Главная | Обратная связь

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОДВЕСА И ЛИНЕЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ

1.1. Тенденции применения

магнитного подвеса на транспорте

Первую модель вагона на магнитном подвесе построил в 1910 г. бельгийский монтер Башле. Патент на электромагнит­ный подвес вагона в 1937 г. получил немецкий инженер Кем- пер. Однако существовавшие в то время виды транспорта еще имели большие возможности развития, в связи с чем не возни­кало необходимости коренной перестройки транспорта. Не хва­тало также технических средств для практической реализации транспорта на магнитном подвесе. Поэтому идеи Башле и Кем- пера не получили дальнейшего развития.

Положение изменилось в 60-е гг. Развитие промышленности и рост городского населения значительно увеличили потреб­ность в транспорте. Так, в Советском Союзе только с 1967 по 1977 г. пассажирские перевозки по железным дорогам возросли на 50%. С появлением новых промышленных комплексов и го­родов, с развитием туризма и отдыха пассажирские перевозки будут увеличиваться [41].

Попытка удовлетворить возрастающие потребности в пере­возках существующими транспортными средствами породила ряд сопутствующих проблем: недопустимое загрязнение окру­жающей среды выхлопными газами от двигателей внутреннего сгорания, значительное увеличение уровня городского шума, нерациональное использование больших площадей плодородной земли под транспортные магистрали и аэропорты. В 70-е гг. во многих странах наблюдалась нехватка нефтепродуктов. В этих условиях низкая эффективность использования энергии самолетами и легковыми автомобилями выдвинула задачи уменьшения общего энергопотребления транспорта и расхода жидкого топлива. Стало очевидным, что в транспорте необхо­димы радикальные изменения. Многим исследователям каза­лось, что широкое внедрение высокоскоростного наземного транспорта (ВСНТ) на магнитном подвесе позволит решить большинство перечисленных проблем [13, 16, 18, 54, 86]. Раз­витие науки и техники к этому времени подготовило принци­пиальные решения для нового вида транспорта. Открытие в 60-е гг. сверхпроводников второго рода и осво­ение промышленного выпуска стабильных в сильных магнит­ных полях сверхпроводящих проводов давало возможность соз­дать сверхпроводящие системы возбуждения для электродина­мической левитации (ЭДЛ) и линейных синхронных двигателей (ЛСД) [28,48,68,71]. Успехи в области полупроводнико­вой техники позволили создать достаточно легкие, пригодные для размещения на вагонах устройства регулирования тока в катушках электромагнитного подвеса (ЭМП) и мощные, бы­стродействующие преобразовательные подстанции для питания обмоток статора ЛСД и линейных асинхронных двигателей (ЛАД) с частотным регулированием скорости движения. Нако­нец, развитие микропроцессорной техники позволило создать устройства для автоматизированного управления отдельными подсистемами и транспортной системой в целом.

Сочетание новизны решаемых задач с возможностью их практической реализации обусловило то, что вопросами созда­ния ВСНТ, рассчитанного на скорости 300—500 км/ч, одновре­менно начали заниматься ученые многих стран. За короткое время были предложены сотни конструктивных решений сис­тем подвеса, тяги, направления и стабилизации движения эки­пажей ВСНТ, их различные модификации и сочетания. В тече­ние 10 лет было изготовлено и исследовано более 30 опытных экипажей транспортных средств на магнитном подвесе различ­ных типов, а число научных работ и публикаций исчисляется тысячами.

Наибольших успехов в разработке систем ВСНТ достигли ученые и конструкторы Японии и ФРГ. Исследования ЛСД и ЭДЛ со сверхпроводящим возбуждением в Японии ведутся с 1968 г. В декабре 1979 г. опытный экипаж на 7-километровой трассе достиг рекордной скорости — 517 км/ч. Конечной целью является создание линии ВСНТ между Токио и Осакой, где высокоскоростная железная дорога, работающая с 1964 г., уже практически исчерпала свои возможности. В Японии разрабо­таны также транспортные средства с ЭМП и ЛАД для связи города с его аэропортом и междугородных пассажирских пе­ревозок со скоростями 120—300 км/ч.

В 1978 г. в ФРГ организован консорциум семи ведущих фирм для разработки транспортной системы Transrapid с ЭМП и ЛСД без использования сверхпроводимости. В настоящее время исследуется полномасштабный макетный образец — эки­паж TR-06. Разработки в ФРГ с самого начала были ориенти­рованы на экспорт конструкции и технологии изготовления ВСНТ. Государственные заказы на строительство линий на территории ФРГ отсутствуют. Дальнейшая судьба этих разра­боток в большой степени зависит от результатов скоростных испытаний TR-06, темпов создания окончательной конструкции TR-07 и ее технико-экономических показателей.

Энергетический кризис и последовавший за ним спад тем­пов экономического развития капиталистических стран заста­вили пересмотреть программы разработки ВСНТ. Работа над некоторыми проектами была прекращена, сроки завершения других перенесены. В развитии междугородного транспорта ве­дущее место заняла высокоскоростная электрофицированная железная дорога со скоростями движения поездов 250—300 км/ч, потребление электроэнергии которой оказалось значи­тельно ниже, чем ВСНТ при скоростях 300—500 км/ч. Так, во Франции в 1981 г. открыто движение по новой двухпутной ли­нии Париж—Лион, строится линия Париж—Юго-восток. Ре­конструируются существующие железнодорожные линии и стро­ятся новые высокоскоростные магистрали в ФРГ и Англии. Ве­дутся исследования по созданию высокоскоростных железных дорог в США, Канаде.

В то же время следует признать, что перевод железнодо­рожного транспорта на электрическую тягу с максимально до­пустимыми для железной дороги скоростями не решает проб­лемы наземного транспорта в целом. При этом резко возра­стают расходы на строительство и содержание железнодорожного пути, увеличивается уровень шумов. Скорости движения 300—500 км/ч остаются недоступными из-за уменьшения коэф­фициента сцепления колес с рельсами, ухудшения устойчивости поездов, трудности подвода электроэнергии к движущемуся по­езду. Поэтому разработка ВСНТ на магнитном подвесе не сни­мается с повестки дня, а его реализация отодвигается на более отдаленное будущее. Вместе с тем научно-исследовательские работы ведутся достаточно интенсивно. Одновременно наблю­дается тенденция использовать магнитный подвес в городском транспорте. Уже действуют линия, связывающая аэропорт с железнодорожным вокзалом в Бирмингеме (Англия), и линия в Западном Берлине. Разработанные применительно к ВСНТ системы подвеса и тяги используются на предприятиях для транспортировки материалов и изделий, в устройствах автома­тизации производства и т. п. Поэтому разработка теории и ме­тодов расчета систем ЭДЛ и ЭМП, линейных синхронных и асинхронных двигателей и других составных частей транспорт­ных систем на магнитном подвесе остается актуальной задачей.