Τα βασικά των μαγνητικών ελαφρών αμαξοστοιχιών (Maglev)

Μαγνητική ανύψωση (maglev) είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία μεταφοράς στην οποία τα οχήματα χωρίς επαφή ταξιδεύουν με ασφάλεια σε ταχύτητες από 250 έως 300 μίλια ανά ώρα ή υψηλότερα, ενώ αιωρούνται, καθοδηγούνται και κινούνται πάνω από έναν οδηγό με μαγνητικό πεδία. Ο οδηγός είναι η φυσική δομή κατά την οποία αιωρούνται τα οχήματα maglev. Έχουν προταθεί διάφορες διαμορφώσεις οδηγού, π.χ. σχήματος Τ, σχήματος υ, σχήματος Υ και δοκού, από χάλυβα, σκυρόδεμα ή αλουμίνιο.

Υπάρχουν τρεις βασικές λειτουργίες βασικές για την τεχνολογία maglev: (1) αδελφότητα ή αναστολή, (2) πρόωση; και (3) καθοδήγηση. Στα περισσότερα τρέχοντα σχέδια, χρησιμοποιούνται μαγνητικές δυνάμεις για την εκτέλεση και των τριών λειτουργιών, αν και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μη μαγνητική πηγή πρόωσης. Δεν υπάρχει συναίνεση σχετικά με τον βέλτιστο σχεδιασμό για την εκτέλεση κάθε μιας από τις βασικές λειτουργίες.

Ηλεκτρομαγνητική ανάρτηση (EMS) είναι ένα ελκυστικό σύστημα ανύψωσης δυνάμεων με το οποίο οι ηλεκτρομαγνήτες στο όχημα αλληλεπιδρούν και έλκονται από σιδηρομαγνητικές σιδηροτροχιές στον οδηγό. Το EMS έγινε πρακτικό από την πρόοδο των ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου που διατηρούν το κενό αέρα μεταξύ του οχήματος και του οδηγού, εμποδίζοντας έτσι την επαφή.

Οι μεταβολές του βάρους του ωφέλιμου φορτίου, των δυναμικών φορτίων και των ανωμαλιών του οδηγού αντισταθμίζονται με την αλλαγή του μαγνητικού πεδίου σε απόκριση των μετρήσεων του διακένου αέρα του οχήματος / οδηγού.

Η ηλεκτροδυναμική ανάρτηση (EDS) χρησιμοποιεί μαγνήτες στο κινούμενο όχημα για να προκαλέσει ρεύματα στον οδηγό. Η προκύπτουσα απωστική δύναμη παράγει εγγενώς σταθερή στήριξη και καθοδήγηση του οχήματος επειδή η μαγνητική απωλία αυξάνεται καθώς μειώνεται το διάκενο του οχήματος / οδηγού. Ωστόσο, το όχημα πρέπει να είναι εφοδιασμένο με τροχούς ή άλλες μορφές στήριξης για "απογείωση" και "προσγείωση", διότι το EDS δεν θα απογειώνεται σε ταχύτητες κάτω από περίπου 25 mph. Η EDS έχει προχωρήσει με την πρόοδο στην κρυογενική και υπεραγώγιμη τεχνολογία μαγνητών.

Η προωθητική λειτουργία "μακρύς στάτορας" με ηλεκτρική τροφοδοσία γραμμικής κίνησης στον οδηγό φαίνεται να είναι η προτιμώμενη επιλογή για συστήματα maglev υψηλής ταχύτητας. Είναι επίσης το πιο ακριβό λόγω του υψηλότερου κόστους κατασκευής του οδηγού.

Η πρόωση «βραχύς στάτορας» χρησιμοποιεί μια γραμμική μηχανική επαγωγή (LIM) που περιέλιξε στο σκάφος και έναν παθητικό οδηγό. Ενώ η πρόωση μικρού στάτη μειώνει το κόστος του οδηγού, το LIM είναι βαρύ και μειώνει το ωφέλιμο φορτίο του οχήματος με αποτέλεσμα υψηλότερο λειτουργικό κόστος και χαμηλότερο δυναμικό εισοδήματος σε σύγκριση με τον μακροπρόθεσμο χαρακτήρα προώθηση. Μια τρίτη εναλλακτική λύση είναι μια μη μαγνητική πηγή ενέργειας (αεριοστρόβιλος ή στροβιλοκινητήρας), αλλά και αυτό οδηγεί σε ένα βαρύ όχημα και μειώνει την αποδοτικότητα λειτουργίας.

Η καθοδήγηση ή το τιμόνι αναφέρονται στις πλευρικές δυνάμεις που απαιτούνται για την οδήγηση του οχήματος από τον οδηγό. Οι απαραίτητες δυνάμεις παρέχονται με τρόπο ανάλογο με τις δυνάμεις ανάρτησης, είτε ελκυστικές είτε απωθητικές. Οι ίδιοι μαγνήτες στο όχημα, οι οποίοι τροφοδοτούν τον ανελκυστήρα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα για καθοδήγηση ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξεχωριστοί μαγνήτες καθοδήγησης.

Τα συστήματα Maglev θα μπορούσαν να προσφέρουν μια ελκυστική εναλλακτική λύση μεταφοράς για πολλές ταξίδια διαρκείας από 100 έως 600 μίλια, μειώνοντας έτσι την κυκλοφοριακή συμφόρηση του αέρα και των αυτοκινητοδρόμων, μόλυνση του αέρα, τη χρήση ενέργειας και την απελευθέρωση των διαθέσιμων χρόνων για την αποτελεσματικότερη εξυπηρέτηση μακρινών αποστάσεων σε πολυσύχναστα αεροδρόμια. Η δυνητική αξία της τεχνολογίας maglev αναγνωρίστηκε στον νόμο για την αποτελεσματικότητα των επιμέρους μεταφορών επιφανειακών μεταφορών του 1991 (ISTEA).

Πριν από τη μετάβαση του ISTEA, το Κογκρέσο είχε διαθέσει 26,2 εκατομμύρια δολάρια για να προσδιορίσει το σύστημα maglev και να αξιολογηθεί η τεχνική και οικονομική σκοπιμότητα αυτών συστήματα. Οι μελέτες κατευθύνθηκαν επίσης προς τον προσδιορισμό του ρόλου του maglev στη βελτίωση των υπεραστικών μεταφορών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκαν επιπλέον 9,8 εκατομμύρια δολάρια για την ολοκλήρωση των Μελετών NMI.

Ποιες είναι οι ιδιότητες του maglev που επικροτούν την εκτίμησή του από τους σχεδιαστές των μεταφορών;

Τα ταχύτερα ταξίδια - η υψηλή ταχύτητα αιχμής και η υψηλή επιτάχυνση / πέδηση επιτρέπουν τη μέση ταχύτητα από τρεις έως τέσσερις φορές την εθνική ταχύτητα (30 m / s) και χαμηλότερο χρόνο ταξιδιού από πόρτα σε πόρτα σε σχέση με τη σιδηροδρομική γραμμή υψηλής ταχύτητας ή τον αέρα (για ταξίδια κάτω από περίπου 300 μίλια ή 500 χλμ.). Ακόμα υψηλότερες ταχύτητες είναι εφικτές. Ο Maglev καταλαμβάνει εκεί όπου η σιδηροτροχιά υψηλής ταχύτητας απομακρύνεται, επιτρέποντας ταχύτητες από 250 έως 300 mph (112 έως 134 m / s) και υψηλότερες.

Ο Maglev έχει υψηλή αξιοπιστία και είναι λιγότερο επιρρεπής σε συμφόρηση και σε καιρικές συνθήκες από ό, τι ο αέρας ή ο αυτοκινητόδρομος. Η απόκλιση από το χρονοδιάγραμμα μπορεί να είναι κατά μέσο όρο μικρότερη του ενός λεπτού με βάση την εμπειρία εξωτερικού σιδηροδρόμου υψηλής ταχύτητας. Αυτό σημαίνει ότι οι χρόνοι σύνδεσης και διατροπικών μεταφορών μπορούν να μειωθούν σε λίγα λεπτά (και όχι σε μισή ώρα ή περισσότερο απαιτείται από τις αεροπορικές εταιρείες και από την Amtrak) και ότι οι διορισμοί μπορούν να προγραμματιστούν με ασφάλεια χωρίς να χρειάζεται να εξεταστούν καθυστερήσεις.

Maglev δίνει πετρέλαιο ανεξαρτησία - όσον αφορά τον αέρα και το αυτοκίνητο εξαιτίας της ηλεκτρικής τροφοδοσίας του Maglev. Το πετρέλαιο δεν είναι απαραίτητο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το 1990, λιγότερο από το 5% της ηλεκτρικής ενέργειας του έθνους προέρχεται από πετρέλαιο, ενώ το πετρέλαιο που χρησιμοποιείται τόσο από τον αέρα όσο και από τον τύπο αυτοκινήτων προέρχεται κυρίως από ξένες πηγές.

Το Maglev είναι λιγότερο ρυπογόνο - σε σχέση με τον αέρα και το αυτοκίνητο, και πάλι λόγω της ηλεκτρικής τροφοδοσίας. Οι εκπομπές μπορούν να ελεγχθούν αποτελεσματικότερα στην πηγή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε σχέση με τα πολλά σημεία κατανάλωσης, όπως με τον αέρα και τη χρήση αυτοκινήτων.

Το Maglev έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα από την αεροπορική διαδρομή με τουλάχιστον 12.000 επιβάτες ανά ώρα σε κάθε κατεύθυνση. Υπάρχει η δυνατότητα ακόμα μεγαλύτερων δυνατοτήτων σε διαδρομές 3 έως 4 λεπτών. Το Maglev παρέχει επαρκή χωρητικότητα για να εξυπηρετήσει την αύξηση της κυκλοφορίας στον εικοστό πρώτο αιώνα και να παράσχει μια εναλλακτική λύση στον αέρα και το αυτοκίνητο σε περίπτωση κρίσης διαθεσιμότητας πετρελαίου.

Ο Maglev έχει υψηλή ασφάλεια - τόσο αντιληπτή όσο και πραγματική, με βάση την ξένη εμπειρία.

Το Maglev έχει ευκολία - λόγω της υψηλής συχνότητας εξυπηρέτησης και της ικανότητας εξυπηρέτησης κεντρικών επιχειρηματικών περιοχών, αεροδρομίων και άλλων μεγάλων κόμβων μητροπολιτικής περιοχής.

Ο Maglev έχει βελτιώσει την άνεση - σε σχέση με τον αέρα λόγω της μεγαλύτερης χωρητικότητας, η οποία επιτρέπει ξεχωριστούς χώρους τραπεζαρίας και συνεδρίων με την ελευθερία να μετακινηθείτε. Η απουσία αεροπορικών αναταράξεων εξασφαλίζει σταθερή και ομαλή οδήγηση.

Η έννοια των μαγνητικά αφαιρεθέντων αμαξοστοιχιών αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά στις αρχές του αιώνα από δύο Αμερικανούς, τον Robert Goddard και τον Emile Bachelet. Από τη δεκαετία του 1930, ο Γερμανός Hermann Kemper αναπτύσσει μια ιδέα και αποδεικνύει τη χρήση μαγνητικών πεδίων για να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα τρένα και αεροπλάνα. Το 1968, οι Αμερικανοί James R. Πάουελ και Γκόρντον Τ. Οι Danby έλαβαν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το σχεδιασμό τους για μια μαγνητική αμαξοστοιχία.

Σύμφωνα με το νόμο για τις χερσαίες μεταφορές υψηλών ταχυτήτων του 1965, το FRA χρηματοδότησε ένα ευρύ φάσμα ερευνών για όλες τις μορφές του HSGT στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Το 1971, το FRA χορήγησε συμβάσεις με το Ford Motor Company και το Ινστιτούτο Ερευνών Stanford για την αναλυτική και πειραματική ανάπτυξη των συστημάτων EMS και EDS. Η έρευνα που χρηματοδοτήθηκε από το FRA οδήγησε στην ανάπτυξη του γραμμικού ηλεκτροκινητήρα, της κινητήριας δύναμης που χρησιμοποιείται από όλα τα σημερινά πρωτότυπα maglev. Το 1975, μετά την αναστολή της ομοσπονδιακής χρηματοδότησης για την έρευνα maglev υψηλής ταχύτητας στις Ηνωμένες Πολιτείες, η βιομηχανία εγκατέλειψε ουσιαστικά το ενδιαφέρον της για το maglev. Ωστόσο, η έρευνα σε χαμηλή ταχύτητα maglev συνεχίστηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες μέχρι το 1986.

Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, προγράμματα έρευνας και ανάπτυξης στην τεχνολογία maglev έχουν διεξαχθεί από πολλές χώρες, όπως η Μεγάλη Βρετανία, ο Καναδάς, η Γερμανία και η Ιαπωνία. Η Γερμανία και η Ιαπωνία έχουν επενδύσει πάνω από 1 δισεκατομμύριο δολάρια το καθένα για να αναπτύξουν και να επιδείξουν τεχνολογία maglev για το HSGT.

Το γερμανικό σχέδιο Maglev EMS, το Transrapid (TR07), πιστοποιήθηκε για λειτουργία από τη γερμανική κυβέρνηση τον Δεκέμβριο του 1991. Μια γραμμή maglev μεταξύ Αμβούργου και Βερολίνου εξετάζεται στη Γερμανία με ιδιωτική χρηματοδότηση και ενδεχομένως με πρόσθετη υποστήριξη από μεμονωμένα κράτη στη βόρεια Γερμανία κατά μήκος της προτεινόμενης Διαδρομή. Η γραμμή θα συνδεθεί με το τρένο υψηλής ταχύτητας Intercity Express (ICE) καθώς και με συμβατικά τρένα. Το TR07 έχει δοκιμαστεί εκτενώς στο Emsland της Γερμανίας και είναι το μοναδικό σύστημα maglev υψηλής ταχύτητας στην παγκόσμια υπηρεσία έτοιμων προς πώληση. Το TR07 σχεδιάζεται για υλοποίηση στο Ορλάντο της Φλόριντα.

Η ιδέα EDS υπό εξέλιξη στην Ιαπωνία χρησιμοποιεί ένα σύστημα υπεραγώγιμου μαγνήτη. Μια απόφαση θα ληφθεί το 1997 αν θα χρησιμοποιηθεί maglev για τη νέα γραμμή Chuo μεταξύ Τόκιο και Οσάκα.

Από το τερματισμό της ομοσπονδιακής υποστήριξης το 1975, υπήρξε ελάχιστη έρευνα για την τεχνολογία maglev υψηλής ταχύτητας στις Ηνωμένες Πολιτείες έως το 1990, όταν δημιουργήθηκε η πρωτοβουλία National Maglev (NMI). Το NMI αποτελεί συνεργατική προσπάθεια του FRA των DOT, της USACE και του DOE, με την υποστήριξη άλλων οργανισμών. Ο σκοπός του NMI ήταν να αξιολογήσει τις δυνατότητες του maglev να βελτιώσει τις υπεραστικές μεταφορές και να αναπτύξει τις πληροφορίες που είναι απαραίτητο για τη διοίκηση και το Κογκρέσο να καθορίσουν τον κατάλληλο ρόλο της ομοσπονδιακής κυβέρνησης για την προώθηση αυτού του στόχου τεχνολογία.

Στην πραγματικότητα, από την έναρξή της, το Κυβέρνηση των ΗΠΑ βοήθησε και προώθησε καινοτόμες μεταφορές για λόγους οικονομικής, πολιτικής και κοινωνικής ανάπτυξης. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα. Τον δέκατο ένατο αιώνα, η ομοσπονδιακή κυβέρνηση ενθάρρυνε την ανάπτυξη των σιδηροδρόμων διηπειρωτικές συνδέσεις μέσω τέτοιων ενεργειών όπως η μαζική επιχορήγηση γης προς το Illinois Central-Mobile Ohio Σιδηρόδρομοι το 1850. Αρχίζοντας τη δεκαετία του 1920, η ομοσπονδιακή κυβέρνηση παρείχε εμπορικά κίνητρα στη νέα τεχνολογία της αεροπορίας μέσω της συμβάσεις για δρομολόγια αεροπορικής αποστολής και κεφάλαια που πληρώθηκαν για πεδία έκτακτης προσγείωσης, φωτισμό διαδρομών, αναφορά καιρού και διαβιβάσεις. Αργότερα τον 20ό αιώνα χρησιμοποιήθηκαν ομοσπονδιακά κονδύλια για την κατασκευή του Διακρατικού Συστήματος Οδικής Κυκλοφορίας και βοήθησαν τα Κράτη και τους δήμους στην κατασκευή και λειτουργία αερολιμένων. Το 1971, η ομοσπονδιακή κυβέρνηση σχημάτισε την Amtrak για να εξασφαλίσει τη σιδηροδρομική επιβατική υπηρεσία στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Προκειμένου να προσδιοριστεί η τεχνική σκοπιμότητα της ανάπτυξης του maglev στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Γραφείο του NMI διενήργησε μια συνολική αξιολόγηση της τελευταίας τεχνολογίας τεχνολογίας maglev.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών, διάφορα συστήματα εδάφους έχουν αναπτυχθεί στο εξωτερικό, έχοντας ταχύτητες λειτουργίας πάνω από 150 mph (67 m / s), σε σύγκριση με 56 m / s για τις Η.Π.Α. Metroliner. Πολλά αμαξοστοιχίες χάλυβα-τροχού σε σιδηροτροχιά μπορούν να διατηρήσουν ταχύτητα από 75 έως 83 m / s, ιδιαίτερα το Ιαπωνικό Σειρά 300 Shinkansen, το γερμανικό ICE και το γαλλικό TGV. Το γερμανικό τρένο Transrapid Maglev έχει επιδείξει ταχύτητα 121 m / s σε δοκιμαστική πίστα και οι Ιάπωνες χειρίστηκαν ένα δοκιμαστικό αυτοκίνητο maglev στα 144 m / s. Ακολουθούν οι περιγραφές των γαλλικών, γερμανικών και ιαπωνικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται για σύγκριση με τις έννοιες SCD των ΗΠΑ Maglev (USML).

Το TGV του Γαλλικού Εθνικού Σιδηροδρόμου είναι αντιπροσωπευτικό της τρέχουσας γενιάς τρένων μεγάλης ταχύτητας, ατσάλινων τροχών σε σιδηροτροχιές. Το TGV λειτουργεί 12 χρόνια στη διαδρομή Paris-Lyon (PSE) και για 3 χρόνια σε αρχικό τμήμα της διαδρομής Παρίσι-Μπορντό (Atlantique). Το τρένο Atlantique αποτελείται από δέκα επιβατικά αυτοκίνητα με ηλεκτρικό όχημα σε κάθε άκρο. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν σύγχρονους περιστροφικούς κινητήρες έλξης για πρόωση. Οροφής οι παντογράφοι συλλέγουν ηλεκτρική ενέργεια από αλυσοειδή αλυσοειδή. Η ταχύτητα κρουαζιέρας είναι 186 mph (83 m / s). Η αμαξοστοιχία δεν είναι κεκλιμένη και, συνεπώς, απαιτεί εύλογη ευθυγράμμιση διαδρομής για να διατηρεί υψηλή ταχύτητα. Παρόλο που ο χειριστής ελέγχει την ταχύτητα της αμαξοστοιχίας, υπάρχουν αλληλοεπικαλύψεις, συμπεριλαμβανομένης της αυτόματης προστασίας υπερφόρτωσης και της πέδησης. Η πέδηση γίνεται με συνδυασμό φρένων με ροοστάτη και δισκοειδών φρένων. Όλοι οι άξονες διαθέτουν φρενάρισμα αντιμπλοκαρίσματος. Οι άξονες ισχύος έχουν αντιολισθητικό έλεγχο. Η δομή τροχιάς TGV είναι αυτή ενός συμβατικού σιδηροδρόμου πρότυπου-μετρητή με καλά κατασκευασμένη βάση (συμπιεσμένα κοκκώδη υλικά). Η τροχιά αποτελείται από συνεχή συγκολλημένη σιδηροτροχιά σε δεσμούς σκυροδέματος / χάλυβα με ελαστικούς συνδετήρες. Ο διακόπτης υψηλής ταχύτητας είναι μια συμβατική συμμετοχή. Το TGV λειτουργεί σε προϋπάρχουσες διαδρομές, αλλά σε σημαντικά μειωμένη ταχύτητα. Λόγω της υψηλής ταχύτητας, της υψηλής ισχύος και του αντιολισθητικού ελέγχου ολίσθησης, ο TGV μπορεί να αναρριχηθεί σε βαθμούς που είναι περίπου διπλάσιοι από τους κανονικούς στην αμερικανική σιδηροδρομική πρακτική και έτσι μπορούν να ακολουθήσουν το απαλό τροχαίο έδαφος της Γαλλίας χωρίς εκτεταμένες και δαπανηρές οδογέφυρες και σήραγγες.

Το γερμανικό TR07 είναι το σύστημα Maglev υψηλής ταχύτητας που βρίσκεται πιο κοντά στην εμπορική ετοιμότητα. Εάν μπορεί να επιτευχθεί χρηματοδότηση, η πρωτοποριακή θα πραγματοποιηθεί στη Φλόριντα το 1993 για ένα λεωφορείο 14χλμ (23χλμ.) Μεταξύ του Διεθνούς Αεροδρομίου του Ορλάντο και της ζώνης διασκέδασης στο Διεθνές Αεροδρόμιο. Το σύστημα TR07 εξετάζεται επίσης για σύνδεση υψηλής ταχύτητας μεταξύ Αμβούργου και Βερολίνου και μεταξύ του κέντρου του Πίτσμπουργκ και του αεροδρομίου. Όπως υποδηλώνει ο χαρακτηρισμός, πριν από το TR07 προηγήθηκαν τουλάχιστον έξι προγενέστερα μοντέλα. Στις αρχές της δεκαετίας του εβδομήντα, οι γερμανικές επιχειρήσεις, συμπεριλαμβανομένων των Krauss-Maffei, MBB και Siemens, δοκιμάστηκαν σε πλήρη κλίμακα εκδόσεις ενός οχήματος αερόστρωμνου (TR03) και ενός οχήματος maglev απομάκρυνσης που χρησιμοποιεί υπεραγωγούς μαγνήτες. Μετά από μια απόφαση να επικεντρωθεί στην έλξη maglev το 1977, η πρόοδος προχώρησε σε σημαντικές αυξήσεις, με το σύστημα να εξελίσσεται από την γραμμική επαγωγή κινητήρα (LIM) με συλλογή ισχύος προς τον γραμμικό σύγχρονο κινητήρα (LSM), ο οποίος χρησιμοποιεί πηνία με μεταβλητή συχνότητα, ηλεκτρικά οδηγό. Το TR05 λειτούργησε ως μετακινούμενος στη Διεθνή Έκθεση Τροχαίας του Αμβούργου το 1979, μεταφέροντας 50.000 επιβάτες και παρέχοντας πολύτιμη επιχειρησιακή εμπειρία.

Το TR07, το οποίο λειτουργεί σε 31,5 χλμ. Οδηγού στην πίστα δοκιμών Emsland στα βορειοδυτικά Η Γερμανία, είναι το αποκορύφωμα σχεδόν 25 ετών γερμανικής ανάπτυξης Maglev, που κοστίζει πάνω από $ 1 δισεκατομμύριο. Είναι ένα εκλεπτυσμένο σύστημα EMS, χρησιμοποιώντας ξεχωριστούς συμβατικούς ηλεκτρομαγνήτες που προσελκύουν πυρήνα σιδήρου για να δημιουργήσουν ανύψωση και καθοδήγηση του οχήματος. Το όχημα περιτυλίσσεται γύρω από έναν οδηγό σχήματος Τ. Ο οδηγός TR07 χρησιμοποιεί δοκούς από χάλυβα ή σκυρόδεμα κατασκευασμένους και ανεπτυγμένους σε πολύ αυστηρές ανοχές. Τα συστήματα ελέγχου ρυθμίζουν τις δυνάμεις διεύρυνσης και καθοδήγησης για να διατηρούν ένα διάκενο ιντσών (8 έως 10 mm) μεταξύ των μαγνητών και των σιδερένιων "σιδηροτροχιών" στον οδηγό. Η έλξη μεταξύ μαγνητών οχήματος και σιδηροτροχιών οδηγού που είναι τοποθετημένες στην άκρη παρέχει καθοδήγηση. Η έλξη μεταξύ μιας δεύτερης σειράς μαγνητών οχήματος και των πακέτων στάτη προώθησης κάτω από τον οδηγό δημιουργεί ανύψωση. Οι μαγνήτες ανύψωσης χρησιμεύουν επίσης ως δευτερεύον ή στροφείο ενός LSM, του οποίου ο κύριος ή ο στάτης είναι ένα ηλεκτρικό τύλιγμα που διατρέχει το μήκος του οδηγού. Το TR07 χρησιμοποιεί δύο ή περισσότερα οχήματα χωρίς κλίση σε ένα σύνολο. Η πρόωση TR07 είναι από ένα LSM με μακρύ στάτορα. Οι περιελίξεις του στάτη του οδηγού δημιουργούν ένα κυματιστό κύμα που αλληλεπιδρά με τους μαγνήτες διεύθυνσης του οχήματος για σύγχρονη πρόωση. Οι κεντρικοί σταθμοί που βρίσκονται υπό τον έλεγχο της τροχιάς παρέχουν την απαιτούμενη ισχύ μεταβλητής συχνότητας και μεταβλητής τάσης στο LSM. Η πρωτογενής πέδηση είναι αναγεννητική μέσω του LSM, με φρενάρισμα με ρεύμα δινορρευμάτων και ολίσθηση υψηλής τριβής για περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης. TR07 έχει αποδείξει την ασφαλή λειτουργία σε 121 mph (121 m / s) στην πίστα Emsland. Έχει σχεδιαστεί για ταχύτητες κρουαζιέρας 311 mph (139 m / s).

Οι Ιάπωνες δαπάνησαν πάνω από 1 δισεκατομμύριο δολάρια για την ανάπτυξη τόσο συστημάτων έλξης όσο και απωλειών maglev. Το σύστημα έλξης HSST, που αναπτύχθηκε από μια κοινοπραξία συχνά αναγνωρισμένη με την Japan Airlines, είναι στην πραγματικότητα μια σειρά οχημάτων σχεδιασμένα για 100, 200 και 300 km / h. 60 χιλιόμετρα ανά ώρα (100 χλμ. / Ώρα) η HSST Maglevs μετέφερε πάνω από δύο εκατομμύρια επιβάτες σε διάφορες Εκθέσεις Ιαπωνία και την Καναδική Έκθεση Μεταφορών του Καναδά το 1989 στο Βανκούβερ. Το σύστημα Maglev υψηλής ταχύτητας Ιαπωνικής απόρριψης βρίσκεται υπό ανάπτυξη από το Ινστιτούτο Τεχνικών Ερευνών (RTRI), το ερευνητικό σκέλος του πρόσφατα ιδιωτικοποιημένου ομίλου Japan Rail. Το ερευνητικό όχημα RTRI του ML500 πέτυχε το παγκόσμιο ρεκόρ εδάφους υψηλών ταχυτήτων με καθοδηγημένο έδαφος 321 mph (144 m / s) τον Δεκέμβριο του 1979, ένα ρεκόρ που εξακολουθεί να υπάρχει, αν και έχει έρθει ένα ειδικά τροποποιημένο γαλλικό σιδηροδρομικό τρένο TGV Κλείσε. Ένας επανδρωμένος τριών αυτοκινήτων MLU001 άρχισε να δοκιμάζεται το 1982. Στη συνέχεια, το μοναδικό αυτοκίνητο MLU002 καταστράφηκε από πυρκαγιά το 1991. Η αντικατάστασή του, το MLU002N, χρησιμοποιείται για να ελέγξει την αφαίρεση του πλευρικού τοίχου που σχεδιάζεται για την τελική χρήση του συστήματος εσόδων. Η κύρια δραστηριότητα σήμερα είναι η κατασκευή μιας γραμμής δοκιμών maglev $ 2 δισεκατομμυρίων (43 χλμ.) μέσω των βουνών του νομού Yamanashi, όπου έχει προγραμματιστεί να αρχίσει η δοκιμή ενός πρωτοτύπου εσόδων το 1994.

Η Κεντρική Εταιρεία Σιδηροδρόμων Ιαπωνίας σχεδιάζει να ξεκινήσει την κατασκευή μιας δεύτερης γραμμής υψηλής ταχύτητας από το Τόκιο προς την Οσάκα σε μια νέα διαδρομή (συμπεριλαμβανομένου του τμήματος δοκιμών Yamanashi) που θα ξεκινήσει το 1997. Αυτό θα προσφέρει ανακούφιση για το εξαιρετικά κερδοφόρο Tokaido Shinkansen, το οποίο πλησιάζει στον κορεσμό και χρειάζεται αποκατάσταση. Να παρέχουμε συνεχώς βελτιωμένες υπηρεσίες, καθώς και να αποτρέψουμε την καταπάτηση από τις αεροπορικές εταιρείες παρουσιάζουν μερίδιο αγοράς 85 τοις εκατό, υψηλότερες ταχύτητες από τα σημερινά 171 mph (76 m / s) θεωρούνται απαραίτητη. Παρόλο που η σχεδιαστική ταχύτητα του συστήματος maglev πρώτης γενιάς είναι 139 m / s, προβάλλονται ταχύτητες μέχρι και 223 m / s για μελλοντικά συστήματα. Ο μαγνητικός εκτοπισμός έχει επιλεγεί πάνω από την έλξη maglev λόγω της φημισμένης δυνατότητας υψηλότερης ταχύτητας και επειδή το μεγαλύτερο κενό αέρα εξυπηρετεί την κίνηση εδάφους που βιώνει ο σεισμός της Ιαπωνίας έδαφος. Ο σχεδιασμός του συστήματος απόφραξης της Ιαπωνίας δεν είναι σταθερός. Μια εκτίμηση κόστους του 1991 από την κεντρική σιδηροδρομική εταιρεία της Ιαπωνίας, στην οποία θα ανήκει η γραμμή, δείχνει ότι η νέα γραμμή υψηλής ταχύτητας μέσω της ορεινό τοπίο βόρεια του Mt. Το Fuji θα ήταν πολύ ακριβό, περίπου 100 εκατομμύρια δολάρια ανά μίλι (8 εκατομμύρια γιέν ανά μέτρο) για ένα συμβατικό ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΗ ΓΡΑΜΜΗ. Ένα σύστημα maglev θα κοστίσει 25 τοις εκατό περισσότερο. Ένα σημαντικό μέρος της δαπάνης είναι το κόστος απόκτησης επιφάνειας και υπόγειου ROW. Η γνώση των τεχνικών λεπτομερειών του Maglev υψηλής ταχύτητας της Ιαπωνίας είναι αραιή. Αυτό που είναι γνωστό είναι ότι θα έχει υπεραγώγιμους μαγνήτες σε φορεία με αγκύλη πλευρικών τοιχωμάτων, γραμμική σύγχρονη πρόωση με πηνία οδηγών και ταχύτητα κρουαζιέρας 139 m / s.

Τρεις από τις τέσσερις έννοιες SCD χρησιμοποιούν ένα σύστημα EDS στο οποίο οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες στο όχημα προκαλούν απωθητικές δυνάμεις ανύψωσης και καθοδήγησης μέσω της κίνησης κατά μήκος ενός συστήματος παθητικών αγωγών που είναι τοποθετημένο πάνω στο οδηγό. Η τέταρτη ιδέα SCD χρησιμοποιεί ένα σύστημα EMS παρόμοιο με το γερμανικό TR07. Σε αυτή την έννοια, οι δυνάμεις έλξης παράγουν ανύψωση και καθοδηγούν το όχημα κατά μήκος του οδηγού. Ωστόσο, σε αντίθεση με την TR07, η οποία χρησιμοποιεί συμβατικούς μαγνήτες, οι δυνάμεις έλξης της έννοιας SCD EMS παράγονται με υπεραγώγιμους μαγνήτες. Οι ακόλουθες μεμονωμένες περιγραφές υπογραμμίζουν τα σημαντικά χαρακτηριστικά των τεσσάρων SCD των ΗΠΑ.

Η ιδέα του Bechtel είναι ένα σύστημα EDS που χρησιμοποιεί μια νέα διαμόρφωση των μαγνητών που έχουν τοποθετηθεί σε όχημα, μαγνητών που ακυρώνουν τη ροή. Το όχημα περιέχει έξι σετ από οκτώ υπεραγώγιμους μαγνήτες ανά πλευρά και περιβάλλει ένα τσιμεντένιο οδηγό δοκού. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των μαγνητών του οχήματος και μιας πλασμένης αλουμινένιας σκάλας σε κάθε πλευρικό τοίχωμα του οδηγού προκαλεί ανύψωση. Μια παρόμοια αλληλεπίδραση με πηνία ροής μηδενικής ροής που παρέχονται από οδηγό παρέχει καθοδήγηση. Οι περιελίξεις πρόωσης LSM, επίσης συνδεδεμένες με τα πλευρικά τοιχώματα του οδηγού, αλληλεπιδρούν με τους μαγνήτες του οχήματος για να παράγουν ώθηση. Οι κεντρικοί σταθμοί με κατεύθυνση προς τα πλάγια παρέχουν την απαιτούμενη ισχύ μεταβλητής συχνότητας και μεταβλητής τάσης στο LSM. Το όχημα Bechtel αποτελείται από ένα μόνο αυτοκίνητο με εσωτερικό κέλυφος. Χρησιμοποιεί αεροδυναμικές επιφάνειες ελέγχου για την αύξηση των δυνάμεων μαγνητικής καθοδήγησης. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, επιβάλλεται σε αεροστεγείς τακάκια. Ο οδηγός αποτελείται από μια μετωπική δοκό από σκυρόδεμα. Λόγω των υψηλών μαγνητικών πεδίων, η έννοια απαιτεί μη μαγνητικές ράβδους μετά-τάνυσης πλαστικών ενισχυμένων με ίνες (FRP) και συνδετήρες στο άνω τμήμα της δοκού. Ο διακόπτης είναι μια εύκαμπτη δοκός κατασκευασμένη εξ ολοκλήρου από FRP.

Η ιδέα του Foster-Miller είναι μια EDS παρόμοια με την Ιαπωνική Maglev υψηλής ταχύτητας, αλλά έχει κάποια πρόσθετα χαρακτηριστικά για τη βελτίωση της δυνητικής απόδοσης. Η φιλοσοφία Foster-Miller έχει σχεδίαση ολίσθησης οχήματος που θα της επέτρεπε να λειτουργεί με καμπύλες ταχύτερες από το ιαπωνικό σύστημα για το ίδιο επίπεδο άνεσης των επιβατών. Όπως και το ιαπωνικό σύστημα, η ιδέα του Foster-Miller χρησιμοποιεί υπεραγώγιμους μαγνήτες οχημάτων δημιουργούν ανύψωση αλληλεπιδρώντας με πηνίο άντλησης ροής null που βρίσκεται στα πλευρικά τοιχώματα ενός σχήματος U. οδηγό. Η αλληλεπίδραση μαγνητών με ηλεκτροφόρα πηνία, τοποθετημένα σε οδηγό, παρέχει καθοδήγηση μηδενικής ροής. Το καινοτόμο πρόθεμά του είναι το τοπικά μεταβαλλόμενο γραμμικό σύγχρονο κινητήρα (LCLSM). Μεμονωμένοι μετατροπείς "γέφυρας" H ενεργοποιούν διαδοχικά τα πηνία προώθησης απευθείας κάτω από τα φορεία. Οι μετατροπείς συνθέτουν ένα μαγνητικό κύμα που ταξιδεύει κατά μήκος του οδηγού με την ίδια ταχύτητα με το όχημα. Το όχημα Foster-Miller αποτελείται από αρθρωτούς επιβάτες και τμήματα ουράς και μύτης δημιουργία πολλαπλών αυτοκινήτων "αποτελείται." Οι μονάδες διαθέτουν πηνία μαγνητών σε κάθε άκρο που μοιράζονται με γειτονικά αυτοκίνητα. Κάθε φορείο περιέχει τέσσερις μαγνήτες ανά πλευρά. Ο οδηγός σχήματος U αποτελείται από δύο παράλληλες, μετα-τεντωμένες δοκοί από σκυρόδεμα που συνδέονται εγκάρσια με προκατασκευασμένα διαφράγματα σκυροδέματος. Για να αποφευχθούν δυσμενείς μαγνητικές επιδράσεις, οι ανώτερες ράβδοι μετά-τάνυσης είναι FRP. Ο διακόπτης υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιεί πηνία μεταγωγής με μηδενική ροή για να κατευθύνει το όχημα μέσω κατακόρυφης προσέλευσης. Επομένως, ο διακόπτης Foster-Miller δεν απαιτεί μετακινούμενα δομικά μέλη.

Η ιδέα του Grumman είναι ένα EMS με ομοιότητες με το γερμανικό TR07. Ωστόσο, τα οχήματα του Grumman περιτυλίγονται γύρω από ένα οδηγό σχήματος Υ και χρησιμοποιούν ένα κοινό σύνολο μαγνητών οχημάτων για την αφαίρεση, την πρόωση και την καθοδήγηση. Οι τροχιές οδηγού είναι σιδηρομαγνητικές και έχουν περιελίξεις LSM για πρόωση. Οι μαγνήτες του οχήματος είναι υπεραγώγιμοι πηνία γύρω από τους πυρήνες σιδερένιου σχήματος. Οι πλευρές των πόλων έλκονται από σιδηροτροχιές στην κάτω πλευρά του οδηγού. Μη υπεραγώγιμα πηνία ελέγχου σε κάθε σίδερο-για το κορμό ρυθμίζουν τις δυνάμεις διεύρυνσης και καθοδήγησης για τη διατήρηση ενός διακένου αέρος 1,6 ιντσών (40 mm). Δεν απαιτείται δευτερεύουσα αναστολή για τη διατήρηση της επαρκούς ποιότητας οδήγησης. Η πρόωση γίνεται με συμβατικό LSM ενσωματωμένο στη σιδηροτροχιά οδηγού. Τα οχήματα Grumman μπορεί να είναι μεμονωμένα ή πολλαπλά αυτοκίνητα με δυνατότητα κλίσης. Η καινοτόμος υπερκατασκευή του οδηγού αποτελείται από λεπτά τμήματα οδηγού σχήματος Υ (ένα για κάθε κατεύθυνση) τοποθετημένα από περιστρεφόμενα τμήματα κάθε 15 ποδιών έως μια δοκό σφήνας 90 ποδιών (4,5 μ. Έως 27 μ.). Η δομική δομή σφηνών εξυπηρετεί και τις δύο κατευθύνσεις. Η εναλλαγή επιτυγχάνεται με δέσμη διαδρομής κάμψης τύπου TR07, που συντομεύεται με τη χρήση ενός τμήματος ολίσθησης ή περιστροφής.

Η ιδέα του Magneplane είναι ένα EDS μονού οχήματος με τη χρήση ενός αλουμινένιου οδηγού αλουμινίου πάχους 0,8 ιντσών (20 mm) για την αφαίρεση και την καθοδήγηση των φύλλων. Τα οχήματα Magneplane μπορούν να τροφοδοτήσουν έως και 45 μοίρες σε καμπύλες. Οι παλαιότερες εργαστηριακές εργασίες σχετικά με αυτή την έννοια επικύρωσαν τα συστήματα ανύψωσης, καθοδήγησης και πρόωσης. Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες διεύρυνσης και προώθησης ομαδοποιούνται σε τροχοφορείς στο μπροστινό και πίσω μέρος του οχήματος. Οι μαγνήτες κεντρικής γραμμής αλληλεπιδρούν με συμβατικές περιελίξεις LSM για πρόωση και παράγουν κάποια ηλεκτρομαγνητική "ροπή στρέψης ρολού" που ονομάζεται εφέ κίνησης. Οι μαγνήτες στις πλευρές του κάθε φορείου αντιδρούν στα φύλλα οδηγού αλουμινίου για να δώσουν την αίσθηση. Το όχημα Magneplane χρησιμοποιεί αεροδυναμικές επιφάνειες ελέγχου για την παροχή ενεργού απόσβεσης κίνησης. Τα φύλλα διεύρυνσης αλουμινίου στο καζανάκι σχηματίζουν τις κορυφές δύο δομικών δοκών αλουμινίου. Αυτές οι δοκοί δοκών υποστηρίζονται απευθείας στους φραγμούς. Ο διακόπτης υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιεί πηνία μεταγωγής με μηδενική ροή για να καθοδηγήσει το όχημα μέσω μιας διχάλας στο καπό του οδηγού. Έτσι, ο διακόπτης Magneplane δεν απαιτεί μετακινούμενα δομικά μέλη.

• _{Πηγές: Εθνική Βιβλιοθήκη Μεταφορών http://ntl.bts.gov/}