Трансрапид ( немецкий: [tʁansʁaˈpiːt] ) — разработанный в Германиивысокоскоростной монорельсовый поезд,работающий намагнитной подушке. Планирование системы началось в конце 1960-х годов, аиспытательный полигонв Эмсланде, Германия, был открыт в 1983 году.[1]В 1991 году техническая готовность к применению была одобренаDeutsche Bundesbahnв сотрудничестве с известными университетами.[2]
Последняя версия, Transrapid 09, выпущенная в 2007 году, рассчитана на крейсерскую скорость 505 км/ч (314 миль/ч) и допускает ускорение и замедление примерно со скоростью 1 м/с2 ( 2,2 мили/ч/с).
В 2002 году была завершена первая коммерческая реализация — шанхайский поезд Maglev , который соединяет скоростную транзитную сеть города Шанхай протяженностью 30,5 км (18,95 миль) с международным аэропортом Шанхая Пудун . Система Transrapid пока не развернута на междугородних линиях.
Система была разработана и продавалась компаниями Siemens и ThyssenKrupp , а также другими, в основном немецкими, компаниями.
В 2006 году поезд Transrapid столкнулся с ремонтным автомобилем на немецком испытательном полигоне, в результате чего погибло 23 человека.
В 2011 году испытательный трек Эмсланд был закрыт, когда истек срок действия его лицензии на эксплуатацию. В начале 2012 года был одобрен снос и переоборудование всего участка Эмсланд, включая фабрику, но он был отложен до конца 2023 года из-за концепций использования в качестве испытательного трека Hyperloop или трассы для магнитной подвески для китайского CRRC Maglev . [3] [4]
Сверхскоростная система Transrapid maglev не имеет колес, осей, зубчатых передач, стальных рельсов и электрических пантографов . Транспортные средства на магнитной подвеске не катятся на колесах; вместо этого они парят над направляющей дорожкой, используя притягивающую магнитную силу между двумя линейными массивами электромагнитных катушек — одна сторона катушки на транспортном средстве, другая сторона в направляющей дорожке, которые функционируют вместе как магнитный диполь. Во время левитации и движения транспортное средство на магнитной подвеске Transrapid плавает на магнитной подушке без трения, не имея никакого механического контакта с направляющей дорожкой. Бортовые электронные системы транспортного средства измеряют расстояние зазора диполя 100 000 раз в секунду, чтобы гарантировать зазор между катушками, прикрепленными к нижней стороне направляющей, и магнитной частью транспортного средства, обернутой вокруг краев направляющей. Благодаря этому точному, постоянно обновляемому электронному управлению зазор диполя остается номинально постоянным и равным 10 миллиметрам (0,39 дюйма). При левитации магнитолевитационный поезд имеет зазор около 15 сантиметров (5,9 дюйма) над поверхностью направляющей.
Для зависания транспортного средства на магнитной подвеске Transrapid требуется меньше энергии, чем необходимо для работы бортового оборудования кондиционирования воздуха.
В транспортных средствах Transrapid версий TR08 и более ранних, при движении со скоростью ниже 80 километров в час (50 миль в час), система левитации транспортного средства и вся бортовая электроника транспортного средства снабжались питанием через физические соединения с направляющей дорожки. При скорости транспортного средства выше 80 километров в час (50 миль в час) вся бортовая мощность обеспечивалась восстановленными гармоническими колебаниями магнитных полей , создаваемых линейным статором дорожки. (Поскольку эти колебания являются паразитными, они не могут использоваться для движения транспортного средства). С тех пор для Transrapid была разработана новая система передачи энергии, версия TR09, в которой транспортные средства на магнитной подвеске теперь не требуют физического контакта с направляющей дорожкой для своих бортовых потребностей в питании, независимо от скорости транспортного средства на магнитной подвеске. Эта функция помогает сократить текущие расходы на техническое обслуживание и эксплуатацию.
В случае отключения питания двигательной установки пути, магнитолевитационный поезд может использовать бортовые резервные аккумуляторные батареи для временного питания системы левитации.
Система Transrapid maglev использует синхронный линейный двигатель с длинным статором как для движения, так и для торможения. Он работает как вращающийся электродвигатель , статор которого «разворачивается» вдоль нижней стороны направляющей; вместо создания крутящего момента (вращения) он создает линейную силу вдоль своей длины. Электромагниты в транспортном средстве maglev, которые его поднимают, также работают как эквивалент возбуждающей части ( ротора ) этого линейного электродвигателя. Поскольку магнитное бегущее поле работает только в одном направлении, если бы на данном участке пути было несколько поездов maglev, все они двигались бы в одном направлении, тем самым уменьшая вероятность столкновения между движущимися поездами.
Нормальное потребление энергии Transrapid составляет приблизительно от 50 до 100 киловатт (от 67 до 134 л.с.) на секцию для левитации и перемещения, а также управления транспортным средством. Коэффициент сопротивления Transrapid составляет около 0,26. Аэродинамическое сопротивление транспортного средства, имеющего лобовое сечение 16 м 2 (172 кв. фута), [ необходима цитата ] требует потребления энергии при крейсерской скорости 400 км/ч (249 миль/ч) или 111 м/с (364 фута/с), определяемого по следующей формуле:
Потребление энергии выгодно отличается от других высокоскоростных железнодорожных систем. При КПД 0,85 требуемая мощность составляет около 4,2 МВт. Потребление энергии для целей левитации и наведения составляет приблизительно 1,7 кВт/т. Поскольку двигательная установка также способна функционировать в обратном направлении, энергия передается обратно в электрическую сеть во время торможения. Исключением из этого является случай, когда аварийная остановка выполняется с использованием аварийных посадочных полозьев под транспортным средством, хотя этот метод остановки транспортного средства предназначен только как последнее средство, если невозможно или нежелательно поддерживать транспортное средство в левитирующем положении на резервном питании до естественной остановки.
По сравнению с классическими железнодорожными линиями Transrapid обеспечивает более высокие скорости и уклоны с меньшим выветриванием и меньшим потреблением энергии и потребностями в обслуживании. Путь Transrapid более гибок и легче адаптируется к конкретным географическим условиям, чем классическая система поездов. Груз ограничен максимальной полезной нагрузкой 15 тонн (14,8 длинных тонн ; 16,5 коротких тонн ) на вагон. Transrapid допускает максимальную скорость 550 км/ч (342 мили в час), что ставит его между обычными высокоскоростными поездами (200–320 км/ч или 124–199 миль в час) и воздушным движением (720–990 км/ч или 447–615 миль в час). Генератор магнитного поля, важная часть двигателя, являющегося частью пути, ограничивает пропускную способность системы.
С точки зрения конкуренции Transrapid является запатентованным решением. Поскольку рельсы являются частью двигателя, то могут эксплуатироваться только транспортные средства и инфраструктура Transrapid из одного источника. Не предусмотрено многоисточников в отношении транспортных средств или очень сложных перекрестков и стрелок. В отличие от классических железных дорог или других инфраструктурных сетей, совместно администрируемых Федеральным сетевым агентством (Bundesnetzagentur) в Германии, система Transrapid не допускает никакой прямой конкуренции.
Transrapid — это электрифицированное, чистое, высокоскоростное, высокопроизводительное [ требуется ссылка ] транспортное средство, способное создавать пассажирские соединения из пункта в пункт в географически сложных условиях. Это следует сравнивать с воздействием на исторические и/или ландшафтные зоны защиты (сравните мост Вальдшлёсшен ). Любое воздействие выбросов должно учитывать источник электроэнергии. Снижение расходов, шума и вибрации системы Transrapid, предназначенной только для людей, по сравнению с грузовыми железнодорожными путями напрямую не сопоставимо. Повторное использование существующих путей и взаимодействие с существующими сетями ограничены. Transrapid косвенно конкурирует за ресурсы, пространство и пути в городских условиях с классическими городскими транспортными системами и высокоскоростными поездами.
Полностью приподнятый шанхайский маглев был построен за 1,33 млрд долларов США на протяжении 30,5 км (19,0 миль), включая поезда и станции. Таким образом, стоимость за км для двухпутной линии составила 43,6 млн долларов США, включая поезда и станции. Это было первое коммерческое использование технологии. С тех пор обычные скоростные железнодорожные пути массово производились в Китае по цене от 4,6 до 30,8 млн долларов США за километр, в основном в сельской местности. (См. Высокоскоростные железные дороги в Китае ).
В 2008 году Transrapid Australia оценила правительство штата Виктория в 34 миллиона австралийских долларов за километр для двухколейной дороги. [5] Это предполагало, что 50% пути было на уровне земли, а 50% было поднято. Для сравнения, 47-километровая (29 миль) региональная железнодорожная линия, построенная в Виктории, обошлась примерно в 5 миллиардов австралийских долларов, или 105 миллионов австралийских долларов за километр, включая две станции.
Из вышеизложенного невозможно сказать, будет ли Transrapid или обычная скоростная железная дорога дешевле для конкретного применения.
Более высокая скорость работы системы маглева позволит доставить больше пассажиров на то же расстояние за установленное время. Способность системы Transrapid справляться с более крутыми поворотами и более крутыми уклонами может существенно повлиять на сравнение затрат для конкретного проекта.
В 2008 году Transrapid Australia цитировала правительство штата Виктория от 16,5 млн австралийских долларов (пригородные поезда) до 20 млн австралийских долларов (люкс) за секцию поезда или вагон. [5] Из-за ширины вагонов Transrapid в 3,7 м (12 футов 2 дюйма) их площадь пола составляет около 92 квадратных метров (990 квадратных футов). Это составляет от 179 000 до 217 000 австралийских долларов за квадратный метр.
Для сравнения, InterCityExpress , которые также построены Siemens , стоят около 6 миллионов австралийских долларов за вагон. Из-за ширины вагонов ICE в 2,9 м (9 футов 6 дюймов) их площадь пола составляет около 72 квадратных метров (775 квадратных футов). Это составляет около 83 000 австралийских долларов за квадратный метр.
Это показывает, что составы поездов Transrapid, вероятно, будут стоить более чем в два раза дороже, чем обычные скоростные поезда ICE 3 на данный момент. Однако каждый состав поездов Transrapid более чем в два раза эффективнее из-за более высокой рабочей скорости и ускорения, согласно UK Ultraspeed . В их исследовании требуется всего 44% от количества составов поездов Transrapid, чтобы доставить то же количество пассажиров, что и обычные высокоскоростные поезда.
Transrapid утверждает, что их система имеет очень низкие затраты на техническое обслуживание по сравнению с обычными высокоскоростными железнодорожными системами из-за бесконтактного характера их системы. [6]
Единственная коммерческая реализация на сегодняшний день была в 2000 году, когда китайское правительство приказало построить трассу Transrapid, соединяющую Шанхай с международным аэропортом Пудун . Она была открыта в 2002 году, а регулярные ежедневные поездки начались в марте 2004 года. Скорость движения составляет 431 км/ч (268 миль/ч), которую поезд Maglev поддерживает в течение 50 секунд, поскольку короткая трасса длиной 30,5 км (18,95 миль) позволяет поддерживать крейсерскую скорость только в течение короткого времени, прежде чем должно начаться замедление. Среднее количество пассажиров в день (14 часов работы) составляет около 7500, а максимальная вместимость поезда — 440 человек. Цена билета второго класса около 50 RMB ( ренминби ) (около 6 евро ), что в четыре раза превышает цену автобуса до аэропорта и в десять раз дороже сопоставимого билета на метро.
Проект был спонсирован немецким Hermes, предоставившим кредиты на сумму 200 млн немецких марок. Предполагается, что общая стоимость составит 1,33 млрд долларов.
Планируемое продление линии до аэропорта Шанхай Хунцяо (35 км или 22 мили) и далее до города Ханчжоу (175 км или 109 миль) неоднократно откладывалось. Первоначально планировалось, что линия будет готова к Expo 2010 , окончательное одобрение было получено 18 августа 2008 года, а строительство планировалось начать в 2010 году и завершить в 2014 году. [7] Однако план был отменен, возможно, из-за строительства высокоскоростной пассажирской железной дороги Шанхай-Ханчжоу . [8]
Испытательный центр Эмсланд был единственным маршрутом Transrapid в Германии. [ необходима цитата ] Он был деактивирован и должен быть разобран. Тем не менее, есть планы использовать его как испытательный центр для CRRC 600 или реконструировать его, чтобы он служил маршрутом Hyperloop . [9] [10]
В 2007 году Иран и немецкая компания достигли соглашения об использовании поездов на магнитной подвеске для соединения городов Тегеран и Мешхед . Соглашение было подписано на площадке Международной ярмарки в Мешхеде между Министерством дорог и транспорта Ирана и немецкой компанией. [ требуется цитата ] Базирующаяся в Мюнхене компания Schlegel Consulting Engineers заявила, что подписала контракт с Министерством транспорта Ирана и губернатором Мешхеда. «Нам поручено возглавить немецкий консорциум в этом проекте», — сказал представитель. «Мы находимся на подготовительной стадии». Следующим шагом станет создание консорциума, процесс, который, как ожидается, состоится «в ближайшие месяцы», — сказал представитель. Стоимость проекта может составить от 10 до 12 миллиардов евро, сказал представитель Schlegel. Siemens и ThyssenKrupp, разработчики высокоскоростного поезда на магнитной подвеске, названного Transrapid, заявили, что не знали об этом предложении. Представитель Шлегеля заявил, что Siemens и ThyssenKrupp в настоящее время «не участвуют» в консорциуме. [11]
SwissRapide AG в сотрудничестве с SwissRapide Consortium разрабатывает и продвигает надземную монорельсовую систему на магнитной подушке (Maglev), основанную на технологии Transrapid. Первыми запланированными проектами являются линии Берн – Цюрих , Лозанна – Женева , а также Цюрих – Винтертур . [12] [13]
Transrapid — одна из компаний, стремящихся построить высокоскоростную транзитную систему протяженностью 120 миль (190 км) параллельно межштатной автомагистрали I-70 в американском штате Колорадо. [14] В представленных заявках говорится, что магнитная подвеска обеспечивает значительно лучшую производительность, чем железная дорога, учитывая суровый климат и рельеф местности. По состоянию на ноябрь 2013 года ни одна технология не была выбрана, хотя строительство планируется начать в 2020 году. [15]
Проект California–Nevada Interstate Maglev — это предлагаемая линия длиной 269 миль (433 км) от Лас-Вегаса, Невада, до Анахайма, Калифорния. Один сегмент будет проходить от Лас-Вегаса до Примма, Невада, с предполагаемым обслуживанием будущего аэропорта Айвенпа-Вэлли в районе Лас-Вегаса. Максимальная скорость составит 310 миль в час (500 км/ч). В августе 2014 года сторонники проекта пытались возродить интерес к нему. [16] [17]
В США было проведено несколько других оценок, включая Вашингтон (округ Колумбия) — Балтимор , Чаттануга — Атланта и Питтсбург — Филадельфия. [18] Пока ни один проект не начал строительство. См. список предложений по поездам на магнитной подвеске в США .
Двухлинейная система длиной 120 километров (75 миль) была предложена для острова Тенерифе , который посещают пять миллионов туристов в год. Она соединит столицу острова Санта-Крус на севере с Коста-Адехе на юге и Лос-Реалехос на северо-западе с максимальной скоростью 270 км/ч (169 миль/ч). Предполагаемая стоимость составляет €3 млрд. Transrapid имеет преимущества по сравнению с обычными железнодорожными планами, которые потребовали бы 35% своего маршрута в туннелях из-за крутого рельефа на острове. [19] [20]
Transrapid возник как одна из нескольких конкурирующих концепций нового наземного высокоскоростного общественного транспорта, разработанного в Германии. В этом соревновании Transrapid в первую очередь конкурировал с InterCityExpress ( ICE), высокоскоростной железнодорожной системой, основанной на «традиционной» железнодорожной технологии. ICE «победил» тем, что был принят по всей Германии, однако разработка Transrapid продолжалась. Ряд исследований возможных линий Transrapid был проведен после ввода в эксплуатацию ICE, включая линию дальнего следования из Гамбурга в Берлин.
Самый последний проект немецкой линии Transrapid, который был ближе всего к реализации, будучи ранее одобренным, был соединительным путем аэропорта от центрального вокзала Мюнхена до аэропорта Мюнхена , проект протяженностью 40 километров (25 миль). Связь между железнодорожным вокзалом и аэропортом была близка к реализации, но была отменена 27 марта 2008 года правительством Германии из-за значительного перерасхода средств. До отмены правящая партия, Христианско -социальный союз Баварии (ХСС), столкнулась с внутренним и местным сопротивлением, в частности со стороны сообществ вдоль предлагаемого маршрута . ХСС планировал позиционировать Transrapid как пример будущих технологий и инноваций в Баварии. Федеральный министр транспорта Германии Вольфганг Тифензее объявил о решении после кризисного совещания в Берлине , на котором представители отрасли, как сообщается, сообщили, что расходы выросли с 1,85 млрд евро до более чем 3 млрд евро (4,7 млрд долларов). [21] Однако этот рост прогнозируемых расходов был в основном обусловлен сметой расходов на строительство туннеля и связанного с ним гражданского строительства после того, как назначенный оператор Deutsche Bahn AG переложил большую часть распределения рисков на своих субподрядчиков, а не стоимостью технологии магнитной подвески. [ оригинальное исследование? ]
Правительство Великобритании в 2007 году [22] [23] отклонило проект Transrapid в пользу строительства линии на магнитной подвеске под названием UK Ultraspeed между Лондоном и Глазго через Бирмингем, Ливерпуль/Манчестер, Лидс, Тиссайд, Ньюкасл и Эдинбург. [22]
22 сентября 2006 года поезд Transrapid столкнулся с ремонтным автомобилем на скорости 170 км/ч (106 миль/ч) на испытательном пути в Латене, Германия. Ремонтный автомобиль уничтожил первую секцию поезда, затем поднялся с рельсов, чтобы совершить два полных оборота, прежде чем приземлиться в груде предварительно взорванных обломков. Это была первая крупная авария с участием поезда Transrapid. Средства массовой информации сообщили о 23 погибших и о том, что несколько человек получили серьезные травмы, это были первые смертельные случаи на любом маглеве. [24] Авария была вызвана человеческой ошибкой, когда первому поезду разрешили покинуть станцию до того, как ремонтный автомобиль сошел с рельсов. Этой ситуации можно было избежать в производственной среде, установив автоматическую систему предотвращения столкновений.
11 августа 2006 года загорелся поезд Transrapid на шанхайской линии Maglev. Пожар был быстро потушен шанхайскими пожарными. Сообщалось, что причиной возгорания могли стать бортовые аккумуляторы транспортного средства.
В апреле 2006 года новые заявления китайских чиновников о планах сократить расходы на магнитную подвеску на треть вызвали несколько резких комментариев со стороны различных немецких чиновников и более дипломатичные заявления о беспокойстве со стороны должностных лиц Transrapid. Deutsche Welle сообщила, что China Daily процитировала Государственный совет, призывающий инженеров «изучать и усваивать зарубежные передовые технологии, одновременно создавая дальнейшие инновации». Китайцы отрицают какой-либо технологический плагиат. Китайская корпорация авиационной промышленности заявила, что новый китайский магнитный поезд «Zhui Feng» не зависит от зарубежных технологий. Он намного легче продукта Transrapid, заявила компания, и имеет гораздо более продвинутую конструкцию. [25]
