Apakah kereta maglev adalah transportasi masa depan? Bagaimana cara kerja kereta maglev?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Sudah lebih dari dua ratus tahun berlalu sejak manusia menemukan lokomotif uap pertama. Namun, angkutan kereta api darat yang mengangkut penumpang dan beban berat dengan menggunakan tenaga listrik dan solar masih sangat umum.

Perlu dikatakan bahwa selama ini, para insinyur dan penemu telah secara aktif bekerja untuk menciptakan cara-cara alternatif untuk bergerak. Hasil kerja mereka adalah kereta api di atas bantalan magnet.

Riwayat Penampilan

Gagasan membuat kereta api di atas bantalan magnet dikembangkan secara aktif pada awal abad kedua puluh. Namun, tidak mungkin untuk merealisasikan proyek ini pada waktu itu karena beberapa alasan. Pembuatan kereta semacam itu baru dimulai pada tahun 1969. Saat itulah jalur magnetik diletakkan di wilayah Republik Federal Jerman, di mana kendaraan baru akan lewat, yang kemudian disebut kereta maglev. Diluncurkan pada tahun 1971. Kereta maglev pertama, yang disebut Transrapid-02, melewati jalur magnetik.

Fakta yang menarik adalah para insinyur Jerman membuat kendaraan alternatif berdasarkan catatan yang ditinggalkan oleh ilmuwan Hermann Kemper, yang menerima paten yang mengkonfirmasi penemuan pesawat magnet pada tahun 1934.

"Transrapid-02" hampir tidak bisa disebut sangat cepat. Dia bisa bergerak dengan kecepatan maksimum 90 kilometer per jam. Kapasitasnya juga rendah - hanya empat orang.

Pada tahun 1979, model maglev yang lebih maju telah dibuat. Kereta yang diberi nama Transrapid-05 ini sudah mampu mengangkut enam puluh delapan penumpang. Dia bergerak di sepanjang garis yang terletak di kota Hamburg, yang panjangnya 908 meter. Kecepatan maksimum yang dikembangkan kereta ini adalah tujuh puluh lima kilometer per jam.

Pada tahun 1979 yang sama, model maglev lain dirilis di Jepang. Dia dipanggil "ML-500". Kereta Jepang di atas bantalan magnet mengembangkan kecepatan hingga lima ratus tujuh belas kilometer per jam.

Daya Saing

Kecepatan yang dapat dikembangkan oleh kereta bantalan magnet dapat dibandingkan dengan kecepatan pesawat terbang. Dalam hal ini, jenis transportasi ini dapat menjadi pesaing serius bagi rute udara yang beroperasi pada jarak hingga seribu kilometer. Meluasnya penggunaan maglev terhalang oleh fakta bahwa mereka tidak dapat bergerak di permukaan kereta api tradisional. Kereta di atas bantalan magnet perlu membangun jalan raya khusus. Dan ini membutuhkan investasi modal yang besar. Dipercaya juga bahwa medan magnet yang diciptakan untuk maglev dapat berdampak negatiftubuh manusia, yang akan berdampak buruk pada kesehatan pengemudi dan penduduk daerah yang terletak di dekat rute tersebut.

Prinsip kerja

Kereta bantalan magnet adalah jenis transportasi khusus. Selama gerakan, maglev tampaknya melayang di atas rel kereta api tanpa menyentuhnya. Ini disebabkan oleh fakta bahwa kendaraan dikendalikan oleh kekuatan medan magnet yang dibuat secara artifisial. Selama pergerakan maglev, tidak ada gesekan. Gaya pengereman adalah gaya hambat aerodinamis.

Bagaimana cara kerjanya? Masing-masing dari kita tahu tentang sifat dasar magnet dari pelajaran fisika kelas enam. Jika dua magnet didekatkan dengan kutub utaranya akan saling tolak menolak. Bantalan magnet yang disebut dibuat. Saat menghubungkan kutub yang berbeda, magnet akan tertarik satu sama lain. Prinsip yang agak sederhana ini mendasari pergerakan kereta maglev, yang secara harfiah meluncur di udara pada jarak yang tidak signifikan dari rel.

Saat ini, dua teknologi telah dikembangkan, dengan bantuan bantalan magnet atau suspensi diaktifkan. Yang ketiga adalah eksperimental dan hanya ada di atas kertas.

suspensi elektromagnetik

Teknologi ini disebut EMS. Ini didasarkan pada kekuatan medan elektromagnetik, yang berubah seiring waktu. Ini menyebabkan levitasi (naik di udara) dari maglev. Untuk pergerakan kereta api dalam hal ini diperlukan rel berbentuk T yang terbuat darikonduktor (biasanya terbuat dari logam). Dengan cara ini, sistem pengoperasiannya mirip dengan perkeretaapian konvensional. Namun, di kereta, alih-alih pasangan roda, magnet penyangga dan pemandu dipasang. Mereka ditempatkan sejajar dengan stator feromagnetik yang terletak di sepanjang tepi jaring berbentuk T.

Kelemahan utama teknologi EMS adalah kebutuhan untuk mengontrol jarak antara stator dan magnet. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa itu tergantung pada banyak faktor, termasuk sifat interaksi elektromagnetik yang tidak stabil. Untuk menghindari kereta berhenti mendadak, baterai khusus dipasang di atasnya. Mereka mampu mengisi ulang generator linier yang terpasang pada magnet pendukung, dan dengan demikian mempertahankan proses levitasi untuk waktu yang lama.

Kereta berbasis EMS direm oleh motor linier sinkron berakselerasi rendah. Ini diwakili oleh magnet pendukung, serta jalan raya, di mana maglev melayang. Kecepatan dan daya dorong komposisi dapat dikontrol dengan mengubah frekuensi dan kekuatan arus bolak-balik yang dihasilkan. Untuk memperlambat, cukup ubah arah gelombang magnet.

Suspensi elektrodinamik

Ada teknologi dimana pergerakan maglev terjadi ketika dua medan berinteraksi. Salah satunya dibuat di kanvas jalan raya, dan yang kedua dibuat di atas kereta. Teknologi ini disebut EDS. Atas dasar itu, kereta maglev Jepang JR–Maglev dibangun.

Sistem ini memiliki beberapa perbedaan dari EMS, di manamagnet biasa, di mana arus listrik disuplai dari kumparan hanya ketika daya diterapkan.

Teknologi EDS menyiratkan pasokan listrik yang konstan. Ini terjadi bahkan jika catu daya dimatikan. Pendinginan kriogenik dipasang di kumparan sistem seperti itu, yang menghemat listrik dalam jumlah yang signifikan.

Kelebihan dan Kekurangan Teknologi EDS

Sisi positif dari sistem yang berjalan pada suspensi elektrodinamik adalah stabilitasnya. Bahkan sedikit pengurangan atau peningkatan jarak antara magnet dan kanvas diatur oleh gaya tolak-menolak dan tarik-menarik. Hal ini memungkinkan sistem untuk berada dalam keadaan tidak berubah. Dengan teknologi ini, tidak perlu lagi memasang elektronik kontrol. Tidak perlu perangkat untuk mengatur jarak antara web dan magnet.

Teknologi EDS memiliki beberapa kelemahan. Dengan demikian, gaya yang cukup untuk mengangkat komposisi hanya dapat muncul pada kecepatan tinggi. Itu sebabnya maglev dilengkapi dengan roda. Mereka memberikan gerakan mereka dengan kecepatan hingga seratus kilometer per jam. Kelemahan lain dari teknologi ini adalah gaya gesekan yang dihasilkan di bagian belakang dan depan magnet tolak-menolak pada kecepatan rendah.

Karena kuatnya medan magnet pada bagian yang diperuntukkan bagi penumpang, maka perlu dipasang pelindung khusus. Jika tidak, seseorang dengan alat pacu jantung tidak diperbolehkan untuk bepergian. Perlindungan juga diperlukan untuk media penyimpanan magnetik (kartu kredit dan HDD).

Berkembangteknologi

Sistem ketiga, yang saat ini hanya ada di atas kertas, adalah penggunaan magnet permanen pada varian EDS, yang tidak memerlukan energi untuk diaktifkan. Sampai saat ini, diyakini bahwa ini tidak mungkin. Para peneliti percaya bahwa magnet permanen tidak memiliki kekuatan yang dapat menyebabkan kereta melayang. Namun, masalah ini dihindari. Untuk mengatasinya, magnet ditempatkan di array Halbach. Pengaturan seperti itu mengarah pada penciptaan medan magnet bukan di bawah array, tetapi di atasnya. Ini membantu menjaga levitasi kereta bahkan pada kecepatan sekitar lima kilometer per jam.

Proyek ini belum menerima implementasi praktis. Ini karena mahalnya susunan yang terbuat dari magnet permanen.

Kehormatan Maglev

Sisi paling menarik dari kereta maglev adalah prospek mencapai kecepatan tinggi yang memungkinkan maglev bersaing bahkan dengan pesawat jet di masa depan. Jenis transportasi ini cukup ekonomis dalam hal konsumsi listrik. Biaya untuk operasinya juga rendah. Ini menjadi mungkin karena tidak adanya gesekan. Kebisingan maglev yang rendah juga menyenangkan, yang akan berdampak positif pada situasi lingkungan.

Kekurangan

Kelemahan maglev adalah pembuatannya terlalu banyak. Biaya untuk pemeliharaan trek juga tinggi. Selain itu, moda transportasi yang dipertimbangkan membutuhkan sistem trek yang kompleks dan sangat presisiperangkat yang mengontrol jarak antara kanvas dan magnet.

Pelaksanaan proyek di Berlin

Di ibu kota Jerman pada 1980-an, pembukaan sistem maglev pertama yang disebut M-Bahn terjadi. Panjang kanvas adalah 1,6 km. Kereta maglev berjalan di antara tiga stasiun metro pada akhir pekan. Perjalanan untuk penumpang gratis. Setelah runtuhnya Tembok Berlin, populasi kota hampir dua kali lipat. Untuk itu diperlukan penciptaan jaringan transportasi dengan kemampuan menyediakan lalu lintas penumpang yang tinggi. Itulah sebabnya pada tahun 1991 kanvas magnet dibongkar, dan pembangunan kereta bawah tanah dimulai di tempatnya.

Birmingham

Di kota Jerman ini, maglev berkecepatan rendah terhubung dari tahun 1984 hingga 1995. bandara dan stasiun kereta api. Panjang jalur magnet hanya 600 m.

Jalan tersebut telah bekerja selama sepuluh tahun dan ditutup karena banyaknya keluhan dari penumpang tentang ketidaknyamanan yang ada. Selanjutnya, monorel menggantikan maglev di bagian ini.

Shanghai

Jalan magnet pertama di Berlin dibangun oleh perusahaan Jerman Transrapid. Kegagalan proyek tidak menghalangi para pengembang. Mereka melanjutkan penelitian mereka dan menerima perintah dari pemerintah Cina, yang memutuskan untuk membangun trek maglev di negara itu. Rute berkecepatan tinggi (hingga 450 km/jam) ini menghubungkan Bandara Shanghai dan Pudong. Jalan sepanjang 30 km dibuka pada tahun 2002. Rencana ke depan mencakup perpanjangan hingga 175 km.

Jepang

Negara ini menyelenggarakan pameran pada tahun 2005Ekspo-2005. Pada pembukaannya, trek magnet sepanjang 9 km dioperasikan. Ada sembilan stasiun di jalur tersebut. Maglev melayani area yang berdekatan dengan tempat pameran.

Maglev dianggap sebagai transportasi masa depan. Sudah pada tahun 2025 direncanakan akan dibuka superhighway baru di negara seperti Jepang. Kereta maglev akan membawa penumpang dari Tokyo ke salah satu distrik di bagian tengah pulau. Kecepatannya akan menjadi 500 km/jam. Sekitar empat puluh lima miliar dolar akan dibutuhkan untuk melaksanakan proyek tersebut.

Rusia

Pembuatan kereta berkecepatan tinggi juga direncanakan oleh Russian Railways. Pada tahun 2030, maglev di Rusia akan menghubungkan Moskow dan Vladivostok. Penumpang akan mengatasi jalur 9300 km dalam 20 jam. Kecepatan kereta maglev akan mencapai lima ratus kilometer per jam.