사실, 1950 년대와 1960 년대에 철도는 석양운송업으로 여겨졌다. 항공, 도로 등 교통상대의 강력한 도전으로 달팽이 같은 크롤링 속도는 현대공업사회 물류, 인파의 빠른 흐름에 점점 적응하지 못하고 있다. 하지만 1970 년대 이후, 특히 최근 몇 년 동안 고속철도가 세계의 관심의 초점이 되면서 철도는 각국의 운송 구도에서 다시 중요한 지위를 얻었다. 프랑스 일본 러시아 미국 등 국가의 기차는 시속 200 킬로미터에서 300 킬로미터로 빠르게 발전했다. 1995 년 열린 국제철도대회에 따르면 금세기 말까지 독일 일본 프랑스 등의 고속철도 운영 속도는 시속 360 킬로미터에 이를 것으로 전망된다.
그러나 기차가 이렇게 빠른 속도로 운행할 수 있도록 바퀴와 철로로 구성된 전통적인 시스템은 무력하다. 전통적인 바퀴와 레일이 철도를 붙이는 것은 바퀴와 레일 사이의 접착을 이용하여 열차를 전진시키기 때문이다. 부착 계수는 열차 속도가 증가함에 따라 감소하지만 운행 저항은 열차 속도가 높아지면 증가합니다. 부착 계수 원곡선과 주행 저항 원곡선의 교차점에 속도가 증가하면 한계에 도달합니다. 연구진에 따르면 일반 선로 열차의 최고 시속은 약 350 ~ 400 킬로미터로 추산된다. 소음, 진동, 휠/레일 마모 등의 요인을 감안하면 실제 속도는 최대 속도에 도달할 수 없습니다. 그래서 유럽과 일본에서 운행하는 고속열차는 속도면에서 잠재력이 크지 않다. 속도를 한 단계 더 높이려면 반드시 신기술에 의지해야 한다. 이것이 바로 일종의 비정규 열차인 자기부상열차이다.
비록 우리는 여전히 자기부상열차의 궤도를' 철도' 라고 부르지만, 이 두 단어는 적절하지 않다. 철도 궤도를 예로 들다. 사실, 그것은 더 이상 존재하지 않습니다. 단 하나의 궤도만 남았는데, 바퀴가 그것을 넘지 않았기 때문에' 궤도' 라고 부를 수도 없다. 사실 자기부상열차에는 바퀴도 없다. "철도" 에서 운행하는 이 슈퍼열차는 전통적인 의미의 견인기관차가 없다. 그것은 달릴 때 땅에 닿지 않고 트랙 10 cm 의 높이에서 "비행" 한다. 자기부상열차는 무접촉 자기부양, 안내 및 구동 시스템을 갖춘 고속 자기부상열차 시스템입니다. 시속 500 여 킬로미터에 달하는 그 속도는 오늘날 세계에서 가장 빠른 지상 여객 수송이다. 빠른 속도, 높은 등반 능력, 낮은 에너지 소비, 작은 런타임 소음, 안전하고 편안한, 연료 소비 없음, 오염 감소 등의 장점을 가지고 있습니다. 고가 방식을 채택하여 경작지가 적다. 자기부상열차는 자력의 기본 원리를 이용하여 이 열차들을 레일에 매달아 구식 강륜과 선로열차를 대체하는 것을 말한다. (윌리엄 셰익스피어, 자기력, 자기력, 자기력, 자기력, 자기력, 자기력, 자기력) 자기부양 기술은 전자기력을 이용하여 전체 기차칸을 들어 올리고, 짜증나는 마찰과 불쾌한 낭랑한 소리를 없애고, 지면과 연료에 닿지 않는 빠른' 비행' 을 가능하게 한다.
물리학 지식은 두 개의 자석이 동극에 접근할 때 서로 배척하고, 이극에 접근할 때 서로 끌어당긴다는 것을 알려준다. 자기부상열차를 지탱하는 신비로운 공중부양력은 사실 이 두 가지 중력과 반발력이다.
정확한 정의에 따르면 자기부상열차는 실제로 열차를 공중에 떠 전자기 중력이나 반발력을 통해 유도함으로써 열차가 지상 궤도와 기계적으로 접촉하지 않고 직선 모터로 열차를 운행한다. 자기부상열차는 여전히 육지궤도교통시스템에 속하지만 궤도, 갈림길, 차량대차, 매달림 시스템 등 많은 전통기관차와 차량의 특징을 간직하고 있지만 견인운행시 열차와 레일 사이에 기계적 접촉이 없기 때문에 전통열차의 바퀴, 레일 접착, 기계적 소음, 마모 등의 문제를 근본적으로 극복하고 있어 사람들이 꿈꾸는 이상적인 육지교통수단이 될 수 있다.
중력과 반발력의 기본 원리에 따르면, 세계 자기부상열차에는 두 가지 발전 방향이 있다. 하나는 독일로 대표되는 일반적인 자기 흡입력 공중부양 시스템인 ——EMS 시스템입니다. 기존의 전자석을 이용하여 일반 철분 물질을 끌어들이는 기본 원리를 이용하여 열차를 끌어당겨 공중부양을 하고, 공중에 떠 있는 에어 갭은 비교적 작으며, 보통 10 mm 정도이다 .. 정상 지향적인 고속 자기부상열차는 시속 400-500km 에 달할 수 있으며, 도시 간 장거리 고속 교통에 적합하다. 또 다른 하나는 일본 EDS 시스템으로 대표되는 전속 공중부양시스템으로 초전도 자기부양 원리를 이용하여 바퀴와 레일 사이에 반발력을 발생시켜 열차가 공중에 떠 있게 하는 것이다. 이런 자기부상열차의 공중부양 에어 갭은 비교적 크며, 보통 100mm 정도이며 시속 500km 이상에 달할 수 있다. 이 두 기술 중 어느 것이 더 좋은지 아직 결론이 나지 않았지만, 우리 나라의 자기부상열차가 국제적으로 설 수 있기를 바랍니다.
자기부상열차는 약 200 년 전 스티븐슨의' 로켓' 증기 기관차가 나온 이래 철도 기술의 가장 근본적인 돌파구였다. 자기부상열차는 오늘 보기에 새로운 것으로 보이지만, 그 이론적 준비는 오랜 역사를 가지고 있다. (윌리엄 셰익스피어, 자기부상열차, 자기부상열차, 자기부상열차, 자기부상열차, 자기부상열차) 자기 부상 기술에 대한 연구는 독일에서 시작되었습니다. 일찍이 1922 년 독일 엔지니어 헤르만 강소는 자기부상의 원리를 제시했고 1934 년에 자기부상열차의 특허를 신청했다. 1970 년대 이후 세계 공업화 국가의 경제력이 지속적으로 강화됨에 따라 독일, 일본, 미국, 캐나다, 프랑스, 영국 등 선진국들은 자기 부상 수송 시스템을 발전시켜 운송 능력을 높이고 경제 발전의 요구를 충족시킬 계획을 세우기 시작했다. 그러나 미국과 구소련은 각각 1970 년대와 80 년대에 이 연구 프로젝트를 포기했다. 현재 독일과 일본만 자기부양시스템을 계속 연구하고 있으며, 모두 현저한 진전을 이루었다. 다음은 세계 주요 국가인 자기부상철도의 연구 상황을 간략하게 소개한다.
일본은 1962 에서 항도자기부양철도를 연구하기 시작했다. 이후 초전도기술의 급속한 발전으로 1970 년대 초부터 초전도자기부양철도를 연구하기 시작했고 1972 년 처음으로 2.2 톤의 초전도자기부상열차 실험에 성공해 시속 50 킬로미터에 달했다. 1977 부터 65438+2 월까지 미야자키 자기부상철도 시험선 최대 시속 204km, 1979 부터 65438+2 월까지 517km 로 더 올라갔다. 1982, 1 1 년 6 월 자기부상열차 유인 실험에 성공했다. 1995 년, 실험기간 유인자기부상열차 최고 시속이 4 1 1 km 에 달했다. 도쿄와 오사카 사이에 자기부상철도를 건설할 가능성을 연구하기 위해 야마나시 자기부상철도 실험선은 1990 에서 착공하고 시험선 1 기 공사 18.4 km 은 1996 에서 완공됐다.
독일의 자기부상철도에 대한 연구는 1968 (당시 연방 독일) 에서 시작되었다. 연구 초기에는 상도와 초전도를 병행했다. 1977 까지 각각 일정한 자석 중력과 초전도 전자석 반발력을 개발한 실험차는 시험 시 최고 속도가 400km/시간에 달한다. 이후 분석을 통해 초전도 자기부상철도에 필요한 기술 수준이 너무 높아서 단기간에 큰 발전을 이룰 수 없다고 판단해 앞으로 정상 지향적인 자기부상철도에만 집중하기로 했다. 1978 Amsland 에 전체 길이 3 1.5 km 의 실험선을 건설하기로 결정했고, 1980 은 건설을 시작했고, 1982 는 무인운전 실험을 시작했다. 열차 최고 시험 시속은 1983 년 말 300km 에 달했고 1984 에서 400km 로 더 올라갔다. 현재, 독일의 자기부상철도 연구 방면의 기술은 이미 성숙되었다.
일본 독일에 비해 영국 자기부상철도 연구는 1973 부터 늦게 시작됐다. 그러나 영국은 자기부상철도를 상업운영에 투입한 최초의 국가 중 하나이다. 4 월, 1984, 버밍엄 공항과 Intertenar 역 사이에 600 미터 길이의 자기부상철도가 정식으로 개통되었다. 승객들은 자기부상열차를 타고 버밍엄 공항에서 Interna Xiongnar 기차역까지 90 초밖에 걸리지 않았다. 유감스럽게도 1995 년, 세계 유일의 상업열차였던 이 열차는 1 1 년 운행 후 폐쇄를 선언하고 승객을 운송하는 임무가 공항 셔틀버스로 대체되었다.
자기부상열차는 주로 공중부양시스템, 추진시스템, 가이드시스템으로 구성되어 있다. 자력에 의존하지 않는 추진 시스템을 사용할 수는 있지만, 현재 대부분의 설계에서 이 세 부분의 기능은 자력에 의해 수행됩니다.
서스펜션 시스템: 현재 서스펜션 시스템의 설계는 독일이 채택한 상도형과 일본이 채택한 초전도형의 두 가지 방향으로 나눌 수 있습니다. 공중부양기술의 경우, 전기 자기부양시스템 (EMS) 과 전기 공중부양시스템 (EDS) 입니다.
자기부양 시스템 (EMS) 은 기관차에 결합된 전자석과 레일에 결합된 자석궤도 사이의 상호 유인으로 인해 발생하는 중력 공중부양 시스템입니다. 정상 유도 자기 부상 열차가 작동 할 때, 먼저 차량의 하부 서스펜션 및 가이드 전자석의 전자기 흡입력을 조정하고, 지상 궤도의 양측과의 자기 반응을 통해 열차를 정지시킵니다. 차량 아래쪽의 가이드 전자석과 레일 자석의 작용으로 바퀴와 레일은 수평 및 수직 방향으로 바퀴와 레일의 무접촉 지지와 무접촉 가이드를 가능하게 합니다. 차량과 운행 궤도의 매달림 간격은 10 mm 으로, 정확도가 높은 전자조절 시스템에 의해 보증된다. 또한 공중에 떠 있는 것과 가이드는 실제로 열차의 운행 속도와 무관하기 때문에, 멈춘 상태에서도 여전히 공중에 떠 있는 상태로 들어갈 수 있다.
전기 서스펜션 시스템 (EDS) 은 이동 기관차의 자석을 사용하여 레일에 전류를 생성합니다. 기관차와 레일 사이의 간격이 줄어들면 전자기 반발력이 증가하여 기관차에 안정적인 지지와 가이드를 제공합니다. 그러나 기관차는 이륙 및 착륙 중 기관차를 효과적으로 지탱할 수 있도록 바퀴와 같은 장치를 갖추어야 한다. 왜냐하면 기관차 속도가 약 25 마일/시간 미만이면 EDS 가 공중부양을 보장할 수 없기 때문이다. EDS 시스템은 저온 초전도 기술 하에서 크게 발전했다.
초전도 자기부상열차의 가장 중요한 특징은 초전도체가 상당히 낮은 온도에서 완전한 전도성과 항자성을 가지고 있다는 것이다. 초전도 자석은 초전도 재료로 만든 초전도 코일로 구성되어 있다. 그것은 0 전류 저항뿐만 아니라 일반 전선과 비교할 수 없는 강력한 전류도 전달할 수 있다. 이 특성은 부피가 작고 전력이 큰 전자석을 만들 수 있게 한다.
초전도 자기부상열차의 차량에는 차량용 초전도 자석이 장착되어 있어 감응 전력 통합 장치를 형성하고, 열차의 구동 권선과 서스펜션 가이드 권선은 지상 레일의 양쪽에 장착된다. 차량의 감지 전력 통합 장치는 전력 통합 권선, 감지 전력 통합 초전도 자석 및 서스펜션 가이드 초전도 자석으로 구성됩니다. 궤도의 양쪽에있는 구동 권선에 속도와 주파수와 일치하는 3 상 AC 를 제공하면 움직이는 전자기장이 생성되어 열차 레일에 전자파가 발생합니다. 이 시점에서 기차의 차량용 초전도 자석은 운동 자기장과 동기화되는 추력을 받게 되는데, 바로 이 추력이 기차를 앞으로 나아가게 하는 것이다. 그 원리는 서핑과 같다. 서퍼들은 파도의 끝에 서서 파도에 밀려 전진했다. 초전도 자기부상열차는 서퍼들이 직면한 문제와 마찬가지로, 운동 전자파의 최고점에서 운동을 정확하게 조절하는 방법을 처리해야 한다. 따라서 지상 레일에 차량 위치를 감지하는 고정밀 기기를 설치하고 감지기가 전달하는 정보에 따라 3 상 AC 의 공급 방식을 조정하여 전자파 파형을 정확하게 제어하여 열차가 잘 작동하도록 합니다.
추진 시스템: 자기부상열차는 동기 직선 모터 원리에 의해 구동된다. 차량 아래쪽을 지탱하는 전자석 코일은 동기화 직선 모터의 여자 코일과 같은 역할을 하고, 지면 트랙 내부의 3 상 이동 자기장 구동 권선은 전기자와 같은 역할을 하며, 동기화 직선 모터의 긴 정자 권선에 해당한다. 모터의 작동 원리에서 알 수 있듯이, 정자인 전기자 코일이 전기를 켤 때 전자기 감지로 인해 모터의 회전자가 회전한다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 연선으로 배치된 변전소가 궤도 내부의 구동 권선에 3 상 주파수 조절 전원을 공급할 때, 전자기 감지로 인해 베어링 시스템은 열차와 함께 모터' 회전자' 와 같은 직선 운동을 하도록 추진된다. 따라서 공중에 떠 있는 상태에서는 열차가 비접촉식 견인과 제동을 완전히 실현할 수 있다.
일반적으로 트랙 양쪽에 있는 코일에서 흐르는 AC 는 코일을 전자석으로 바꿀 수 있습니다. 그것은 열차의 초전도 전자석과 상호 작용하여 열차가 시동을 걸었다. 기차가 전진하는 이유는 앞부분의 전자석 (N 극) 이 이전에 궤도에 설치된 전자석 (S 극) 에 끌리고, 동시에 나중에 궤도에 설치된 전자석 (N 극) 에 의해 배척되기 때문이다. 기차가 앞으로 주행할 때 코일에서 전류의 방향이 반전된다. 그 결과 원래의 S 극 코일이 이제 N 극 코일이 되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이런 식으로, 전자기 극성의 전환으로 인해 열차는 계속 앞으로 운행할 수 있다. 차의 속도에 따라 전기 변환기는 코일에서 흐르는 AC 의 주파수와 전압을 조절한다.
프로모션 시스템은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. "긴 정자" 추진 시스템은 레일에 감긴 직선 모터를 고속 자기 부상 열차의 동력 부분으로 사용합니다. 레일 가격이 비싸서 비싸요. 짧은 고정자 추진 시스템은 수동 궤도에 감긴 선형 감지 모터 (LIM) 를 사용합니다. 짧은 고정자 시스템은 레일 비용을 낮추지만 LIM 이 너무 무거워 나열된 페이로드 용량을 줄일 수 없어 긴 고정자 시스템보다 운영 비용이 높아지고 잠재 수익이 낮아집니다. 비자력 시스템을 채택하면 기관차의 무게가 증가하여 운행 효율을 낮출 수도 있다.
안내 시스템: 안내 시스템은 매달린 기관차가 레일을 따라 이동할 수 있도록 하는 방향력입니다. 필요한 추력은 공중부양력과 비슷하며 중력과 반발력으로 나눌 수 있다. 기관차 바닥에 있는 동일한 전자석은 가이드 시스템과 서스펜션 시스템 모두에 전원을 공급하거나 독립형 가이드 시스템 전자석을 사용할 수 있습니다.
현재 가장 빠른 지상 교통수단으로서 자기부상열차 기술은 확실히 다른 지상 교통 기술과 비교할 수 없는 장점을 가지고 있다.
우선, 그것은 전통적인 선로 철도의 속도를 높이는 주요 장애를 극복하고 발전 전망이 넓다. 첫 번째 바퀴 레일이 1825 에 나타납니다. 140 년의 노력 끝에 200 km/h 를 넘어 200 km/h 에서 300 km/h 까지 거의 30 년이 걸렸습니다 또한 휠/레일 철도의 속도가 매우 높다는 점도 유의해야 한다. 시속 300km 고속철도 건설비는 시속 200km 준고속철도보다 거의 두 배, 시속120km 일반 철도보다 3 ~ 8 배 높다. 속도가 계속 높아지면 그 비용은 크게 상승할 것이다. 반면 세계 최초의 미니자기부상열차는 1969 년 독일에 나타났고 일본은 1972 년에 제조되었다. 하지만 불과 10 년 후인 1979 년 자기 부상 열차 기술은 5 17 km/h 의 속도 기록을 세웠고, 현재 기술은 이미 성숙되어 500 km/h 실제 운영 건설 단계에 들어갈 수 있다.
둘째, 자기부상열차는 속도가 높고, 일반 자기부상이 400-500 km/h 에 달하고, 초전도자기부상이 500-600 km/h 에 달하며, 여객운송의 경우 속도를 높이는 주된 목적은 승객의 여행 시간을 단축하는 것이므로 운행 속도에 대한 요구는 여행거리의 길이와 밀접한 관련이 있다. 각종 교통수단은 자신의 속도, 안전, 편안함, 경제 등의 특징에 따라 각기 다른 여행거리에서 중요한 역할을 한다. 전문가들은 각종 교통수단의 총 여행시간과 여행거리를 분석해 총 여행시간을 감안하면 여행거리가 700 km 미만일 때 300 km/h 고속궤도가 비행기보다 낫다고 분석했다. 500 km/h 의 고속 자기부상이 1500 km 이상을 주행합니다.
셋째, 자기 부상 열차의 에너지 소비가 낮다. 일본 연구와 실제 테스트 결과에 따르면 같은 500 km/h 속도에서 자기부상열차는 킬로미터당 에너지 소비량이 비행기의 1/3 에 불과하다. 독일의 실험에 따르면, TR 자기부상열차가 시속 400km 에 달할 때, 그 킬로미터당 에너지 소비량은 시속 300km 의 고속 선로 열차와 같다. 자기부상열차의 속도도 300km/시간으로 떨어질 때, 그 킬로미터당 에너지 소비량은 바퀴 레일보다 33% 낮다.
자기부상열차 기술에는 위와 같은 많은 장점이 있지만 몇 가지 단점이 있습니다.
1. 자기부양시스템은 전자기력에 의해 정지, 안내 및 구동되는 기능이기 때문에 정전 후 자기부양에 대한 안전보장조치, 특히 정전 후 열차의 제동 문제는 여전히 해결해야 할 문제이다. 그것의 고속 안정성과 신뢰성은 오랜 테스트가 필요하다.
2. 상도자기부상기술은 부상고도가 낮기 때문에 선로 평평도, 노상 침하, 갈림길 구조에 대한 요구가 초전도 기술보다 높다.
3. 초전도 자기부양 기술은 기존의 자기부양기술보다 소용돌이 효과가 더 강하기 때문에 냉각 시스템이 육중하다. 강한 자기장은 인체와 환경에 영향을 미친다.