Потенциальной альтернативой высокоскоростным стальным колесам на стальных рельсах являются транспортные системы, использующие технологию магнитной левитации – maglev. Они обеспечивают более высокую скорость по сравнению с самыми быстрыми обычными поездами и снижают затраты на техническое обслуживание – и то, и другое является результатом значительно меньшего трения. Компромиссом являются гораздо более высокие первоначальные затраты на строительство (хотя толщина полотна может составлять до 10% по сравнению с 4% для обычных поездов, что сокращает затраты на земляные работы и необходимость в туннелях).
Огромные затраты не помешали странам, имеющим наибольший опыт в области высокоскоростных поездов – Японии и Китаю – планировать и строить системы на магнитной подвеске.
Магнитные левитаторы работают за счет использования притягивающих и отталкивающих свойств электромагнитов – или, в последнее время, постоянных магнитов – для подъема или подвешивания транспортного средства непосредственно над направляющей и одновременного перемещения его вперед. Подъемные магниты могут быть отделены от тяговых магнитов (принцип работы линейных индукционных двигателей, которые обычно совмещены с колесами) или совмещены с ними.
Электромагнитная подвеска (ЭМП) использует силы притяжения, действующие на боковые и нижние части поезда, а также на направляющую, для левитации поезда, удерживая его на высоте около 1,3 см над направляющей. Немецкие и шанхайские трансрапиды оснащены ЭМП. Электродинамические системы подвески (ЭДСП), с другой стороны, используют магниты, чтобы отталкивать поезд от рельсов, приподнимая его над рельсами (на 1–10 см. Японские высокоскоростные поезда на магнитной подушке работают по принципу ЭДСП.
Изобретатели по всему миру давно задумывались о системах на магнитной подушке. Первый патент на такую систему был выдан в США в 1902 году. Британский инженер-электрик и профессор Лондонского университета Эрик Лейтуэйт, изобретатель линейного асинхронного двигателя, в 1974 году разработал магнитную систему, которая позволяла не только поднимать грузы, но и перемещать их вперёд.
В результате появилась первая в мире коммерческая система на магнитной подушке — пассажирский поезд в аэропорту Бирмингема, который начал курсировать в 1984 году. Однако его скорость составляла всего 42 км/ч.
Первой попыткой создать коммерческую систему на магнитной подушке стало совместное предприятие - немецкие компании Siemens и ThyssenKrupp назвали его Transrapid.
Планирование началось в 1969 году, а в 1987 году в Эмсланде, Германия, был построен испытательный полигон. В нём используется система EMS. Было выпущено девять прототипов, последним из которых стал Transrapid 09, рассчитанный на рабочую скорость 501 км/ч. Единственный маглев Transrapid был продан в Китай для строительства линии от шанхайского аэропорта Пудун до городской системы метро, строительство которой было завершено в 2002 году. Предполагалось, что линия будет расширяться, но её первоначальная длина в 30 км сохранилась. Испытательный трек Transrapid в Эмсланде был закрыт в 2011 году. Шанхайский поезд на магнитной подушке тем не менее установил и продолжает удерживать мировой рекорд скорости в обычном режиме — 431 км/ч.
Японцы одними из первых заинтересовались поездами на магнитной подушке, и были разработаны две линии. Одна из них — HSST, высокоскоростная наземная транспортная система, которая изначально была построена для обслуживания выставки Expo 2005 недалеко от Нагои, хотя прототип (HSST-03) был представлен на выставке «Экспо-86» в Ванкувере и протестирован на трассе длиной 400 м .
Теперь он называется Linimo (от Linear Motor, «линейный двигатель»), но, несмотря на своё первоначальное название, он не отличается особой скоростью: его рабочая скорость составляет 100 км/ч
Нынешняя японская система — это SCMaglev, и она быстрая — очень быстрая. Она была разработана компанией JR Central и Японским научно-исследовательским институтом железных дорог.
В ней используются сверхпроводящие магниты (отсюда и название) и технология электродинамической подвески (EDS). Однако на скорости ниже 90 км/ч требуются колёса, прежде чем вступит в силу подъёмная сила магнитов.
В декабре 2003 года поезд на магнитной подушке MLX01 компании JR Central достиг скорости 581 км/ч, побив мировой рекорд скорости на испытательном треке в Яманаси, недалеко от Токио. Длина трека составляет 43 км, он был открыт в 1997 году на месте предыдущего трека длиной 7 км в Миядзаки, на юге Японии. Новый путь в конечном счёте должен стать частью линии от Токио до Осаки через Нагою под названием Тюо Синкансэн. Строительство пути началось в 2013 году, когда проектировщики стали более уверены в том, что он действительно станет частью будущего маршрута между Токио и Нагоей, по крайней мере.
21 апреля 2015 года на пути Яманаси прошёл поезд серии L0 из семи вагонов Поезд на магнитной подушке SCMaglev достиг скорости 603 км/ч, установив ещё один мировой рекорд скорости на суше. Японская система на магнитной подушке, безусловно, быстрая, но она также невероятно дорогая, поскольку работает преимущественно в глубоких туннелях.
И около 86 % маршрута Токио — Нагоя будет проходить в туннелях. Китай находится в процессе создания и развития сети поездов на магнитной подушке, которая будет работать параллельно с уже существующей сетью обычных высокоскоростных железных дорог. Китайцев привлекает возможность сократить расходы на техническое обслуживание и снизить уровень загрязнения окружающей среды. Пока неясно, помешают ли этому плану огромные затраты.
Прототип нового поезда на магнитной подушке был впервые представлен государственным производителем China Railway Rolling Stock Corp. (CRRC) в 2019 году, а два года спустя CRRC представила прототип CRRC 600, способный развивать скорость до 600 км/ч. В 2019 году Китай объявил о планах по созданию так называемых «трёхчасовых транспортных колец», соединяющих крупные городские районы. Идея заключалась в том, чтобы заполнить пробел между обычными высокоскоростными поездами, развивающими скорость 350 км/ч, и самолётами, летящими со скоростью от 800 до 900 км/ч. Но для этого потребуется совершенно новая сеть путей на магнитной подвеске.
Согласно новостным сообщениям, в настоящее время строится несколько новых маршрутов на магнитной подвеске, в том числе один из Шанхая в Ханчжоу — расстояние между ними составляет около 175 км ; один из Чэнду в Чунцин в Провинция Сычуань — около 300 км; и ещё одна линия от Гуанчжоу до Шэньчжэня — около 135 км, последняя, как ожидается, в конечном счёте будет продлена до Гонконга. Все эти маршруты можно преодолеть менее чем за час на обычном высокоскоростном поезде. Для преобразования этих сравнительно коротких линий в нечто, что можно было бы назвать сетью, потребуются огромные суммы денег.
В январе 2023 года китайские исследователи сообщили, что они успешно протестировали поезд на магнитной подушке, движущийся по трубопроводу с низким вакуумом длиной 2 км Трубопровод снижает сопротивление воздуха и позволяет развивать более высокую скорость, чем на открытом воздухе. Возможно, эта идея не так абсурдна, как кажется, учитывая, что поезда на магнитной подушке в любом случае будут передвигаться в основном по туннелям.
Идея труб на магнитной подвеске похожа на концепцию «гиперпетли», предложенную в 2012 году миллиардером Илоном Маском из компании Tesla. Это труба низкого давления, внутри которой находится капсула, приводимая в движение магнитами или линейным индукционным двигателем на гиперзвуковых скоростях (в пять раз выше скорости звука). В ноябре 2020 года компания Virgin Hyperloop провела испытания в Лас-Вегасе. Они прошли успешно, но капсула разогналась только до 172 км/ч. Вполне возможно, что это ещё одна жизнеспособная концепция, которая, однако, может потерпеть неудачу из-за огромных затрат. Но она, как и поезда на магнитной подушке, может стать транспортом будущего.
Также ведётся работа над дальнейшим развитием. В 2023 году польско-европейская компания Nevomo представила систему, которая может произвести революцию в железнодорожном транспорте будущего, — поезд на магнитной подушке, который движется по существующим рельсам. Во время испытаний на испытательном треке длиной 720 м в Новой Саржине, Польша, тестовый поезд получивший название MagRail, разогнался до 135 км/ч , а левитация началась при скорости чуть более 70 км/ч. Судя по всему, он устойчив и может двигаться как по обычным рельсам, так и в левитирующем режиме.
Компания планирует, что её поезда MagRail смогут развивать скорость до 550 км/ч. Благодаря использованию существующей путевой инфраструктуры эта технология действительно является потенциально революционной, несмотря на вероятность снижения скорости в целях безопасности.
В США компания Maglev 2000 также тестирует аналогичную систему для перевозок, например в городском транспорте, а также выступает за её использование в высокоскоростных поездах. Более низкие затраты на техническое обслуживание, обусловленные меньшим трением, сами по себе могли бы стать причиной перехода на эту технологию. Но потенциальное использование существующих путей и возможность их дальнейшего использования обычными поездами на рельсах могут склонить чашу весов в пользу этой технологии.
Поддержите канал.