4. Область применения

На сегодняшний день поезд на магнитной подушке используется как высокоскоростной транспорт преимущественно для пассажирских перевозок. В настоящее время поезд на магнитной подушке пока не используются для массовых пассажирских перевозок (Япония, Германия, Китай и Корея). Для грузовых перевозок поезда этого типа используются еще реже.

5. Разновидности

На данный момент существует 3 основных вида конструкции (рис. 7) магнитного подвеса поездов:

• На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS)

• На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS)

• На постоянных магнитах (новая и потенциально самая экономичная система).

Рис.7.Разновидности левитирующей техники [2.3]

На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EМS) (см. п.2).

На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS). При движении поезда возникает индуцированный ток, который генерирует магнитное поле; состав левитирует за счет отталкивания магнитных полей железнодорожного пути и самого поезда. Сила отталкивания поднимает его в воздух на 10 см. Одно из преимуществ электродинамической подвески в том, что, когда расстояние между поездом и полотном дороги сокращается, отталкивание становится сильнее, что обеспечивает автоматическую левитацию состава. Однако при небольшой скорости движения магнитные поля недостаточно сильны для того, чтобы удерживать состав в подвешенном состоянии. Поэтому поезд должен иметь колеса или другой тип шасси. Электродинамическая подвеска больше подходит для высокоскоростных и товарных поездов.

Сверхпроводящий магнит – электромагнит с обмоткой из сверхпроводящего материала. Обмотка в состоянии сверхпроводимости обладает нулевым сопротивлением. Если такая обмотка замкнута накоротко, то наведённый в ней электрический ток сохраняется практически сколь угодно долго. Магнитное поле незатухающего тока, циркулирующего по обмотке сверхпроводящего магнита, исключительно стабильно и лишено пульсаций, что важно для ряда приложений в научных исследованиях и технике. Обмотка сверхпроводящего магнита теряет свойство сверхпроводимости при повышении температуры выше критической температуры Тк сверхпроводника, при достижении в обмотке критического тока Iк или критического магнитного поля Нк. Учитывая это, для обмоток сверхпроводящих магнитов. Применяют материалы с высокими значениями Тк, Iк и Нк. Силовые элементы (СЭ) систем ЭДП состоят из сверхпроводящих соленоидов, установленных на экипаже, и проводящих полос или короткозамкнугых контуров, уложенных в путевой структуре. При движении соленоидов с током над проводящими элементами в последних возникают вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным полем соленоидов приводит к появлению сил отталкивания.

JR-Maglev использует электродинамическую подвеску на сверхпроводящих магнитах (EDS), установленных как на поезде, так и на трассе. В отличие от немецкой системы Transrapid (действующая линия от Шанхая до Шанхайского аэропорта в Китае), JR-Maglev не использует схему монорельса: поезда движутся в канале между магнитами (рис. 8). Такая схема позволяет развивать большие скорости, обеспечивает простоту и большую безопасность пассажиров в случае эвакуации.

Рис. 8. Принцип движения поезда на магнитной подушке (технология EDS) [2.1]

Электромагниты в технологии EDS расположены по бокам путей и на вагоне (рис. 9,10).

Рис.9. Путь поезда: электромагниты расположены по бокам путей и на вагоне (технология EDS) [2.5]

Рис.10. Схема пути (электромагниты расположены по бокам путей и на вагоне) [2.5]

Вот так выглядят сами катушки (рис. 11):

(а) (б)

Рис.11. Толкающая (а) и поднимающая (б) катушки [2.5]

На постоянных магнитах: это новая и потенциально самая экономичная система. Диамагнетики – вещества, намагничивающиеся навстречу направлению действующего на них внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не имеют магнитного момента. Преимуществами данной технологии является то, что поезд может «парить» над полотном и при движении с низкой скоростью, и даже во время остановки, поскольку используются постоянные магниты. Серьёзной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава [2.3].