Gorące tematy: Wybory 2020 Ryszard Opara: „AMEN” Dyżury administratorów RSS Kontakt
Uwaga! Wygląda na to, że Twoja przeglądarka nie obsługuje JavaScript. JavaScript jest wymagany do poprawnego działania serwisu!
4573 posty 2071 komentarzy

Bogusław Jeznach

Bogusław Jeznach - Dzielić się wiedzą, zarażać ciekawością.

Pociąg w uniesieniu (1/3)

ZACHOWAJ ARTYKUŁ POLEĆ ZNAJOMYM

Pierwsza część tryptyku nt. magnetycznej lewitacji (maglevu). Pociąg unoszący się nad torowiskiem i mknący dzięki magnesom nadprzewodzącym, to najbardziej obiecująca technologia, która odmieni światowy transport.

 

Aby uciec jak najdalej od amoku Euro 2012 i kultowego zgiełku piłki nożnej, której od dziecka nienawidzę, sięgnąłem w stronę ciekawego i przyjemnego tematu, jakim jest maglev - kolej przyszłości. W Polsce nadal traktujemy jeszcze kolej jako konkurencję dla samochodów. Ale jej prawdziwa przyszłość polega na konkurowaniu z lotnictwem. Magnetyczna lewitacja (maglev), to nazwa zupełnie nowego rodzaju transportu, który wkrótce dołączy do statków, pojazdów kołowych i samolotów jako rewolucyjny sposób przewożenia ludzi i towarów na świecie. Najprościej mówiąc maglev to pociąg, którego wagony unoszą się nad torem, bo są odeń magnetycznie odpychane, a jednocześnie mkną po wyniesionej ponad miastami szynie, bo pociągają je inne potężne magnesy umocowane w podwoziu. Pojazd nie styka się z torowiskiem, nie ma żadnych silników, nie spala paliwa, nie wydaje żadnego dźwięku, nie drży i nie wibruje.

      Maglev osiąga szybkość samolotu, ale jest tańszy w eksploatacji od dzisiejszej kolei i może przewozić na masową skalę ludzi, samochody, kontenery, a także towary, nawet tak masowe jak wodę do nawadniania pustyń. Koszt eksploatacyjny w tym systemie transportu obliczono w USA jako 3 centy na jedną pasażero-milę i 7 centów za jedną tono-milę  ładunku. Większość informacji zaczerpnąłem z opracowań amerykańskich i nie chciało mi się tego przeliczać na złotówki i system metryczny, bo wystarczy porównać z innymi kosztami. Dla samolotów jest to dziś 15 centów za pasażero-milę, a dla pociągów typu intercity 30 centów za tono-milę ładunku. Ogromną zaletą jest też żywotność maglevu. Torowisko jest zaprojektowane na minimum 50 lat praktycznie bez żadnej konserwacji, ponieważ nie ma w nim mechanicznego styku, ścierania ani wibracji. To samo dotyczy wagonów, tym bardziej, że ładunek obciąża w nich podwozie dużo bardziej równomiernie niż przy tradycyjnym nacisku na osie i koła.

     Maglev jest także bardzo wydajny i tani energetycznie. W odróżnieniu od samochodów osobowych, ciężarówek, statków, lokomotyw i samolotów niczego sam nie spala, tylko jest napędzany prądem, który zasila elektromagnesy na jego trasie. A prąd, jak wiadomo, można wytwarzać na zewnątrz w stałych elektrowniach węglowych, wodnych, gazowych, biopaliwowych, wiatrowych, słonecznych, jądrowych, fuzyjnych i jakich tam jeszcze. Przy prędkości 300 mil na godzinę na otwartej przestrzeni maglev zużywa tylko 0,4 megadżula na pasażero-milę, w porównaniu z 4 megadżulami na pasażero-milę w samochodzie spalającym, jak np. w Ameryce 1 galon benzyny na 20 mil, wiozące 1,8 pasażera (średnia w USA) przy szybkości 60 mph. Przy prędkości 150 mph na otwartej przestrzeni maglev potrzebuje tylko 0,1 megadżula na pasażero-milę, czyli tylko 2% energii, jaką zużywa typowy samochód w USA. Jeśli zaś maglev miałby się poruszać w szczelnych tunelach niskociśnieniowych, co proponują szwajcarscy projektanci metra, zużycie energii na pasażero-milę oblicza się jako równowartość 1 galona na 10.000 mil!

      Niemal tak samo ważne jest i to, że maglev nie skaża środowiska. Nawet jeśli zużywa prąd z elektrowni węglowej, emisja dwutlenku węgla jest zdecydowanie niższa niż z silników spalinowych, z uwagi na wysoką wydajność energetyczną (jak wyżej). Niemal bezszelestny i wyniesiony jako kolej napowietrzna maglev jest też o wiele mniej inwazyjny dla zatłoczonych i hałaśliwych miast. Jest też niemal całkowicie bezpieczny. Wzajemny dystans między pociągami i ich szybkość są automatyczne i stałe, bo wszystkie są zasilane z tej samej szyny i jeden nie może dogonić drugiego ani na niego wpaść. Torowisko jest wyniesione ponad drogi i ulice, a więc nie może dojść do kolizji z innymi środkami transportu.

       

Maglev nie jest wcale ideą nową. Marzył o nim już w 1900 roku Francuz Emile Bachelet, któremu się zdawało, że wystarczy na ziemi ułożyć arkusze aluminiowej blachy, a do wagonów przyczepić pierścienie zmiennoprądowe, aby pociągi latały w powietrzu. No, nie udało się. Niepraktyczne okazały się także wszystkie dalsze projekty oparte na konwencjonalnych elektromagnesach i magnesach stałych. Albo zużycie mocy było za duże, albo zawieszenie niestałe, albo waga lewitującego w doświadczeniach obiektu za mała.

         Pierwszy praktyczny system maglev opracowali i zaproponowali w 1966 roku dwaj znani amerykańscy fizycy-konstruktorzy – dr James Powell i dr Gordon Danby, z których ten pierwszy to także zasłużony specjalista od napędów rakietowych, a ten drugi to pionier badań nad nadprzewodnictwem i zastosowaniami rezonansu magnetycznego w medycynie (MRI). Ich projekt przewidywał wagony wyposażone w lekkie magnesy nadprzewodzące, które wzbudzały prąd w szeregu zwykłych pierścieni aluminiowych zamontowanych na całej długości prowadnicy. Indukowany prąd współdziałał z magnesami nadprzewodzącymi umieszczonymi w wagonach wypychając je lekko ponad torowisko. Uniesiony pojazd w sposób bierny i nieunikniony pozostaje stabilny wobec sił zewnętrznych, w tym wiatrów bocznych i sił odśrodkowych na krzywiznach toru, zarówno w poziomie jak i w pionie. Każde przyciśnięcie pojazdu to toru automatycznie zwiększa jego siłę odpychania, co zapobiega zatarciu. I odwrotnie, każda próba oderwania ponad tor osłabia odpychanie, a wtedy wzrasta siła ciążenia i pojazd opada zawsze pozostając w wymaganym przedziale zawieszenia-uniesienia i wzajemnego oddziaływania tych przeciwstawnych sił. Również każda próba zepchnięcia pojazdu z toru przez boczny wiatr uruchamia automatycznie dodatkowe siły magnetyczne, które trzymają go na prowadnicy.

         Proces magnetycznej lewitacji jest automatyczny dopóki pojazd pozostaje w ruchu i ma prędkość powyżej granicy oderwania. Poniżej tej granicy, która w zależności od projektu waha się od 50-20 mph, opór elektryczny pierścieni aluminiowych wzdłuż prowadnicy zmniejsza prądy indukowane tak bardzo, że siła magnetyczna staje się za słaba, aby odpychać i unosić pociąg. Dlatego przy małych prędkościach pojawia się potrzeba ruchu na zamocowanych pomocniczo kołach, lub też przez miejscowe zasilanie prowadnicy. Takie odcinki niskiej szybkości występują jednak tylko w pobliżu stacji, gdzie są potrzebne do wygaszania lub nabierania prędkości. Oznacza to, że maglev najlepiej sprawdza się na długich dystansach, gdzie odcinków manewrowych tj. dróg hamowania i rozpędu jest niewiele. Sekret praktycznego powodzenia tego projektu leżał od początku w magnesach nadprzewodzących, niezwykle potężnych, lekkich i trwałych. Ponieważ opór elektryczny jest w nich zerowy, nawet gdy płynie przez nie prąd o natężeniu setek tysięcy amperów, to również zużycie mocy jest zerowe, z wyjątkiem tej, która jest potrzebna dla zasilania zamrażarek utrzymujących nadprzewodniki w temperaturze bliskiej zeru Kelvina. 

         Praca Powella i Danby’ego (J.R.Powell and G.T.Danby, 1966 „High Speed Transport by Magnetically Suspended Trains” Paper 66-WA/RR-5, ASME meeting, N.Y., oraz “A 300 mph Magnetically Suspended Train” w Mechanical Engineering, vol. 89, pp.30-35) wzbudziła ogromne zainteresowanie na całym świecie.Praktyczne prace nad projektami zaczęto w kilku krajach, jednak w USA zaniechano ich na początku lat 70-ych, kiedy amerykański Departament Transportu dał dowód swej głupoty uznając, że samochody i samoloty wystarczą Amerykanom na zawsze i prac nad rozwojem kolei prowadzić się tam nie będzie. Badania przeniosły się wtedy do Japonii i Niemiec, które dziś zdecydowanie przodują w tej technologii. (cdn.) 

 

Bogusław Jeznach 

 

Dodatek muzy:

Donna Summer, królowa epoki disco zmarła na raka płuc w szpitalu na Florydzie 17 maja 2012. Miała 63 lata. Posłuchajmy jednego z jej najważniejszych przebojów pt. Hot Stuff

 

KOMENTARZE

  • WSPANIAŁE ?
    Jeżeli to jest tak wspaniałe, to dlaczego nie zostało wdrożone ?

    Na czym polega PROBLEM WDROŻENIOWY ?
  • @Ultima Thule 18:43:09
    http://autopodroze.pl/bez-kategorii/maglevem-do-szanghaju/
  • @zadziwiony 19:21:03
    No właśnie z tymi kosztami i taniością w artykule chyba, większość informacji pochodzi z jakiejś promocyjnej broszurki.

    Chińczycy chwalą się, że mają jedyną komercyjną magnetyczną kolej na świecie i dopłacają podobno krocie do każdego pasażera, mimo, że bilet kosztuje 50 yuanów (podczas gdy bilet na autobusy na tym samym dystansie kosztują około 20, a dojazd metrem 5 yuanów). Warto podkreślić, że to dystans raptem 30 paru kilometrów.

    Tak więc artykuł uważam, za mało wnikliwy. Jakby się opłacało to poza Chińczykami, którzy znani są z dopłacania do "wizerunku", już jeździło kilka innych nitek w innych miejscach na świecie.
  • @Autor
    "W Polsce nadal traktujemy jeszcze kolej jako konkurencję dla samochodów. Ale jej prawdziwa przyszłość polega na konkurowaniu z lotnictwem."

    Zgadzam się z taką tezą. Jaki sens mają idiotyczne przeloty np z Berlina, Pragi, Moskwy do Warszawy, czy loty krajowe. Loty nawet z Londynu, Lizbony można sobie darować do Polski mając w alternatywie kolejkę magnetyczną śmigającą powiedzmy 300 km/h na prostych odcinkach między stacjami, rozjazdami.

    Widzę to jednak w tunelach zamkniętych, zatem rodzaj metra krajowego, europejskiego, wtedy można zadbać lepiej o bezpieczeństwo, automatyczne systemy, pełny monitoring, czujniki, kamery, mysz nie wejdzie, jakby co to intruzów zagazować, oszołomić czymś... zanim policja, sok nie nadjedzie. Poza tym będą to schrony dla ludności w razie czego. Dworce pod centrami miast, gmin.

    Moja wizja jest jednak oparta także na tradycyjnej sieci, mianowicie postuluję połączenie wszystkich gmin w Polsce, niektóre nie mają torów niestety, a tym bardziej stacji, bocznicy, składu. Taka komunikacja szynobusami powinna być scalona z siecią tramwajową w miastach, zatem zmiana na szeroki tor ;) I hit, to powinno być darmowe dla polskich obywateli w klasie II. Wtedy ludzie będą z tego masowo korzystać.

    Zapraszam do Konfederacji Blogerów, z uznaniem podchodzę do Pana kompetencji, płodności w tematach, niepoprawności.
  • Perpetum mobile?
    Lubię artykuły pana Jeznacha, ale ten wydaje się traktować o czymś o czym autor nie ma zielonego pojęcia. Brzmi jak arytykuł propagandowy. Ci niedouczeni inżynierowie nie potrafią zrobić wszędzie maglevów, ino samoloty nam wciskają...

    Mamy w artykule i perpetum mobile: "Ponieważ opór elektryczny jest w nich zerowy, nawet gdy płynie przez nie prąd o natężeniu setek tysięcy amperów, to również zużycie mocy jest zerowe, z wyjątkiem tej, która jest potrzebna dla zasilania zamrażarek utrzymujących nadprzewodniki w temperaturze bliskiej zeru Kelvina"
    No tak... autor jedynie zapomniał powiedzieć że chodzi tu o prąd utrzymujący pociąg nad ziemią, a nie ten który pcha pociąg do przodu. Hej, naormalny pociąg TEŻ nie zużywa energi by utrzymywać wagony metr nad torami... po prostu stoi na kołach! W trakcie ruchu opór toczny kół też jest niezmiernie mały. Więc... ? Gdzie tu energetyczna przewaga?

    Inne małe oszołomstewko:
    " Nawet jeśli zużywa prąd z elektrowni węglowej, emisja dwutlenku węgla jest zdecydowanie niższa niż z silników spalinowych, z uwagi na wysoką wydajność energetyczną (jak wyżej)"
    Czy naprawdę? Samochody, zwłaszcza z silnikami diesla mają sprawność energetyczną nie tak wiele znowu niższą niż elektrownie. Kiedy dodamy do tego straty przesyłu ogromnych wprost ilości energii elektrycznej na dłużą odległość to przewaga ta bardzo maleje. Kiedy zaś weźmiemy pod uwagę nie pobożne życzenia, a realia, czyli fakt że 80% prądu (w Polsce ponad 90%) jest wytwarzana przez bardzo brudne, nieekologiczne elektrownie opalane węglem, to okazuje sie że co prawda emitują one trochę mniej CO2, ale równocześnie puszczają w komin kilkadziesiąt razy więcej innych zanieczyszczeń.

    Nie ma wątpliwości że bilans energetyczny jest korzystniejszy dla Maglevu, ale nie zapominajmy o masie wad, jak na przykład konieczność budowania drogiej trakcji której to samolot nie potrzebuje.
    Jest jeszcze wiele innych kwestii które należało by przedstawić w trochę innym świetle, ale wystarczy tyle na jeden komentarz.

OSTATNIE POSTY

więcej

ARCHIWUM POSTÓW

PnWtŚrCzPtSoNd
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930