Grunderna i magnetiska leviterade tåg (Maglev)

Magnetisk levitation (maglev) är en relativt ny transportteknik där fordon som inte kommer i kontakt med sig reser säkert med hastigheter mellan 250 och 300 miles per timme eller högre medan de är upphängda, styrda och framdrivna ovanför en styrväg med magnetfält. Styrvägen är den fysiska strukturen längs vilken maglev fordon lyftes. Olika styrvägskonfigurationer, t.ex. T-formad, U-formad, Y-formad och lådbalk, tillverkad av stål, betong eller aluminium, har föreslagits.

Det finns tre primära funktioner baserade på maglev-teknik: (1) levitation eller suspension; (2) framdrivning; och (3) vägledning. I de flesta aktuella konstruktioner används magnetiska krafter för att utföra alla tre funktionerna, även om en icke-magnetisk framdrivningskälla skulle kunna användas. Det finns ingen konsensus om en optimal design för att utföra var och en av de primära funktionerna.

Suspensionssystem

Elektromagnetisk upphängning (EMS) är ett attraktivt kraftupptagningssystem där elektromagneter på fordonet interagerar med och dras till ferromagnetiska skenor på styrbanan. EMS gjordes praktiskt genom framsteg i elektroniska styrsystem som upprätthåller luftspalten mellan fordon och styrväg och därmed förhindrar kontakt.

Variationer i nyttolastens vikt, dynamiska belastningar och ledningsbanoregleringar kompenseras för genom att ändra magnetfältet som svar på fordon / styrvägsluftsmätningar.

Elektrodynamisk fjädring (EDS) använder magneter på det rörliga fordonet för att inducera strömmar i styrbanan. Resulterande avstötande kraft producerar i sig stabilt fordonsstöd och styrning eftersom den magnetiska avstötningen ökar när fordonets / styrbanans avstånd minskar. Fordonet måste emellertid vara utrustat med hjul eller andra former av stöd för "start" och "landning" eftersom EDS inte kommer att luftas i hastigheter under ungefär 25 mph. EDS har utvecklats med framsteg inom kryogenik och superledande magnetteknik.

Framdrivningssystem

"Långstator" -framdrivning med hjälp av en elektrisk driven linjär motorlindning i styrbanan verkar vara det gynnade alternativet för höghastighets maglev-system. Det är också det dyraste på grund av högre konstruktionskostnader för styrvägar.

"Kortstator" -framdrivning använder en linjär induktionsmotor (LIM) lindad ombord och en passiv styrväg. Medan kortstatorframdrivning minskar styrvägskostnaderna, är LIM tung och reducerar fordons nyttolastkapacitet, vilket resulterar i högre driftskostnader och lägre intäktspotential jämfört med långstatorframdrivningen. Ett tredje alternativ är en icke-magnetisk energikälla (gasturbin eller turboprop) men också detta resulterar i ett tungt fordon och minskad driftseffektivitet.

Vägledningssystem

Styrning eller styrning avser sidokrafter som krävs för att få fordonet att följa styrvägen. De nödvändiga krafterna tillförs på exakt analogt sätt till upphängningskrafterna, antingen attraktiva eller avvisande. Samma magneter ombord på fordonet, som levererar lyft, kan användas samtidigt för vägledning eller separata styrmagneter kan användas.

Maglev och U.S. Transport

Maglev-system skulle kunna erbjuda ett attraktivt transportalternativ för många tidskänsliga resor med en längd på 100 till 600 miles och därmed minska luft- och motorvägstoppningar, luftföroreningar och energiförbrukning och släppa ut ankomst- och avgångstider för effektivare långdistansservice på trånga flygplatser. Det potentiella värdet av maglev-teknik erkändes i Intermodal Surface Transportation Efficiency Act från 1991 (ISTEA).

Innan ISTEA passerade hade kongressen anslagit 26,2 miljoner dollar för att identifiera maglev-systemkoncept för användning i USA och för att bedöma de tekniska och ekonomiska genomförbarheten för dessa system. Studier riktade sig också mot att bestämma maglevs roll för att förbättra intercity transport i USA. Därefter anslogs ytterligare 9,8 miljoner dollar för att slutföra NMI-studierna.

Varför Maglev?

Vilka är egenskaperna hos Maglev som berömmer att det beaktas av transportplanerare?

Snabbare resor - hög topphastighet och hög acceleration / bromsning möjliggör medelhastigheter tre till fyra gånger den nationella motorvägsgränsen på 30 km / s och lägre tid för dörr till dörr än höghastighetståg eller luft (för resor under cirka 300 mil eller 500 km). Ännu högre hastigheter är möjliga. Maglev tar upp där höghastighetståg går av, vilket tillåter hastigheter från 250 till 300 mph (112 till 134 m / s) och högre.

Maglev har hög tillförlitlighet och är mindre mottagliga för trängsel och väderförhållanden än luft- eller motorväg. Avvikelse från schema kan i genomsnitt vara mindre än en minut baserat på utländsk höghastighetstågupplevelse. Detta innebär att de interna och intermodala förbindelsetiderna kan reduceras till några minuter (snarare än den halvtimme eller mer som krävs för flygbolag och Amtrak för närvarande) och att avtal kan säkert planeras utan att behöva överväga förseningar.

Maglev ger petroleumsoberoende - med avseende på luft och bil på grund av att Maglev är elektrisk driven. Petroleum är onödigt för elproduktion. 1990 kom mindre än 5 procent av nationens elektricitet från petroleum medan den petroleum som används av både luft- och billägen främst kommer från utländska källor.