Co je to maglev?

18. srpen 2013 | 06.00 |

Použití elektromagnetické levitace umožňuje bezkontaktní způsob přepravy, jehož výhodami jsou vysoká cestovní rychlost a větší komfort pro cestující než u klasických způsobů hromadné dopravy. Tato neustále vyvíjená technologie má název Maglev, označující zkratku vzniklou ze slov magnetická levitace. Technologie Maglev má jenom minimální podobnost s konvenční vlakovou dopravou a vyžaduje svou specifickou dopravní infrastrukturu. V současné době se používají tři rozdílné způsoby levitace, které se odlišují technologií a také tvarem profilu dráhy.  První z nich je založen na elektromagnetické levitaci (EMS electromagnetic suspension). Byl vyvinut v Německu a vozidla takto poháněná, jsou označována Transrapid. Druhý využívá elektrodynamickou levitaci, jeho původ je v Japonsku a označuje se EDS (electrodynamic suspension). A třetí, zatím nejnovější technologie, je založena na využití permanentních magnetů (Inductrack).

Magnetická levitace je fyzikální jev, kdy se těleso vznáší nad jiným tělesem na základě existence magnetického pole. Gravitační síla je v případě magnetické levitace překonávána elektromagnetickou silou směřující opačným směrem – směrem vzhůru. Elektromagnetická síla je využívána k pohonu, usměrňování a brzdění vlakové soupravy.

U systémů EMS se využívá principu levitace vlakové soupravy nad tratí, která vzniká pomocí elektromagnetů v dolní části vlaku. Tyto elektromagnety jsou pomocí speciálních elektronických okruhů optimalizovány tak, aby byla dodržena co nejvhodnější stejná vzdálenost mezi vlakovou soupravou a tratí. Obvykle se pohybuje kolem 10 mm. Tento systém vyžaduje stálé kontrolování vzdálenosti soupravy od trati a nepřetržité přizpůsobování elektromagnetů aktuálním podmínkám. Magnetické pole uvnitř a vně soupravy je zanedbatelné, vlak nemusí nést vlastní pohonnou jednotku a souprava nemusí mít kola.
Příkladem systému EMS je německý Transrapid, který je založen na využití přitažlivých magnetických sil. Pro pohon a brzdění soupravy je ve vodící dráze vestavěný lineární motor rozčleněný na části, aby mohla být energie dodávána právě tam, kde je to nutné, což šetří energii a zvyšuje bezpečnost přepravy. Síla lineárního indukčního motoru, je řízena pomocí elektrických měničů, které plynule mění velikost a frekvenci třífázového proudu. Tento systém ke své levitaci vyžaduje méně energie než pro chlazení. Levitační systém je totiž napájen z akumulátorů soupravy a je nezávislý na zdroji energie pro pohonný systém. Souprava může levitovat po dobu jedné hodiny bez jakéhokoliv dalšího externího energetického zdroje, což umožní levitaci soupravy po dobu, než souprava dorazí k dalšímu terminálu nebo napájecí stanici.

Za jízdy se akumulátory v soupravě dobíjí pomocí lineárních generátorů zabudovaných v podpůrných magnetech sloužících k levitaci.
Nejznámější realizací projektu rychlovlaků Transrapid je dnes spojení mezi šanghajskou stanicí Long Yang Road a mezinárodním letištěm Pudong v Šanghaji v Číně. Vzdálenost 30 km urazí souprava za méně než 8 minut místy rychlostí až 430 km/h. Soupravy vyjíždějí na obousměrné trase z koncových stanic v intervalu 10 minut.

U technologií EDS a Inductrack vytváří současně trať i souprava vlaku magnetické pole. Souprava pak levituje díky odpudivé síle, vzniklé mezi těmito dvěma magnetickými poli ve výškách 100 až 150 mm. Profil jízdní dráhy je ve tvaru písmene U. Magnetické pole u systému EDS je vytvářeno buď pomocí supravodivých materiálů a u systému Inductrack  polem permanentních magnetů. Odpudivá síla je vytvářena indukovaným magnetickým polem v drátech či jiných vodivých částech tratě. Protože při nízkých rychlostech není tato síla dostatečně velká pro uskutečnění levitace, vyžadují tyto dvě technologie paradoxně použití kol. Systém EMS musí být vybaven záložními bateriemi, aby v případě výpadku elektřiny mohl vlak dojet bezpečně na kolech.

Po trati jsou umístěny další speciální pohonné cívky umožňující vyvinout sílu na magnety na soupravě a tím ji posouvat kupředu. Tyto cívky tvoří v podstatě formu lineárního motoru. Cívky produkují střídavě se měnící magnetické pole a to potom pohybuje vlakovou soupravou. Nevýhodou technologie EDS je vysoká úroveň magnetického pole v soupravě, které by mohlo způsobovat problémy cestujícím s kardiostimulátory, platebními magnetickými kartami či s pevnými disky v noteboocích...  Silné magnetické pole na palubě soupravy se tak musí řešit komplikovaným způsobem odstínění. Dalším problémem je také potřeba speciálních kryogenních, chladících systémů. V Japonsku je systém Maglev testován již od 70. let 20. století na dvou  tratích Miyazaki a Yamanashi.  Problémem je zde životnost supravodivých magnetů, které trpí okolním magnetickým rušením zemních cívek a vibracemi generovanými pohybem vlaku. Ty způsobují problémy s chlazením, nebo náhlé mizení magnetomotorické síly supravodivých magnetů. Na trati Miyazaki však dosáhla 2. prosince 2003 jednotka MLX s cestujícími na palubě světového rekordu rychlostí 581 km/h.

Koncepce Inductrack používá pro stabilizaci uskupení permanentních magnetů, které umožňují stabilizaci tělesa v magnetickém poli bez potřeby elektronických stabilizačních systémů. Původně se tento efekt používal pro vedení částic v částicových urychlovačích. Tato koncepce nabízí řešení, která by mohla vést k mnohem nižším nákladům na konstrukci a provoz dopravního systému

Systém Inductrack nevyžaduje k aktivaci magnetů žádnou energii, v případě poruchy se souprava postupným klidným zpomalováním zastaví. Vývoj systému podporuje NASA, přičemž cílem je prý využití této formy jako jakýsi katapult pro start kosmických raket a raketoplánů.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (1x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře