Trem de levitação magnética

JR Maglev

Trem de levitação magnética -
O último colidiu com o Transrapid 08 em sua pista de teste em Emsland

Os trens de levitação magnética (também Maglev , do inglês levitação magnética ) são veículos terrestres guiados por trilhos que são mantidos em suspensão por forças magnéticas , guiados, acionados e freados. A tecnologia permite altas velocidades, acelerações e gradientes, mas o mercado está muito relutante em adotá-la.

Levitação magnética

Bogie magnético supercondutor JR Maglev MLX01

Os trens de levitação magnética usam campos magnéticos para levitar os veículos. Um distingue

• Sistema de levitação eletromagnética ( suspensão eletromagnética , EMS) e
• Sistema de levitação eletrodinâmica ( suspensão eletrodinâmica , EDS).

No caso de trilhas que levitam eletromagneticamente , um eletroímã excitado por corrente contínua magnetiza o material ferromagnético do outro lado de um entreferro, o que cria uma força atrativa. Uma vez que o processo atraente seria instável sem controle, um controle de entreferro ativo deve ser usado aqui. Controles dinâmicos rápidos e eficientes são de importância crucial para isso. Para poder levantar o veículo por forças de atração, o chassi do sistema Transrapid envolve a rodovia, por exemplo, o Transrapid .

Durante a levitação eletrodinâmica, campos magnéticos alternados são gerados que causam correntes parasitas no lado oposto em condutores elétricos não magnéticos, principalmente de alumínio, que evitam que o campo magnético penetre mais profundamente, resultando em uma força repulsiva, por exemplo JR-Maglev . O EDS é menos eficiente em termos de energia em velocidades baixas e médias. Em altas velocidades, mesmo o movimento de um campo de excitação uniforme leva a correntes parasitas, o que diminui o consumo de energia do EDS e aumenta o do EMS.

Ambos os sistemas podem trabalhar com bobinas supercondutoras e podem se tornar mais eficientes em termos de energia por meio do uso de ímãs permanentes.

Tipos de drive

Diagrama funcional do estator longo (unidade na linha)

Longa animação do estator

O motor linear é usado regularmente como um princípio de acionamento sem contato . Normalmente, as correntes são induzidas em um lado do entreferro. O outro lado ativo é chamado de estator em analogia às máquinas rotativas . Ele pode ser instalado como um estator longo na rota ou como um estator curto no ou no veículo.

Para energizar um estator curto, um par de barramentos , bem como uma transmissão indutiva ou um gerador a diesel são necessários e os veículos são mais pesados. Por outro lado, se a densidade de veículos na rota não for muito alta, a construção do estator longo é mais cara para comprar, mesmo se o estator longo for projetado apenas para empuxo máximo em inclinações e estações de trem.

Avaliação

vantagens

• especialmente com construção de estator eletrodinâmico (EDS) longo, menor resistência do ar do que trens com pantógrafos; portanto, mais silencioso e mais eficiente em termos de energia em altas velocidades
• São possíveis altas acelerações, desacelerações e gradientes; o limite aqui é o bem-estar e a segurança dos passageiros.
• nenhuma rota em linha reta necessária como com trens de alta velocidade , uma vez que montanhas ou outros obstáculos geográficos podem ser evitados
• Com a construção do estator longo, a linha controla o movimento dos trens, o que promove a operação segura sem condutor de unidades mais curtas em sucessão mais rápida
• sem desgaste devido ao atrito

desvantagem

• Incompatibilidade com a infraestrutura ferroviária existente
• Inadequado para tráfego de mercadorias pesadas devido aos requisitos de alta potência e ineficiente para tráfego local lento de passageiros .
• Os campos magnéticos "abertos" do sistema de estator longo ou os barramentos do sistema de estator curto impedem a integração ao nível da rua; As construções independentes são, portanto, comuns, os interruptores são mais caros do que em outros sistemas ferroviários, o que torna difícil o uso como um sistema de transporte local mais lento
• É necessária a evacuação da calçada devido ao gelo e à neve no inverno.

história

Desenho do trem de levitação magnética em Londres, 1914

Desenho de uma ferrovia elevada magneticamente equilibrada de 1903

Transrapid 05 no IVA 1979 em Hamburgo

Protótipo TR 06 em frente ao Deutsches Museum em Bonn

Selo postal 300 Pf da série definitiva Indústria e Tecnologia do Deutsche Bundespost Berlin

Começos

Em 1914, o inventor francês Emile Bachelet causou sensação em Londres . Em uma das salas, ele tinha um corpo oco em forma de lápis feito de alumínio com cerca de um metro de comprimento pairando sobre uma longa fileira de ímãs AC, impulsionados para frente por bobinas individuais abertas. Ele queria usar esse sistema para transportar cartas entre Londres e Liverpool.

República de Weimar e Império Alemão

Hermann Kemper , que lidava com as técnicas de trens de suspensão eletromagnética, iniciou o desenvolvimento do trem de suspensão magnética no Reich alemão em 1922 . Para a levitação eletromagnética de veículos, ele obteve a patente do Reich 643316 em 14 de agosto de 1934. Inicialmente, uma pista de teste para velocidades máximas estava em discussão; No entanto, este projeto não foi levado adiante por causa da Segunda Guerra Mundial .

República Federal da Alemanha

Fundações da primeira empresa e primeiros projetos

• Em 1967, Stefan Hedrich fundou a Society for Railway Technology Innovation , na qual pesquisadores e empresas estavam comprometidos com o desenvolvimento do trem de levitação magnética. A partir de 1973, o físico Götz Heidelberg e o professor Herbert Weh, da Universidade Técnica de Braunschweig, retomaram o desenvolvimento.

• 1971 - em 2 de abril, o primeiro test drive do veículo principal da tecnologia de levitação magnética da empresa MBB (hoje Grupo Airbus ) aconteceu em Ottobrunn, perto de Munique .
• 1971 - Em 11 de outubro, a empresa Krauss-Maffei apresentou o veículo de teste Transrapid 02 em Munich-Allach .
• 1972 - E rlanger E rprobungs t räger (EET 01) na Siemens -Forschungszentrumsgelände em Erlangen
• Em 1979, o primeiro trem maglev do mundo ( Transrapid 05 ) aprovado para o tráfego de passageiros foi apresentado na Feira Internacional de Transporte (IVA) em Hamburgo .
• A partir de 1983, a empresa instalou a maglev railway GmbH em Berlim Ocidental perto da Potsdamer Platz , um monotrilho de 1,6 km para transporte, o M-Bahn , nos trilhos desativados do metrô - o U2 foi. Após a reunificação alemã e a queda do Muro de Berlim, a linha do metrô foi reativada, razão pela qual o M-Bahn foi desmontado em 1992 e seu desenvolvimento foi interrompido. A reconstrução planejada entre a estação ferroviária do Aeroporto Berlin-Schönefeld e o prédio do aeroporto deu em nada em pouco tempo.
• Em 1984, a primeira fase de construção da instalação de teste da Transrapid entrou em operação em Emsland, na Baixa Saxônia .
• Em 22 de setembro de 2006, um grave acidente ocorreu perto de Lathen, em Emsland: o Transrapid atingiu um vagão de oficina do trem maglev sem motorização magnética a cerca de 170 km / h. 23 passageiros perderam a vida e dez ficaram gravemente feridos.

Regulamentos e planejamento

Na Alemanha, o Maglev Building and Operating Regulations (MbBO) regulamenta a construção e operação de trens públicos maglev. Os regulamentos de aprovação correspondentes são regulamentados na Lei Geral de Levitação Magnética Ferroviária (AMbG). A Autoridade Ferroviária Federal é a autoridade supervisora ​​e licenciadora, como é o caso das ferrovias convencionais. A instalação de teste Transrapid em Emsland está sujeita à lei sobre a construção e operação de instalações de teste para tecnologias de teste para tráfego guiado por via (SpurVerkErprG) de 1976. A autoridade supervisora para isso é a Autoridade Estadual da Baixa Saxônia para Construção de Estradas e Transporte ( NLStBV) .

Uma conexão entre Hamburgo e Berlim foi planejada como a primeira aplicação de longa distância de um trem de levitação magnética após a reunificação . Depois que o planejamento foi interrompido, a espinha dorsal do transporte público na região metropolitana de Reno-Ruhr seria construída como um metrô rápido ou o Munich Transrapid como um ônibus para o aeroporto usando a tecnologia de levitação magnética. Esses planos também foram abandonados posteriormente. Outros projetos de longo curso, como Hamburgo-Bremen-Holanda, ainda não foram além do nível das ideias.

Sistema de transporte Bögl

Em Sengenthal, no Palatinado Superior, a empresa Max Bögl opera uma pista de teste de levitação magnética com 800 metros de comprimento ao lado do B299 desde 2016. O sistema de transporte Bögl (TSB) foi projetado para velocidades de até 150 km / h. Em contraste com o Transrapid, a rota inclui o veículo. Uma pista de teste de 3,5 quilômetros está planejada em Chengdu (China).

Suíça

O consórcio SwissRapide está planejando e desenvolvendo um trem de levitação magnética para a Suíça . Como pioneira entre os principais projetos de infraestrutura, é em grande parte ou mesmo totalmente financiada por investidores privados. A longo prazo, o SwissRapide Express abrirá a área entre Genebra e St. Gallen e integrará as cidades de Lucerna e Basileia . Os primeiros projetos incluem as rotas Bern - Zurique , Lausanne - Genebra e Zurique - Winterthur . A rota entre Lausanne e Genebra é a primeira a ser implementada. O SwissRapide Express é baseado na tecnologia Transrapid maglev que está em uso em Xangai desde 2004 ( Transrapid Shanghai ).

Um projeto futuro ambicioso anterior foi Swissmetro , uma rede de cidades para a Suíça. A Swiss Metro AG teve uma visão, uma levitação magnética subterrânea em um tubo de vácuo parcial para operar e, portanto, conectar os mais importantes centros de cidades e aeroportos suíços. Primeiro, foi discutida uma rota entre Lausanne e Genebra . Outras rotas possíveis seriam Basileia - Zurique e extensões de seus aeroportos ou Genebra - Lyon . Swissmetro falhou por causa do financiamento.

O trem Linimo avança para a estação Fujigaoka.

Japão

A pesquisa sobre os trens maglev está em andamento no Japão desde 1962 . Nesse ínterim, dois sistemas foram desenvolvidos: o JR-Maglev ou Chūō-Shinkansen (acionamento do estator longo, velocidade máxima de operação 500 km / h), que levita eletrodinamicamente em ímãs supercondutores , e o HSST levitando eletromagneticamente (acionamento do estator curto, máximo velocidade de operação de aproximadamente 100 km / h).

Com o Chūō-Shinkansen realiza -se a rota Tóquio - Nagoya - Osaka ; a pista de teste existente de 42,8 km na prefeitura de Yamanashi faz parte da seção em construção entre Tóquio e Nagoya.

O HSST opera sob o nome de Linimo desde março de 2005 em uma linha de transporte local de nove quilômetros como parte da Expo 2005 a leste de Nagoya e transportou dez milhões de passageiros em julho de 2005 .

China

Transrapid Shanghai

Transrapid em Xangai: A imagem mostra o ponto de transferência na rota que consiste em quatro interruptores de baixa velocidade em frente à estação Long Yang Road.

No início de 2004, a operação regular do Transrapid Shanghai começou como o veículo de pista mais rápido do mundo de acordo com o cronograma para conectar o Aeroporto de Pudong . É um sistema de levitação eletromagnética (EMS) sem contato com um motor linear de estator longo síncrono sem contato .

Com base na joint venture Transrapid, o desenvolvimento de seu próprio trem de levitação magnética foi oficialmente iniciado em 2002. Na época, a linha de alta velocidade Guangzhou - Shenzhen - Hong Kong ainda estava em fase de planejamento, e uma realização como um trem de levitação magnética foi discutida por vários anos. No entanto, uma comparação do sistema por uma comissão em 2003 revelou que não apenas o tempo de construção era mais longo e os custos de investimento mais elevados, mas possivelmente também os custos de operação e manutenção. Com isso o plano foi abandonado.

Em 2004, uma pista de teste de três quilômetros foi construída no Campus Jiading da Universidade de Tongji em Xangai , parcialmente com longos estatores da Linha Pudong, e em 2006 um veículo com ímãs permanentes foi testado nela, um veículo adequado para o tráfego local. Este desenvolvimento não foi uma competição para o consórcio Transrapid, que na época ainda esperava receber o pedido no valor de cerca de 4 bilhões de euros para a extensão planejada da linha em Xangai em 200 km até Hangzhou . Mas em 2008 este projeto também falhou devido ao aumento das estimativas de custo, aumento da velocidade dos trens convencionais e aumento da resistência de vizinhos que temiam a fumaça eletrolítica.

O Changsha Maglev Express opera entre a cidade de Changsha e seu aeroporto desde 2016 .

A terceira linha comercial Transrapid na China foi inaugurada em 30 de dezembro de 2017 no oeste de Pequim, onde se conecta como S1 entre Jinanqiao e Shichang 7 paradas com um máximo de 105 km / h.

Pesquisadores da Universidade de Chengdu desenvolveram ainda mais a tecnologia e apresentaram o protótipo de um “super maglev” no início de 2021. A velocidade máxima do novo modelo deve ser de 620 km / h. De acordo com relatos da mídia, as autoridades na China estão planejando duas rotas em que os novos veículos irão operar. Esta é uma rota entre Xangai e Guangzhou (ao norte de Hong Kong). O tempo de viagem deve ser de duas horas e meia. A segunda conexão será construída entre Pequim e Guangzhou (aproximadamente 2.000 km). O tempo de viagem seria de 3,5 horas. As duas rotas devem entrar em operação em 2030.

União Soviética

Veículo experimental soviético ТП-01, construído em 1979, peso do veículo 12,0 t, comprimento do veículo 9 m

Na década de 1970, o desenvolvimento de um trem de levitação magnética avançou na União Soviética. Um acionamento por um motor linear foi usado , enquanto o estado de levitação deveria ser alcançado com ímãs permanentes . A principal razão para o uso de ímãs permanentes é que eles podem criar um campo flutuante sem qualquer suprimento de energia adicional. Naquela época, um alimentador para os aeroportos de Moscou já estava sendo discutido como uma rota possível, como uma alternativa ao metrô planejado em Alma-Ata no SSR do Cazaquistão . O conhecimento adquirido durante as viagens com um protótipo já totalmente equipado ТП-01 em uma rota de teste de 200 metros, no entanto, fez com que os projetistas duvidassem da usabilidade dos ímãs permanentes.

Protótipo soviético ТП-05, construído em 1986, peso do veículo 18,0 t, percurso de 850 m

Como resultado, foi tomada a decisão de desenvolver ainda mais o trem de levitação magnética em favor de uma construção com um sistema de levitação eletromagnética . O acionamento ainda deve ser feito com um motor linear. Um protótipo correspondente ТП-05 com 18 assentos foi desenvolvido e construído desde o início dos anos 1980. A cabine é construída em alumínio e originalmente tinha dois suportes de controle. ТП-05 foi testado em uma pista de teste de 850 metros de comprimento. O uso de uma versão mais longa com 64 assentos como alimentador do aeroporto de Moscou-Sheremetyevo já estava planejado quando o colapso da economia do estado soviético durante a perestroika encerrou abruptamente o projeto já muito avançado.

Vagão de transporte de mercadorias para trem de levitação magnética com eletroímãs, motor linear, ano de construção 2005, carga máx. 30 t

O protótipo ainda está em Ramenskoye (Moscou Oblast) nas instalações da empresa ОАО ИНЦ «ТЭМП», que continuou o desenvolvimento de trens de levitação magnética para o transporte de mercadorias em condições do setor privado. Um sistema de transporte de mercadorias com capacidade de carga de 30 toneladas para componentes da casa foi implementado em Rostov-on-Don .

Desenvolvimento dos registros de velocidade em test drives

desenvolvimento

• O consórcio da empresa sul-coreana Rotem desenvolveu um trem de levitação magnética local para velocidades de até 110 km / h, com o qual uma linha de metrô ligeiro seria implementada por volta de 2005. Em 26 de setembro de 2010, a cerimônia de inauguração do Aeroporto Maglev de Incheon aconteceu no Aeroporto de Seul-Incheon com um trecho de 6,1 quilômetros. A conclusão da linha estava prevista para 2012 e ocorreu em 2016.
• Na TU Dresden , um conceito está sendo desenvolvido sob o nome SupraTrans que é baseado na levitação magnética de um supercondutor no campo de um ímã permanente . Com supercondutores de alta temperatura , a necessidade de energia para levitação deve diminuir.
• Os sistemas de trem de levitação magnética também são discutidos repetidamente como auxiliares de partida para veículos espaciais, por meio dos quais tal trem, que carrega um foguete, deve ser construído em uma montanha íngreme ou um enorme salto de esqui deve ser construído.
• Em maio de 1998, pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory em Berkeley (Califórnia), como um subproduto do armazenamento de energia do volante acionado por prioridade, projetaram um sistema maglev inteiramente novo Inductrack antes daquele por passivo em Halbach arranjado ímãs permanentes em temperatura ambiente feitos de novas ligas são caracterizadas e, portanto, muito mais baratas, mais eficientes em termos de energia e mais econômicas do que todos os outros sistemas de levitação magnética. Quando o trem está em movimento, seu movimento induz um campo magnético repelente e paira sobre os trilhos. Como o EDS JR-Maglev , o Inductrack deve ser equipado com rodas auxiliares e, por exemplo, acionado por uma hélice ou, no Inductrack II desenvolvido posteriormente com uma matriz Halbach dupla, por impulsos eletromagnéticos. Posteriormente, esse sistema deve permitir não apenas trens de levitação magnética mais econômicos, mas também dispositivos de lançamento de foguetes com redução de custos. Estudos da NASA mostram que acelerando um grande foguete com a ajuda de um inductrack desenvolvido para Mach  0,8, aproximadamente 30-40% do combustível do foguete poderia ser economizado e a carga útil aumentada ou o foguete reduzido de acordo.

Sistemas executados

Alemanha

• Transrapid 05 : Construído em 1979 para a Exposição Internacional de Transporte em Hamburgo, de Heiligengeistfeld ao centro de exposições, desmontado novamente após o fim do IVA
• M-Bahn : construído em Berlim Ocidental em 1983 , desmontado em 1992 após a queda do Muro para que as seções leste e oeste da linha U2 pudessem ser reconectadas
• Instalação de teste Transrapid Emsland : comissionada em Lathen em 1984 , finalmente fechada em 2011
• Supratrans: dois lugares com supercondutores de alta temperatura que conduzem na pista de testes de 80 m de Dresden com ímãs permanentes.

Internacional

Hyundai Rotem Maglev Railway em Daejeon

• Transrapid Xangai , China
• Teste de pista em Miyazaki / Japão
• Pista de teste em Yamanashi / Japão, consulte JR-Maglev
• Teste de trilha da Universidade de Tongji , Campus Jiading, Xangai / China, consulte CM1 Dolphin
• Changsha Maglev Express , China (2016)
• Pista de teste Taeduk / Coreia do Sul
• Linimo / Japão para Expo 2005
• Movimentação de pessoas no campus da Old Dominion University , Virgínia / EUA
• Movimentação de pessoas entre o Daejeon Expo Park e o National Science Museum (Coreia) , Coreia do Sul
• Aeroporto de Incheon Maglev , Coreia do Sul (2016)
• Beijing Daitai Line S1 , China (2014)

Diversos

Infraestrutura e vagões exigem um do outro quando o assunto é propulsão, por isso o fabricante do veículo normalmente também fornece a infraestrutura. Isso pode dificultar a concorrência entre diferentes fabricantes de veículos na mesma infraestrutura.

Veja também

• Transrapid
• Hyperloop

literatura

• Richard D. Thornton: Efficient and Affordable Maglev Opportunities in the United States , Proc. IEEE, 97, 2009 doi : 10.1109 / JPROC.2009.2030251 , ( online ; PDF; 1,3 MB)
• Rainer Schach, Peter Jehle, René Naumann: Transrapid e ferrovia de alta velocidade sobre rodas . Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-28334-X
• Johannes Klühspies: Aspectos futuros da mobilidade europeia: Perspectivas e limites de uma inovação das tecnologias maglev . Habilitation thesis ad Univ. Leipzig 2008, ISBN 3-940685-00-3

Links da web

Wikcionário: trem de levitação magnética  - explicações de significados, origens de palavras, sinônimos, traduções

• Site de notícias e informações Maglev
• Site do International Maglev Board
• Texto da Lei Geral Maglev

Evidência individual