Поезда на магнитных подушках не являются новой концепцией и уже используются в Китае, Южной Корее и Японии. Система магнитной левитации удерживает поезд над рельсами и движет его вперёд. Поезд фактически плывёт на высоте 5 см над рельсами и движется на воздушной подушке. Поезда на магнитной подвеске быстрее и тише, чем обычные поезда.
Две крупнейшие экономики мира, Китай и Япония, соперничают за лидерство в разработке до 2040 года первой в мире железной дороги дальнего следования для сверхбыстрого левитирующего поезда на магнитной подвеске. Китайцы и японцы создают новые виды поездов, стремясь продемонстрировать свое превосходство, и тот, кто победит в этой гонке, получит огромную прибыль от экспорта технологии высокоскоростного железнодорожного транспорта следующего поколения.
В августе 2022 года в Южном Китае впервые продемонстрирована первая в мире экспериментальная железнодорожная транспортная система — Red Rail. Её наиболее заметной особенностью является подвеска с нулевой мощностью, которая может сэкономить не менее 31 % электроэнергии, обычно необходимой для подвешивания поездов с использованием предыдущей технологии магнитной левитации.
Страна маглева
Маглев (также называемый поездом на магнитной подушке) использует магнитное отталкивание как для подъёма поезда над землёй, что уменьшает трение, так и для его продвижения вперёд. Основным преимуществом поездов на магнитной подвеске является тот факт, что в них нет движущихся частей, как в обычных поездах, что делает износ деталей минимальным, а это значительно снижает стоимость обслуживания. Что ещё более важно, между поездом и путями отсутствует физический контакт, поэтому отсутствует сопротивление качению, что обеспечивает пассажирам более спокойное и плавное путешествие. Поезд на магнитной подвеске не совместим с обычными железнодорожными путями, что делает их строительство очень дорогим, поскольку необходимы новые пути.
Самой высокоскоростной магистралью на магнитной подвеске является Шанхайская линия. Помимо неё в Китае действуют ещё две линии на магнитной подвеске и ещё две строятся.
Шанхайский маглев
Шанхайский маглев, запущенный в 2002 году, является третьим в мире высокоскоростным поездом на магнитной подвеске, введённым в коммерческую эксплуатацию после линии AirRail Link в Лондоне в 1984 году и линии M-Bahn в Берлине в 1989 году. Это первая коммерческая система на магнитной подвеске в Китае; она также единственная в мире, которая всё ещё работает. Она охватывает 29,8 км и проходит от центра Шанхая до международного аэропорта Пудун. Максимальная скорость поезда составляет 431 км/ч.
Маглев Чанша
Маглев Чанша соединяет городской аэропорт Чанша с железнодорожным вокзалом; его длина составляет 18,5 км. Строительство было завершено в 2016 году. Это первая в Китае линия на магнитной подвеске, спроектированная и изготовленная внутри страны, и самая длинная в мире линия на магнитной подвеске со средней и низкой скоростью. Поезд движется с рабочей скоростью 110 км/ч.
Пекинская линия метро S1
Линия S1 пекинского метро — это линия на магнитной подвеске со средней и низкой скоростью. Линия была открыта 30 декабря 2017 года. В линии используется технология средне-низкой скорости магнитной левитации, которая может обеспечить максимальную скорость 105 км/ч. Фактическая скорость линии составляет 100 км/ч.
Плюсы и минусы маглева
Плюсы:
- Поезда на магнитной подвеске могут развивать скорость, не уступающую скорости самолётов. Это позволит пассажирам сократить время в пути и добраться до места назначения быстрее и проще. 13 января 2021 года в городе Чэнду на юго-западе Китая был развёрнут прототип поезда, использующего технологию высокотемпературной сверхпроводимости (HTS) на магнитной подвеске, который может похвастаться расчётной скоростью 620 км/ч.
- У поезда на магнитной подвеске нет колес, поэтому не производится шум, как от обычных поездов.
- Маглев потребляет меньше энергии, до 30 %, чем обычные поезда.
- Простота обслуживания.
Маглев, использующий технологию высокотемпературной сверхпроводимости
Минусы:
- Самым большим недостатком является то, что поезда на магнитной подвеске несовместимы с существующими железнодорожными путями, и поэтому необходимо строить новые маршруты и линии, что приводит к высоким затратам на первоначальное строительство. Поскольку существующая железнодорожная инфраструктура не может использоваться для магнитолевитации, её придется либо заменить системой магнитной подвески, либо построить совершенно новую сеть — и то, и другое будет очень дорогостоящим с точки зрения первоначальных инвестиций.
Также некоторые критики утверждали, что маглев излучает вредное электромагнитное излучение, но тесты доказали, что такие утверждения ложны. На самом деле шанхайский маглев даёт меньше излучения, чем обычный фен для волос.
Высокоскоростные поезда
Разница между поездом на маглеве и сверхскоростным поездом (маглев не относится к высокоскоростным поездам).
Китай стал мировым лидером в строительстве высокоскоростных железных дорог. К концу 2020 года в стране насчитывалось 37 900 км высокоскоростных железнодорожных линий, что является самой обширной сетью в мире. Скоростные поезда могут доставить пассажиров во все крупные города Китая.
Новая магистраль Red Rail знаменует собой очередную попытку Китая использовать передовые технологии для преобразования отечественной железнодорожной отрасли.
Паровозик, который сможет
Red Rail построен в уезде Синго, провинция Цзянси, на юге Китая. Экспериментальный поезд едет по рельсам, протяжённостью 800 м и подвешенными на высоте 10 м на стальной конструкции, и выглядит точно так же, как и любой другой надземный поезд, только перевёрнутый. Вместо того, чтобы ехать поверху пути, поезд движется под ним, из-за чего и получил своё название — Sky Train.
Маглевы используют два комплекта электромагнитов для создания магнитного поля, необходимой для движения поезда на больших скоростях. Sky Train работает на постоянных магнитах, богатых редкоземельными элементами, которые создают постоянной силу отталкивания, достаточную для того, чтобы «держать поднятым над рельсами и двигать вперёд» вагон поезда. Рукав поезда окружает рельс, а постоянные магниты в рычаге и рельсе отталкивают друг друга, подвешивая поезд. Отсутствие трения, создаваемое системой, означает, что транспортное средство может оставаться «на плаву» бесконечно долго, практически без электропитания. Поезд способен бесшумно парить над рельсами со скоростью до 80 км/ч. Эта технология магнитной подвески генерирует меньше электромагнитного излучения, а деньги затраченные на её строительство составляют 10 % от стоимости строительства метро аналогичной протяжённости (будучи поднятой на стальных опорах, Red Rail требует меньше недвижимости на земле).
В настоящее время поезд состоит из двух вагонов и может перевозить до 88 пассажиров одновременно. Как только первый этап будет завершён, поезд будет испытан на трассе протяженностью 7,5 км. Дополнительное пространство позволит Sky Train развивать скорость до 120 км/ч.
Red Rail является третьей по счёту технологией магнитной подвески после технологии магнитной подвески с нормальной проводимостью и технологии сверхпроводящей подвески. На исследования и разработки 800-метровой системы Red Rail ушло девять лет. Для этого были разработаны проекты с общим объёмом инвестиций в 11,43 млрд юаней (1,69 млрд долларов США).
Щепотка неодима
Транспортная система Maglev была впервые представлена американским изобретателем Робертом Годдардом и инженером Эмилем Башле в первой половине XX века. В 1984 году система Maglev была официально представлена в государственном секторе для коммерческого использования.
Преимущества электропоездов на магнитной подвеске довольно очевидны. С другой стороны, они не так часто используются в низкоскоростных транспортных перевозках, поскольку электроэнергия, используемая для левитации обычного поезда на магнитной подвеске, добавляет 15 % к общему счёту за электричество по сравнению с метро или легкорельсовым транспортом.
Но это при условии, что используются электромагниты. Постоянные магниты не теряют свои магнитные свойства круглосуточно и без выходных — при условии, что можно позволить себе редкоземельные металлы. На Китай приходится 40 % всех известных мировых запасов редкоземельных элементов. Поднебесная также добывает гораздо больше этих металлов, чем любая другая страна, и абсолютно доминирует в цепочке обработки и поставок — шесть государственных китайских компаний добыли 85 % от общего количества мировых редкоземельных элементов за 2020 год.
Поэтому для других стран как бы многообещающе ни выглядела технология магнитной подвески на постоянных магнитах, производство на данный момент возможно только в Китае.
Обычные магниты с одинаковыми полюсами отталкивают друг друга, но их магнитная сила со временем ослабевает. Добавление редкоземельных элементов в магнит значительно увеличивает срок его службы. Неодим, например, может уменьшить потерю магнетизма до менее чем 5 % за столетие. Поэтому магниты с редкоземельными элементами называются постоянными магнитами.
Маглев с постоянными магнитами превосходит подземный транспорт с точки зрения скорости и комфорта. Максимальная скорость большинства внутренних линий метро, как правило, ограничена 80 км/ч, но поезд на магнитной подвеске с постоянными магнитами, полностью управляемый искусственным интеллектом, может развивать скорость вдвое быстрее.
Поезду также трудно выйти из строя или повредиться во время длительной эксплуатации, потому что постоянное магнитное поле поглощает большую часть толчков и ударов. В будущем постоянные магниты помогут создать новый двигатель для индустрии железнодорожного транспорта и даст Китаю новое преимущество.
