية السرعة في عام 2007 وقد وصلت اليوم بالفعل إلى مكانة الأكبر في العالم. في الوقت الحاضر، تصل سرعة القطارات الكلاسيكية التي تسير على طوله إلى 300 كم/ساعة. سيؤدي التطوير الموازي للطرق السريعة لقطارات الرفع المغناطيسي إلى زيادة قدرة شبكة النقل وضمان الانتقال السلس إلى المزيد مستوى عالوسيخلق احتياطيًا جيدًا للنمو المستقبلي.
الطائرة المغناطيسية أو ماجليف (من اللغة الإنجليزية الإرتفاع المغناطيسي) هي قطار معلق مغناطيسيًا، يتم تشغيله والتحكم فيه بواسطة القوى المغناطيسية. مثل هذا القطار، على عكس القطارات التقليدية، لا يلمس سطح السكة أثناء الحركة. نظرًا لوجود فجوة بين القطار والسطح المتحرك، يتم التخلص من الاحتكاك، وتكون قوة الكبح الوحيدة هي قوة السحب الديناميكي الهوائي.
السرعة التي يمكن أن يحققها ماجليف يمكن مقارنتها بسرعة الطائرة وتسمح لها بالمنافسة الخدمات الجويةعلى مسافات قصيرة (للطيران) (تصل إلى 1000 كم). وعلى الرغم من أن فكرة مثل هذا النقل ليست جديدة، إلا أن القيود الاقتصادية والتقنية حالت دون تطويرها بالكامل: فلم يتم تطبيق التكنولوجيا للاستخدام العام إلا مرات قليلة. حاليا، لا يستطيع Maglev استخدام البنية التحتية للنقل الحالية، على الرغم من وجود مشاريع مع موقع عناصر الطريق المغناطيسي بين قضبان السكك الحديدية التقليدية أو تحت الطريق السريع.
على هذه اللحظةهناك 3 تقنيات رئيسية للتعليق المغناطيسي للقطارات:
1. على المغناطيس فائق التوصيل (التعليق الكهروديناميكي، EDS).
تم إنشاؤها في ألمانيا " سكة حديدية"المستقبل" قد أثار في السابق احتجاجات من سكان شنغهاي. لكن هذه المرة، وعدت السلطات، التي شعرت بالخوف من المظاهرات التي تهدد بالتسبب في اضطرابات كبيرة، بالتعامل مع القطارات. ومن أجل وقف المظاهرات في الوقت المناسب، قام المسؤولون بتعليق كاميرات الفيديو في الأماكن التي تحدث فيها الاحتجاجات الجماهيرية في أغلب الأحيان. إن الحشد الصيني منظم للغاية ومتحرك، ويمكن أن يتجمع في غضون ثوان ويتحول إلى مظاهرة مرفوعة بالشعارات.
وهذه هي أكبر المظاهرات الشعبية في شنغهاي منذ المسيرات المناهضة لليابان في عام 2005. وهذا ليس الاحتجاج الأول الناجم عن المخاوف الصينية بشأن تدهور البيئة. وفي الصيف الماضي، أجبرت حشود الآلاف من المتظاهرين الحكومة على تأجيل بناء المجمع الكيميائي.
مما لا شك فيه شنغهاي ماجليف- إحدى مناطق الجذب في شنغهاي والصين كلها. تم تشغيل أول خط سكة حديد مغناطيسي تجاري في العالم في يناير 2004.
الآن يتصل هذا الخط الذي يبلغ طوله 30 كيلومترًا بمحطة مترو لونج يانج لو في منطقة شنغهاي، ويقطع هذه المسافة بواسطة قطار الرفع المغناطيسي في أقل من 8 دقائق، وللمقارنة، إذا مررت بها، فستستغرق 40 دقيقة.
تحتاج إلى ركوب مثل هذا القطار مرتين على الأقل - مرة واحدة لمشاهدة مؤشر السرعة عندما يصل إلى الحد الأقصى، ومرة أخرى للاستمتاع بالمنظر من النافذة :)
تم بناء Shanghai Maglev باستخدام التكنولوجيا الألمانية. يتم تنفيذ التطورات النشطة في هذا المجال بشكل رئيسي في اليابان وألمانيا.
وسادة مغناطيسية. كيف تعمل؟
كلمة ماجليف مختصرة ل تحليق مغناطيسي(الإرتفاع المغناطيسي، الإنجليزية)، أي أن القطار يبدو وكأنه يرتفع فوق سطح الطريق تحت تأثير مجال كهرومغناطيسي قوي.
في الجزء السفلي من كل سيارة، يتم ربط مغناطيسات كهربائية يتم التحكم فيها إلكترونيًا (1) بمحيط فولاذي (4). يوجد أيضًا مغناطيس في الجزء السفلي من السكة الخاصة (2). عندما تتفاعل المغناطيسات، يحوم القطار بمقدار سنتيمتر واحد فوق السكة. هناك أيضًا مغناطيس مسؤول عن المحاذاة الجانبية (3). تخلق اللفة الموضوعة على طول المسار مجالًا مغناطيسيًا يدفع القطار إلى الحركة.
القطار يسافر بدون سائق. تتم الإدارة من مركز التحكم باستخدام أجهزة الكمبيوتر. يتم توفير التيار الكهربائي من مركز التحكم فقط إلى القسم الذي يتحرك عبره القطار حاليًا. لإبطاء السرعة، يغير المجال المغناطيسي متجهه.
المميزات والعيوب
"إذا قرر أحدكم بناء برج، ألن يجلس أولاً ويحسب جميع التكاليف ليرى ما إذا كان لديه ما يكفي من المال لإنهائه؟" (لوقا 14 الفصل 28 الآية)
تحتوي هذه الكلمات على أحد أسباب عدم بناء مثل هذه القطارات في كل مكان.
بناء وصيانة مقياس خاص أمر مكلف. على سبيل المثال، كان بناء شنغهاي ماجليف أكثر تعقيدًا بسبب الأراضي الرطبة. يتم وضع كل دعامة مسار على وسادة خرسانية خاصة ترتكز على قاعدة صخرية. وفي بعض الأماكن يصل سمك هذه الوسادة إلى 85 متراً! ونتيجة لذلك، بلغت تكلفة هذه الطرق المغناطيسية التي يبلغ طولها 30 كيلومترا 10 مليارات يوان.
بالإضافة إلى ذلك، لم يعد من الممكن السماح للمركبات الأخرى بالسير على هذا الطريق. وهذا ما يميزه عن المسارات المصممة من أجله القطارات فائقة السرعة- لا يزال بإمكان الأشخاص العاديين القيادة عليها.
الآن عن الأشياء الممتعة. الميزة الرئيسية لـ Maglev هي بالطبع السرعة. وفي وقت قصير بعد الانطلاق، تسارع القطار إلى 430 كيلومترًا في الساعة.
استهلاك منخفض نسبيًا للكهرباء - أقل بعدة مرات من استهلاك السيارة أو الطائرة. وبناء على ذلك، فإن الضرر الذي يلحق بالبيئة أقل.
وبما أن احتكاك الأجزاء قد انخفض بشكل كبير، فإن تكاليف تشغيل مثل هذا القطار تكون أقل.
أظهرت الاختبارات أن المجال المغناطيسي في القطار أضعف منه في القطارات التقليدية. وهذا يعني أن المغناطيسات القوية لا تشكل خطورة على الركاب، بما في ذلك أولئك الذين لديهم جهاز تنظيم ضربات القلب الإلكتروني.
وفي حالة انقطاع الطاقة، يتم تجهيز القطار ببطاريات تقوم بتفعيل مكابح خاصة. يقومون بإنشاء مجال مغناطيسي بمتجه عكسي، وتنخفض سرعة القطار إلى 10 كيلومترات في الساعة، وفي النهاية يتوقف القطار ويسقط على السكة.
مستقبل شنغهاي ماجليف
الآن يبلغ طول مسار ماجليف 30 كم. ومن المعروف عن خطط مد الخط إلى مطار شنغهاي آخر - إلى هونغتشياو، الواقعة إلى الغرب. ومن ثم مد الطريق إلى الجنوب الغربي إلى مدينة هانغتشو. ونتيجة لذلك، سيكون طول الطريق 175 كيلومترا. لكن في الوقت الحالي تم تجميد المشروع حتى عام 2014. منذ عام 2010، تم ربط شنغهاي وهانغتشو بواسطة السكك الحديدية عالية السرعة. سيحدد الوقت ما إذا كان سيتم تنفيذ خطط تمديد ماجليف.
