Автовокзал Орск

принцип работы, испытания. Поезд будущего

Учёные уже давно сделали вывод, что для увеличения скорости движения любого транспортного средства, необходимо максимально подавить силу трения. По такому принципу летают космические корабли, которые без сопротивления окружающей среды могут путешествовать в космосе очень долго. Именно эта особенность лежит в основе проекта, известного как «вакуумный поезд будущего».

Самые быстрые поезда

Наивысшим достижением учёных в области скоростного наземного движения, по состоянию на сегодняшний день считается магнитная левитация. Поезда на магнитной подушке были опробованы в Японии, Англии и Германии ещё в семидесятых годах прошлого века. В настоящее время такой вид транспорта успешно эксплуатируется во многих государствах. В данном случае за счёт минимизации трения обеспечиваются скорости в пределах 500 км/ч. Более того, такой подвижной состав отличается высокой экономичностью, экологической чистотой и низким уровнем шума. Вместе с этим следует отметить тот факт, что увеличение скорости движения влечёт за собой рост аэродинамического сопротивления. Учёные предлагают по аналогичному подходу создать вакуумный поезд. Принцип его работы заключается в том, что трасса должна проходить внутри трубы с откачанным воздухом, поэтому все силы сопротивления исключаются.

Возникновение идеи вакуумного транспорта

Концепция строительства трансатлантического грузопровода для доставки товаров из Европы в Америку и в обратном направлении впервые появилась в США ещё в шестидесятых годах прошлого века. По задумке, планировалось построить в океане трубу на глубине полукилометра, перевозки внутри которой осуществлялись бы за счёт составов, перемещающихся на магнитной подушке. Только в 1999 году американский инженер Дэриел Остер сумел получить патент на вакуумно-трубопроводные технологии транспорта, что дало новый толчок их развитию.

Проект Остера

По задумке Остера, трасса должна представлять собой две надземных трубы (для движения в разные стороны), диаметр каждой из которых составляет 150 см. Предполагается, что внутри будут скользить транспортные капсулы на магнитной подвеске. Их диаметр составит 130 см, а длина – 490 см. В вагончике смогут одновременно перемещаться шесть пассажиров с грузом общим весом до 370 кг.

Двигатель для вакуумного поезда Остера будет состоять из первичного (снабжённая обмотками труба трассы) и вторичного (сам корпус капсулы из ферромагнитного сплава) элементов. Минимальный зазор между ними позволяет использовать асинхронный линейный мотор. В самом вагончике понадобиться установить лишь электродинамическую подвеску для обеспечения магнитной левитации, систему регенерации воздуха, сидения и миниатюрные аккумуляторы, предназначенные для виртуальных окон и телевизоров. Поскольку движение капсулы будет происходить практически без сопротивления, значительная часть затраченной на разгон энергия может возвращаться во время торможения. Главная загвоздка в воплощении в реальность этого проекта заключается в том, что поезд в вакуумной трубе должен двигаться по идеально прямой трассе. В противном случае электромагнитам придётся компенсировать центробежную силу на поворотах.

Швейцарский проект

Нечто подобное инженеры из Швейцарии начали разрабатывать ещё в 1974 году. Их проект вошёл в историю под названием Swissmetro. По задумке, капсулы на магнитной подушке должны были курсировать со скоростью, составляющей до 500 км/ч. Швейцарский вакуумный поезд будущего проектировался с целью соединить главные города государства (Берн, Цюрих, Женеву, Лозанну и Базель). В данном случае планировалось использовать трубы диаметром 180 см и восьмиместный вагон для перевозки пассажиров. На сегодняшний день сложно судить о прочих характеристиках, поскольку проект так и не был проработан до конца. В 2009 году правительство страны отказалось от этой идеи.

Английский поезд будущего

Британские инженеры в 2002 году вернулись к проекту создания вакуумного поезда. Их планы являются просто грандиозными, ведь изобретатели намерены создать сеть, что заменит железнодорожный и автомобильный транспорт. Для этого необходимо построить целую паутину труб по всей стране. При этом капсулы будут рассчитаны максимум на двух пассажиров, расположенных в положении лёжа. В отличие от предыдущих проектов, здесь подвижной состав должен передвигаться по рельсам на скорости до 420 км/ч. Расположенные на тележках электродвигатели будут питаться от контактного рельса. Главный недостаток, который имеет английский вакуумный поезд, по словам разработчиков, связан с большими затратами энергии на перевозку одного пассажира, по сравнению с предыдущими проектами. С другой стороны, его основное преимущество заключается в сравнительно невысокой стоимости сооружения транспортной сети.

Проект Hyperloop

Перспективнее всего выглядит проект поезда будущего, который называется Hyperloop. Идею его создания в 2012 году предложил американский миллиардер Элон Маск. Изначально о проекте говорили как о пятом виде транспорта, но дальше обсуждений на телевидении дело не доходило. После того как стало известно о планах правительства построить скоростную железнодорожную ветку между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско, бизнесмен взялся за реализацию своей концепции. Проект Hyperloop представляет собой наземный трубопровод, в котором вакуумный поезд может перемещаться со скоростью, составляющей от 400 до 1220 км/ч. В августе 2013 года идея была официально представлена широкой публике в презентации на 58 страниц.

Принцип работы

Главная идея проекта Hyperloop заключается в максимальной дешевизне создания транспортной сети из труб и дальнейшей эксплуатации. В связи с этим в её основу легла именно такая модель, как вакуумный поезд. В США, по словам изобретателя, необходимо построить сеть закрытых параллельных трасс, которые будут соединяться в конечных точках маршрутов. Для создания в них вакуума и его поддержания, достаточно стальных труб толщиной 25 мм и насосов с невысокой мощностью. Внутри них Элон Маск предлагает запустить капсулы длиной до 30 метров. Первыми бизнесмен хочет соединить между собой Сан-Франциско и Лос-Анджелес.

По словам разработчика, создать абсолютный вакуум в трубах не получится. В связи с этим воздушные массы будут направляться под днище подвижного состава через специальные сопла в его носовой части. Это позволит создать воздушную подушку и сэкономить значительные средства, необходимые на реализацию электромагнита. Для подзарядки двигателя, за счёт которого капсула будет приводиться в движение, через каждые 110 км на полу трубы будет установлен алюминиевый рельс длиной 15 метров.

Варианты функционирования системы

В презентации рассматривается пассажирский и пассажиро-грузовой вариант системы. В первом случае предлагается построить трубу диаметром 2,23 м. Курсирующий внутри вакуумный поезд сможет за одну поездку перевозить до 28 пассажиров. Второй вариант предусматривает использование трубопровода, диаметр которого составляет 3,3 м. В этом случае в каждой капсуле можно будет дополнительно перевозить по три автомобиля. Следует отметить, что по проекту Элона Маска отправление поездов будет осуществляться каждые полминуты.

Экономическая эффективность и испытания

Проект Hyperloop можно назвать очень эффективным. Разработчики намерены полностью удовлетворить его потребности за счёт солнечной и ветровой энергии. Весь её излишек они планируют продавать, зарабатывая на этом около 25 миллионов долларов ежегодно. По словам Элона Маска, стоимость проезда в одну сторону должна будет составлять примерно 20 долларов. В таком случае проект окупится уже через двадцать лет.

Первые испытания вакуумного поезда состоялись в мае 2016 года. С этой целью в пустыне неподалёку от Лас-Вегаса был построен специальный тестовый участок. Тележка при помощи электромагнитов сначала разогналась до отметки в 180 км/ч, после чего постепенно остановилась.

Безопасность

Особо тщательно разработчики отнеслись к безопасности. Движение капсулы никак не скажется на комфорте пассажиров. По ощущению её разгон не будет отличаться от пробежки самолёта перед взлётом, а дальше – тихое скольжение и никакой турбулентности. Элон Маск утверждает, что вакуумный поезд не может сойти с рельсов или упасть с высоты, поэтому его следует рассматривать как один из самых безопасных видов транспорта. На случай возникновения перебоев с электроэнергией в капсуле предусмотрены аккумуляторы, питания которых хватит для жизнеобеспечения пассажиров на протяжении 45 минут, другими словами – на весь маршрут. В конце концов, большинство людей очень спокойно относятся к путешествиям на авиалайнерах, несмотря на то что средства спасения в случае катастрофы в них являются весьма сомнительными.

Завершение

Создание вакуумного поезда, вне всякого сомнения, требует огромных финансовых затрат. Помимо этого, перед реализацией проекта необходимо решить еще далеко не одну техническую задачу. Однако в наше время, с учётом постоянного развития технологий, возможность осуществления этой затеи выглядит уже не так туманно, как несколько десятков лет назад. В связи с этим не стоит удивляться, когда в скором времени для транспортировки пассажиров и грузов начнут использоваться поезда, являющиеся более скоростными, чем современные сверхзвуковые самолёты.

fb.ru

Как работает железная дорога? | Мир вокруг нас

Более двадцати лет уже, как Союз развалился. А общая железнодорожная сеть осталась. Не только одинаковая колея, одинаковые стандарты, общие компьютерные программы, ещё и высший руководящий орган — Центральный совет по железнодорожному транспорту стран СНГ и Балтии.

В эти двадцать с лишним лет государства — бывшие союзные республики — старались на своих железных дорогах модернизировать технические средства и проводить безумные эксперименты. Кому в какой степени что удалось — по-разному. Но принципы организации движения поездов гораздо в меньшей степени подвержены внешним влияниям, чем, скажем, закон всемирного тяготения. Никуда не денешься. Если кто чего нового и придумал в организации работы — то всё равно в тех же рамках, вариации на тему.

Это всё о том, почему у меня есть моральное право рассказ о железке латвийской спроецировать на всю сеть.

Впрочем, тут как-то коллега скачал штатовский тренажёр поездного диспетчера — всё понятно интуитивно, можно развлекаться, пояснений не читая. Но так далеко заглядывать не будем. Фото: MichaelGaida, pixabay.com

У большинства людей, клану не принадлежащих, словосочетание «железная дорога» чаще всего вызывает ассоциации с пассажирским поездом, электричкой или скорым дальним. Ну, да, вообще-то, конечно, на самом деле, это где-то всё-таки тоже железная дорога. Даже более того, я считаю не вполне корректной привычку некоторых руководителей посмотреть на график, весь испещрённый красными линиями пассажирских, и сказать: «Поездов нет».

Первый аспект — финансовый. За пассажирские поезда кто-то должен платить. Варианта три — пассажиры, государство, железная дорога.

Первый вариант на просторах бывшего Союза не катит. Вот в Юнайтед Кингдоме заплатил восемь паундов (двенадцать долларов) за сорокаминутную поездку — считай, дёшево отделался. И то впечатление такое, что ценами на билеты они только отбивают себестоимость, а доход получают продажей в поездах кофе и булочек. У знакомой вопрос возник — как добраться от Милана до Рима. Сайт с расписанием нашёл — всё отлично, поезда ходят, три с половиной часа дороги. И сотня евро с человека.

При СССР за пассажирские поезда платила железная дорога. В Латвии это ещё долго продолжалось по инерции — был даже период, когда на содержание пассажирских поездов у нас деньги из зарплаты высчитывали, десять процентов. Теперь расходы взяло на себя государство. Где ему, бедному, деньги на это добыть? Легко — забрать большую часть прибыли у той же железной дороги. Фото: Depositphotos

Железнодорожники — люди не корыстные. Но есть и другой аспект.

По дефолту пассажирские поезда ходят по графику (расписанию). Конечно, когда что-то случается, нужно обладать многими знаниями и умениями, чтобы и безопасность движения соблюсти, и поезда пропустить с минимальными задержками. Чтобы обеспечить нагон опаздывающему скорому поезду, нужна интуиция.

Но настоящего искусства здесь нет.

Для грузовых поездов тоже расписание составляется — каждый год. А ситуация меняется ежедневно. В одном направлении поток грузов возрастает до запредельных величин, в другом падает до минимума. То грузовых поездов меньше, чем графиком предусмотрено, то больше. Если поездов меньше, то ещё так-сяк, хотя и в этом случае пропускать их по расписанию просто некорректно. Если получается превышение, да ещё на интенсивном направлении, приходится думать о том, как их просунуть больше, чем это теоретически возможно.

Можно, конечно, лишние поезда просто не отправлять. Не отправлять день, другой, третий. Потом ваша техническая станция будет полностью парализована и вообще не сможет работать. Вообще-то, она уже в первый день начнёт прибывающие поезда придерживать по неприёму. А на третий доберётся до заколдованного круга. Чтобы прибывающий поезд принять — надо отправить свой, чтобы отправить свой — нужен тепловоз. А тепловоз стоит на подходе с непринятым поездом.

Если такую ситуацию не просечь заблаговременно, то техническую станцию, а вместе с ней и всю железную дорогу потом придётся спасать. Процесс это трудный, болезненный, сопровождаемый жертвоприношениями, иногда на недели растягивается. Фото: RitaE, pixabay.com

Так что лучше все поезда отправлять по мере их формирования. Если это невозможно теоретически, надо придумать что-то, в рамки обыденного сознания не укладывающееся. Арифметика при этом используется, но тоже с оговорками. 2 Х 2 — в идеальном случае — 3,8, но может получиться и 5, считаем, что 4,3. А вот высшая математика не катит ни разу — уравнения с двенадцатью неизвестными она решить всё равно не поможет.

Откуда же берутся все эти неравномерности, подозрительные вероятности и другие осложняющие жизнь факторы, из-за которых всё здание заумных расчётов оказывается построенным на песке?

Причина основная и главная, хотя и не единственная. Поезда, они из воздушного пространства не образуются. Поезда делаются (изготовляются), как это ни странно звучит, из вагонов. Что касается пассажирских поездов, то вагоны, их составляющие, ходят себе туда и обратно, это полегче. Конечно, бывает, нужно по какой-то причине данный вагон исключить из поезда, или заменить, или добавить. Но в этом деле есть некоторая стабильность.

Поезда грузовые делаются из вагонов, которые погружены в данном направлении или, наоборот, выгружены, и надо их вернуть к месту погрузки в порожнем состоянии. Будут данные вагоны погружены или выгружены, когда точно и в каком количестве, толком не знают даже те, кто их грузит/выгружает. «Может быть, скорее всего, существует вероятность» — понятия, служащие основой для дальнейших точных расчётов. На них основываясь, составляется план работы на ближайшие полсуток, производится пересылка локомотивов, вызываются на работу локомотивные бригады. Не перестаю удивляться, но реализация прогнозов — процентов девяносто.

Фото: 44833, pixabay.com

Это собственная погрузка/выгрузка. Но и поступление поездов с соседних дорог — тоже величина не особо известная. Эти поезда вроде бы уже давно сформированы, имеются в наличии и в природе существуют. Но, пока они доберутся до стыка (границы), случиться может всякое. Тепловозы ломаются, устройства сигнализации выходят из строя, таможенники свирепствуют. Большинство этих факторов продвижение поездов замедляют, но бывает, как ни странно, что и ускоряют. В значительной мере на то, как поезда пойдут, влияет такая сила, как личные качества работающего в данную смену поездного диспетчера, это само собой.

Из всего этого виртуала надо вычленить тенденции, спрогнозировать, чем такое развитие событий может закончиться. Потом решить, поездам какого направления нужно особое внимание, какие, авось, сами как-нибудь доберутся до места назначения, а какими можно вообще пожертвовать.

Даже если всё это сделано на высшем уровне, всё равно точно так не получится никогда. Тоже тепловозы ломаются, устройства из строя выходят, злоумышленники злодействуют, да и вообще — разгильдяйство одного человека из сотни, движение обеспечивающей, может всю картину испортить. Остаётся только верить в счастливую звезду и возможность всех этих неприятностей в голове держать.

И. И. Левитан, «Поезд в пути», 1890-е гг.
Источник: artchive.ru

Но бывает и так, нечасто, к сожалению, что планеты должным образом расположатся, и выйдет всё даже лучше, чем это можно было себе представить. Сказать бы, что дело тут не в планетах, а в людях, но многие признаются, да и по собственному опыту знаю: одну смену всё идёт через пень-колоду, другую — как по маслу.

Короткий ответ на вынесенный в заголовок вопрос: некоторая сумма базовых знаний, немножко расчётов, парочка гениальных идей, вера в удачу и много-много интуиции. Плюс Святой Дух Авантюризма, конечно.

Не пугайтесь, насчёт Святого духа — это я о планировании поездной работы, а не о безопасности движения. Там принципы немножко другие.

shkolazhizni.ru

Поезда на магнитных подушках — это транспорт будущего? Как работает поезд на магнитной подушке?

Уже более двухсот лет прошло с того момента, когда человечество изобрело первые паровозы. Однако до сих пор железнодорожный наземный транспорт, перевозящий пассажиров и тяжеловесные грузы при помощи силы электричества и дизельного топлива, весьма распространен.

Стоит сказать о том, что все эти годы инженеры-изобретатели активно работали над созданием альтернативных способов перемещения. Результатом их труда стали поезда на магнитных подушках.

История появления

Сама идея создать поезда на магнитных подушках активно разрабатывалась еще в начале двадцатого века. Однако воплотить данный проект в то время по ряду причин так и не удалось. К изготовлению подобного поезда приступили лишь в 1969 г. Именно тогда на территории ФРГ начали укладывать магнитную трассу, по которой должно было пройти новое транспортное средство, которое впоследствии назвали так: поезд-маглев. Запущено оно было в 1971 г. По магнитной трассе прошел первый поезд-маглев, который назывался «Трансрапид-02».

Интересен тот факт, что немецкие инженеры изготавливали альтернативное транспортное средство на основании тех записей, которые оставил ученый Герман Кемпер, еще в 1934 г. получивший патент, подтверждавший изобретение магнитоплана.

«Трансрапид-02» сложно назвать очень быстрым. Он мог перемещаться с максимальной скоростью в 90 километров в час. Низкой была и его вместимость – всего четыре человека.

В 1979 г. создали более усовершенствованную модель маглева. Этот поезд, носящий название «Трансрапид-05», мог перевозить уже шестьдесят восемь пассажиров. Перемещался он по линии, расположенной в городе Гамбурге, протяженность которой составляла 908 метров. Максимальная скорость, которую развивал этот поезд, была равна семидесяти пяти километрам в час.

В том же 1979 г. в Японии была выпущена другая модель маглева. Ее назвали «МЛ-500». Японский поезд на магнитной подушке развивал скорость до пятисот семнадцати километров в час.

Конкурентоспособность

Скорость, которую могут развить поезда на магнитных подушках, можно сравнить со скоростью самолетов. В связи с этим данный вид транспорта может стать серьезным конкурентом тем воздушным авиалиниям, которые работают на расстоянии до тысячи километров. Повсеместному применению маглевов препятствует тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. А это требует крупных вложений капитала. Считается также, что создаваемое для маглевов магнитное поле способно негативно влиять на организм человека, что отрицательно скажется на здоровье машиниста и жителей регионов, находящихся неподалеку от такой трассы.

Принцип работы

Поезда на магнитных подушках представляют собой особую разновидность транспорта. Во время движения маглев словно парит над железнодорожным полотном, не касаясь его. Это происходит по той причине, что транспортное средство управляется силой искусственно созданного магнитного поля. Во время движения маглева отсутствует трение. Тормозящей силой при этом является аэродинамическое сопротивление.

Как же это работает? О том, какими базовыми свойствами обладают магниты, каждому из нас известно из уроков физики шестого класса. Если два магнита поднести друг к другу северными полюсами, то они будут отталкиваться. Создается так называемая магнитная подушка. При соединении различных полюсов магниты притянутся друг к другу. Этот довольно простой принцип и лежит в основе движения поезда-маглева, который буквально скользит по воздуху на незначительном расстоянии от рельсов.

В настоящее время уже разработано две технологии, при помощи которых приводится в действие магнитная подушка или подвес. Третья является экспериментальной и существует только на бумаге.

Электромагнитный подвес

Эта технология носит название EMS. В ее основе лежит сила электромагнитного поля, изменяющаяся во времени. Она и вызывает левитацию (подъем в воздухе) маглева. Для движения поезда в данном случае необходимы Т-образные рельсы, которые выполняются из проводника (как правило, из металла). Этим работа системы похожа на обычную железную дорогу. Однако в поезде вместо колесных пар установлены опорные и направляющие магниты. Их располагают параллельно ферромагнитным статорам, находящимся по краю Т-образного полотна.

Основным недостатком технологии EMS является необходимость контроля над расстоянием между статором и магнитами. И это при том, что оно зависит от множества факторов, в том числе и от непостоянной природы электромагнитного взаимодействия. Для того чтобы избежать внезапной остановки поезда, на нем устанавливаются специальные батареи. Они способны подзаряжать линейные генераторы, встроенные в опорные магниты, и тем самым достаточно долго поддерживать процесс левитации.

Торможение поездов, созданных на базе технологии EMS, осуществляет синхронный линейный двигатель низкого ускорения. Он представлен опорными магнитами, а также дорожным полотном, над которым парит маглев. Скорость и тягу состава можно регулировать изменением частоты и силы создаваемого переменного тока. Для замедления хода достаточно изменить направление магнитных волн.

Электродинамический подвес

Существует технология, при которой движение маглева происходит при взаимодействии двух полей. Одно из них создается в полотне магистрали, а второе – на борту состава. Эта технология получила название EDS. На ее базе построен японский поезд на магнитной подушке JR–Maglev.

Такая система имеет некоторые отличия от EMS, где применяются обычные магниты, к которым от катушек подводится электрический ток только при подаче питания.

Технология EDS подразумевает постоянное поступление электричества. Это происходит даже в том случае, если источник питания отключен. В катушках такой системы установлено криогенное охлаждение, позволяющее экономить значительные объемы электроэнергии.

Преимущества и недостатки технологии EDS

Положительной стороной системы, работающей на электродинамическом подвесе, является ее стабильность. Даже незначительное сокращение или увеличение расстояния между магнитами и полотном регулируется силами отталкивания и притяжения. Это позволяет системе находиться в неизменном состоянии. При данной технологии отсутствует необходимость в установке электроники для контроля. Не нужны и приборы для регулировки расстояния между полотном и магнитами.

Технология EDS имеет некоторые недостатки. Так, сила, достаточная для левитации состава, может возникнуть только на большой скорости. Именно поэтому маглевы оснащают колесами. Они обеспечивают их движение при скорости до ста километров в час. Еще одним недостатком данной технологии является сила трения, возникающая в задней и передней части отталкивающих магнитов при низком значении скорости.

Из-за сильного магнитного поля в секции, предназначенной для пассажиров, необходима установка специальной защиты. В противном случае человеку с электронным стимулятором сердца путешествовать запрещено. Защита нужна и для магнитных носителей информации (кредитных карточек и HDD).

Разрабатываемая технология

Третьей системой, которая в настоящее время существует лишь на бумаге, является использование в варианте EDS постоянных магнитов, которые для активации не нуждаются в подаче энергии. Еще совсем недавно считалось, что это невозможно. Исследователи полагали, что у постоянных магнитов нет такой силы, которая способна вызвать левитацию поезда. Однако этой проблемы удалось избежать. Для ее решения магниты поместили в «массив Хальбаха». Подобное расположение приводит к созданию магнитного поля не под массивом, а над ним. Это способствует поддержанию левитации состава даже на скорости около пяти километров в час.

Практической реализации данный проект пока не получил. Это объясняется высокой стоимостью массивов, выполненных из постоянных магнитов.

Достоинства маглевов

Наиболее привлекательной стороной поездов на магнитной подушке является перспектива достижения ими высоких скоростей, которые позволят маглевам в будущем конкурировать даже с реактивными самолетами. Данный вид транспорта довольно экономичен по уровню потребляемой электроэнергии. Невелики расходы и на его эксплуатацию. Это становится возможным в связи с отсутствием трения. Радует и низкий шум маглевов, что положительно скажется на экологической обстановке.

Недостатки

Отрицательной стороной маглевов является слишком большая сумма, необходимая для их создания. Высоки расходы и на обслуживание колеи. Кроме того, для рассмотренного вида транспорта требуется сложная система путей и сверхточные приборы, контролирующие расстояние между полотном и магнитами.

В столице Германии в 1980 годах состоялось открытие первой системы типа маглев под названием M-Bahn. Длина полотна составляла 1,6 км. Поезд на магнитной подушке курсировал между тремя станциями метро по выходным дням. Проезд для пассажиров был бесплатным. После падения Берлинской стены население города увеличилось практически вдвое. Потребовалось создание транспортных сетей, обладающих возможностью обеспечения высокого пассажиропотока. Именно поэтому в 1991 г. магнитное полотно было демонтировано, а на его месте началось строительство метро.

Бирмингем

В этом германском городе низкоскоростной маглев соединял с 1984 по 1995 гг. аэропорт и железнодорожную станцию. Длина магнитного пути составляла всего 600 м.

Дорога проработала десять лет и была закрыта в связи с многочисленными жалобами пассажиров на существующие неудобства. Впоследствии монорельсовый транспорт заменил маглев на этом участке.

Шанхай

Первая магнитная дорога в Берлине была построена немецкой компанией Transrapid. Неудача проекта не отпугнула разработчиков. Они продолжили свои исследования и получили заказ от китайского правительства, которое решило возвести в стране трассу-маглев. Шанхай и аэропорт «Пудун» связал этот высокоскоростной (до 450 км/ч) путь.
Дорогу длиной в 30 км открыли в 2002 г. В планах на будущее – ее продление до 175 км.

Япония

В этой стране в 2005 г. прошла выставка Expo-2005. К ее открытию была введена в эксплуатацию магнитная трасса длиной 9 км. На линии располагается девять станций. Маглев обслуживает территорию, которая прилегает к месту проведения выставки.

Маглевы считаются транспортом будущего. Уже в 2025 г. планируется открыть новую сверхскоростную трассу в такой стране, как Япония. Поезд на магнитной подушке будет перевозить пассажиров из Токио в один из районов центральной части острова. Его скорость составит 500 км/ч. Для реализации проекта понадобится около сорока пяти миллиардов долларов.

Россия

Создание высокоскоростного поезда планируется и РЖД. К 2030 г. маглев в России соединит Москву и Владивосток. Путь в 9300 км пассажиры преодолеют за 20 часов. Скорость поезда на магнитной подушке будет доходить до пятисот километров в час.

fb.ru

Поезд на магнитной подушке

Zoom-презентация: http://zoom.pspu.ru/presentations/145

1. Назначение

Поезд на магнитной подушке или маглев (от англ. magnetic levitation, т.е. «maglev» — магнитоплан) – это поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами, предназначенный для перевозки людей (рис. 1). Относиться к технике пассажирского транспорта. В отличие от традиционных поездов, в процессе движения он не касается поверхности рельса [2.1].

Рис. 1. Шанхайский поезд на магнитной подушке «Трансрапид» (технология EMS) [2.1]

2. Основные части (устройство) и их назначение

Существуют разные технологические решения в разработке данной конструкции (см. п.6). Рассмотрим принцип действия магнитной подушки поезда «Трансрапид» на электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS) (рис. 2).

Электронно-управляемые электромагниты (1) прикреплены к металлической «юбке» каждого вагона. Они взаимодействуют с магнитами на нижней стороне специального рельса (2), в результате чего поезд зависает над рельсом. Другие магниты обеспечивают боковое выравнивание. Вдоль пути уложена обмотка (3), которая создает магнитное поле, приводящее поезд в движение (линейный двигатель).

Рис. 2. Устройство магнитной подушки поезда «Трансрапид» (технология EMS) [1.1]

3. Принцип действия

В основе принципа действия поезда на магнитном подвесе лежат следующие физические явления и законы:

• явление и закон электромагнитной индукции М. Фарадея

• правило Ленца

• закон Био-Савара-Лапласа

В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, согласно которому изменение магнитного потока внутри проводящего контура возбуждает в этом контуре электрический ток даже при отсутствии в контуре источника питания. Оставленный Фарадеем открытым вопрос о направлении индукционного тока вскоре решил российский физик Эмилий Христианович Ленц.

Рассмотрим замкнутый круговой токопроводящий контур без подключенной батареи или иного источника питания, в который северным полюсом начинают вводить магнит. Это приведет к увеличению магнитного потока, проходящего через контур, и, согласно закону Фарадея, в контуре возникнет индуцированный ток. Этот ток, в свою очередь, согласно закону Био-Савара будет генерировать магнитное поле, свойства которого ничем не отличаются от свойств поля обычного магнита с северным и южным полюсами. Ленцу как раз и удалось выяснить, что индуцированный ток будет направлен таким образом, что северный полюс генерируемого током магнитного поля будет ориентирован в сторону северного полюса вдвигаемого магнита. Поскольку между двумя северными полюсами магнитов действуют силы взаимного отталкивания, наведенный в контуре индукционный ток потечет именно в таком направлении, что будет противодействовать введению магнита в контур. И это лишь частный случай, а в обобщенной формулировке правило Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его первопричине.

Правило Ленца сегодня как раз и используется в поезде на магнитной подушке. Под днищем вагона такого поезда смонтированы мощные магниты, расположенные в считанных сантиметрах от стального полотна (рис. 3). При движении поезда магнитный поток, проходящий через контур полотна, постоянно меняется, и в нем возникают сильные индукционные токи, создающие мощное магнитное поле, отталкивающее магнитную подвеску поезда (аналогично тому, как возникают силы отталкивания между контуром и магнитом в вышеописанном опыте). Сила эта настолько велика, что, набрав некоторую скорость, поезд буквально отрывается от полотна на несколько сантиметров и, фактически, летит по воздуху [2.4].

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых полюсов магнитов и, наоборот, притягивания разных полюсов. Создатели поезда «Трансрапид» (рис.1) приме­нили неожиданную схему магнитной подвески. Они использовали не от­талкивание одноимённых полюсов, а притягивание разноимённых. Подвесить груз над магнитом несложно (эта система устойчива), а под магни­том — практически невозможно. Но если взять управляемый электромаг­нит, ситуация меняется. Система кон­троля сохраняет величину зазора между магнитами постоянной в несколько миллиметров (рис. 3). При увели­чении зазора система повышает си­лу тока в несущих магнитах и таким образом «подтягивает» вагон; при уменьшении — понижает силу тока, и зазор увеличивается. Схема облада­ет двумя серьёзными преимущества­ми. Путевые магнитные элементы защищены от погодных воздейст­вий, а их поле существенно слабее за счёт малого зазора между путём и составом; оно требу­ет токов гораздо меньшей силы. Сле­довательно, поезд такой конструкции оказывается гораздо более эконо­мичным [1.1].

Рис. 3. Принцип левитации поезда на магнитном подвесе (технологияEMS)

Движение поезда вперед осуществляется линейным двигателем. Такой двигатель имеет ротор и статор, растянутые в полосы (в обычном электромоторе они свёр­нуты в кольца). Обмотки статора включаются поочерёдно, создавая бе­гущее магнитное поле. Статор, укреп­лённый на локомотиве, втягивается в это поле и движет весь состав (рис. 4, 5). [1.1, 1.3]. Ключевым элементом технологии является смена полюсов на электромагнитах путем попеременной подачи и снятия тока с частотой 4000 раз в секунду. Зазор между статором и ротором для получения надежной работы не должен превышать пяти миллиметров. Это труднодостижимо из-за свойственной всем типам монорельсовых дорог, кроме дорог с боковой подвеской, раскачки вагонов во время движения, особенно при прохождении поворотов. Поэтому необходима идеальная путевая инфраструктура.

Устойчивость системы обеспечивается автоматическим регулированием тока в обмотках намагничивания: датчики постоянно замеряют расстояние от поезда до пути и соответственно ему меняется напряжение на электромагнитах (рис. 3) [2.6]. Сверхбыстродействующие системы управления контролировать зазор между дорогой и поездом.

а
б	в
Рис. 4. Принцип движения поезда на магнитном подвесе (технология EMS)

Единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления.

Рис. 5. Схема движения поезда на магнитной подвеске (технология EMS) [1.1]

Итак, схема движения поезда на магнитной подвеске: под вагоном установлены несущие электромагниты, а на рельсе — катушки линейного электродвигателя. При их взаимодействии возникает сила, которая приподнимает вагон над дорогой и тянет его вперёд. Направление тока в обмотках непрерывно меняется, переключая магнитные поля по мере движения поезда [1.1].

Несущие магниты питаются от бортовых аккумуляторов (рис.4), которые подзаряжаются на каждой станции. Ток на линейный электродвигатель, разгоняющий поезд до самолётных скоростей, подаётся только на том участке, по которому идёт поезд (рис. 6 а). Достаточно сильное магнитное поле состава будет наводить ток в путевых обмотках, а те, в свою очередь, — создавать магнит­ное поле.

Рис. 6. а Принцип движения поезда на магнитной подушке

Туда, где поезд увеличивает скорость или идет в гору, энергия подается с большей мощностью. Если нужно затормозить или ехать в обратном направлении, магнитное поле меняет вектор [2.2].

Ознакомьтесь с видеофрагментами «Закон электромагнитной индукции», «Электромагнитная индукция» «Опыты Фарадея».

Рис. 6. б Кадры из видеофрагментов «Закон электромагнитной индукции», «Электромагнитная индукция» «Опыты Фарадея».

studfiles.net

Чем различаются поезд, паровоз, локомотив и электричка

В быту такие понятия, как поезд, паровоз, локомотив и электричка, считаются взаимозаменяемыми, поэтому большинство людей даже не задумывается, в чем разница между ними. Но среди железнодорожников эти термины принято разделять, ведь они имеют совершенно разное значение.

Технически поезд – это набор из определенного количества сцепленных между собой вагонов, приводящийся в движение локомотивом. В свою очередь, локомотив – это тяговое средство, самоходный экипаж, который тянет за собой все вагоны. В качестве аналогии можно привести два автомобиля, один из которых не может завестись, и его буксируют. Автомобиль, движущийся впереди, в такой ситуации сродни локомотиву.

Один из самых комфортных поездов мира – «Королевский шотландец»

Сами локомотивы, в свою очередь, делятся на множество категорий в зависимости от типа силовой установки. Есть локомотивы, работающие на электрической тяге, есть работающие на паровой – это, собственно, паровозы, а есть и такие, в которых установлен бензиновый или дизельный двигатель.

На железных дорогах нашей страны больше всего распространены именно дизельные двигатели, тогда как паровозы считаются «прошлым веком». При этом большинство локомотивов может работать как от электрической тяги, так и путем сжигания топлива, что позволяет им быть автономными и проезжать определенное расстояние, например до следующей крупной станции, даже при неполадках в электросети.

Объединяет локомотивы одна черта: в них нельзя перевозить груз и пассажиров. Они предназначены только для того, чтобы тянуть за собой вагоны.

Электропоезд: поезд без дизеля

А вот электропоезд, который в народе принято называть электричкой, лишен локомотива. Он двигается за счет моторного вагона, который, как можно догадаться из названия, оснащен двигателем, работающим на электрической тяге. Обычно часть такого вагона занимает кабина машиниста и отсек под силовой агрегат, а оставшаяся часть используется для перевоза пассажиров или груза.

Чем еще электропоезд отличается от обычного поезда? Он предназначен для перемещения на короткие расстояния – в пределах одной-двух областей, в нем есть только сидячие места, а полки для сна отсутствуют. Еще в электричке обычно нет вагона-ресторана, а санузел есть только в моторном вагоне, поскольку длительность маршрута редко превышает два часа.

Впрочем, в последнее время появляются электропоезда повышенной степени комфорта, которые вдобавок перемещаются на сравнительно большие расстояния. Их оснащают биотуалетами, телевизорами, а в вагонах работают бортпроводники, разносчики питания и воды. От классических поездов они отличаются только типом силовой установки и отсутствием полок для сна.

Поезд дальнего следования

Поезда для далеких путешествий

Обычные поезда, в свою очередь, рассчитаны на движение через всю страну. Вагоны в них делятся по классам: всем известные плацкарт, купе и СВ (люкс). В каждом вагоне обязан быть бортпроводник, который следит за комфортом и безопасностью пассажиров, предупреждает их о приближении к станциям, на которых они должны выйти, предоставляет постельное белье, чай, кофе, воду, помогает в экстренных ситуациях. Вагон оснащается туалетами возле каждого выхода и устройством для подогрева воды. Также в поезде должен быть вагон-ресторан.

На сайте vokzal.ru вы можете купить билет на поезд за считаные секунды, оплатить его с помощью карт Visa или Mastercard, электронными деньгами и другими способами. А на большинство рейсов можно будет сесть, даже не предъявляя бумажную копию билета: достаточно электронной регистрации.

vokzal.ru

Лекция 2. « Понятие об эксплуатационной работе»

2.1.Принципы организации движения.

Производственная деятельность всех подразделений жд., направленная на обеспечение безопасного и экономически оправданного перевозочного процесса, называется эксплуатационной работой железнодорожного транспорта.

Документы, регламентирующие эксплуатационную работу жд.:

1. Транспортный устав жд.РФ.

2. Правила технической эксплуатации жд. РФ (ПТЭ).

3. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на жд. РФ (ИДП).

4. Инструкция по сигнализации на жд. РФ (ИСИ).

5. График движения поездов (ГДП).

6. План формирования поездов (ПФп).

7. Технические нормы эксплуатационной работы жд.

8. Технологические процессы работы станций, отделений, направлений.

9. Приказы и инструктивные указания.

Задачей управления эксплуатационной работой является эффективное функционирование жд-ного транспорта на основе высоких показателей использования технических средств и подвижного состава.

Принципы управления эксплуатационной работой:

А. Строгое соблюдение требований безопасности движения и высокая степень надежности всех устройств;

Б. Строгое выполнение нормативных документов, правил, инструкций, технологических процессов жд-х подразделений и постоянное их совершенствование;

В. Четкое взаимодействие всех элементов перевозочного процесса, подразделений, предприятий отдельных работников жд-ного транспорта;

Г. Жесткая централизация управления перевозочным процессом и твердая исполнительная дисциплина.

Основой работы железных дорог является план перевозок.

На основании плана перевозок разрабатывается план формирования поездов, согласно которому распределяется работа по формированию и расформированию поездов между станциями направлений и сети в целом.

ГДП устанавливается время отправления и прибытия поездов, время хода по перегонам, продолжительность стоянок; обеспечивается согласованность в работе станций.

На основе ГДП и ПФ и плана перевозок разрабатываются технологические процессы работы станций.

С учетом технологии работы станций разрабатываются технологические процессы железнодорожных узлов, отделений и направлений.

2.2. Понятие о поезде и сопровождающих его документах

Поезд – это сформированный и сцепленный состав вагонов с одним или несколькими действующими локомотивами или моторными вагонами, имеющими установленные сигналы.

Локомотивы без вагонов, моторные вагоны, автомотриссы и дрезины несъемного типа, отправляемые, на перегон рассматриваются как поезд.

На поезд выписывается натурный лист со сведениями о составе поезда (наименование станции формирования и назначения, № состава, его условную длину и массу, дату и время отправления). В нем приводятся данные о каждом вагоне включенном в состав в порядке фактического размещения (№ вагона, наименование и масса груза, получатель и сведения о таре). Натурный лист сопровождает поезд до станции расформирования .

Каждый вагон имеет накладную и дорожную ведомость с квитанцией и корешком на каждую отправку, а также вагонный лист на каждый загруженный вагон.

Кроме того, машинисту выдается справка о тормозах.

studfiles.net

Основные принципы управления перевозочным процессом на железной дороге

        Работа железнодорожного транспорта имеет свою специфику. В перевозочном процессе участвуют работники различных специ­альностей, в ведении которых находятся разнообразные устройства и техника: железнодорожный путь, искусственные сооружения, под­вижной состав (локомотивы, вагоны), устройства автоматики и те­лемеханики, многочисленные станции, энергетические устройства, вычислительные центры и т.д. Все составные части этого сложного многоотраслевого хозяйства должны работать в четком взаимодей­ствии между собой. Малейшее нарушение какого-либо элемента транспортного конвейера немедленно отражается на перевозочном процессе и через него влияет на хозяйственную жизнь страны. Так, например, задержка поездных локомотивов в ремонте влечет за со­бой невывоз готовых составов с сортировочных станций, замедляет­ся оборот вагонов, в результате чего недостает порожних вагонов под погрузку готовой продукции на заводах и фабриках, а это, в свою очередь, вызывает осложнения на предприятиях, в адрес которых не­обходимо отправить груз и т.д.

        Перевозки осуществляются между станциями, зачастую находя­щимися одна от другой на значительном расстоянии. Например, пассажирский поезд «Россия» следует от Москвы до Тихого океана по единому расписанию по нескольким железным дорогам и много­численным станциям. Все эти станции работают по одному плану, которым выступает график движения поездов. Это требует центра­лизации управления перевозочным процессом, предполагающей подчинение нижестоящих звеньев вышестоящим. Принцип центра­лизации руководства неразрывно связан с принципом единоначалия, персональной ответственностью каждого работника за определен­ный участок работы. Исполнители перевозочного процесса работа­ют разбросанным фронтом на больших расстояниях. Для этого нуж­на четкая и надежная связь. Основной производственный процесс (перевозки) протекает под открытым небом, под воздействием не­благоприятных климатических условий, что предъявляет высокие требования к надежности в работе всех звеньев транспорта.

        Производственная деятельность всех подразделений железных дорог, направленная на обеспечение безопасного и экономически оправданного перевозочного процесса, называется эксплуатацион­ной работой железнодорожного транспорта. Эта работа регламенти­руется рядом документов, главные из которых:

Устав железных дорог Российской Федерации,

Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ),

Инструкция по движению поездов и маневровой работе на же­лезных дорогах Российской федерации (ИДП),

Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации (ИС),

Правила перевозок грузов железнодорожным транспортом,

график движения,

план формирования поездов,

технические нормы эксплуатационной работы железных дорог, ТРА (техническо-распорядительные акты станций), технологические процессы работы станций, отделений, направлений, приказы и инструктивные указания руководящих органов.

        В ПТЭ указаны общие обязанности работников железнодорож­ного транспорта, определены нормы содержания основных соору­жений, устройств и подвижного состава, изложены требования по организации движения поездов. Инструкция по движению поездов и маневровой работе устанавливает правила приема, отправления и пропуска поездов в разных условиях, а также производства манев­ровой работы. В Инструкции по сигнализации приведены применя­емые на железнодорожном транспорте сигналы, их виды, значение и порядок использования.

       Основными принципами эксплуатационной работы железных дорог являются:

строгое соблюдение безопасности движения; неукоснительное выполнение требований правил и инструкций; обеспечение высоких показателей использования технических средств и эффективности перевозок, достигаемое организацией ва- гонопотоков по плану формирования поездов, движением поездов

по графику, техническим нормированием эксплуатационных пока­зателей, точным выполнением технологических процессов работы станций, отделений, направлений и четким взаимодействием в ра­боте всех подразделений;

внедрение новой и совершенствование действующей технологии работы всех звеньев железнодорожного транспорта.

 

В соответствии с этими принципами управление эксплуатацион­ной работой заключается в следующем.

          Основой работы железных дорог является план перевозок, в соот­ветствии с которым определяется потребность в вагонах и локомо­тивах, топливе и материалах, устанавливаются потребная пропуск­ная способность линий, штат работников и фонд зарплаты, опреде­ляются объемы капитальных вложений в развитие железных дорог.

         На основании плана перевозок разрабатывается план формирова­ния поездов, который распределяет работу по формированию и рас­формированию между станциями направлений и сети в целом. Гра­фик движения поездов устанавливает время отправления поездов с на­чальной и прибытия на конечную станцию, время хода по перегонам, продолжительность стоянок; обеспечивает согласованность в рабо­те станций, депо и других территориальных подразделений желез­нодорожного транспорта.

        На основе графика движения, плана формирования и плана пере­возок разрабатываются технологические процессы работы станций, которые определяют порядок выполнения операций с поездами и ва­гонами, использования станционных устройств для расформирова­ния, формирования поездов, организацию рабочих мест и нормы вре­мени на операции по обработке поездов и вагонов. С учетом техноло­гии работы станций разрабатываются технологические процессы железнодорожных узлов, отделений и железнодорожных направлений. В соответствии с графиком движения поездов составляются графики оборота локомотивов и расписания работы локомотивных бригад.

        Распределение вагонного парка между дорогами и отделениями в соответствии с их потребностями осуществляется на основании технических норм использования подвижного состава. Выполнение заданий по перевозкам и технических норм обеспечивается с по­мощью оперативного планирования и диспетчерского руководства ра­ботой станций, отделений и дорог. Диспетчерский распорядитель­ный аппарат всех подразделений располагает системой связи и от­четными данными, позволяющими непрерывно контролировать ход работы, своевременно принимать необходимые оперативные меры.

rly.su