Том 1, № 2 (2015)

This paper describes the construction and operation of a superconducting magnetically levitated vehicle applied to urban transportation. The technology was tested with a full-scale prototype named MagLev-Cobra. Comparisons with wheel and rail technology, high speed MagLev and other MagLev technologies are presented and application niches identified. The steps for commercialization will also be addressed.

На современном этапе развития магнитолевитационного транспорта чётко обозначилась тенденция его разделения по роду движения на пассажирский и грузовой. Одним из наиболее перспективных направлений развития грузового магнитолевитационного транспорта являются контейнерные перевозки. До настоящего времени в аспекте магнитолевитационного транспорта вопросы проектирования специализированных грузовых станций, необходимых для организации контейнерных перевозок, практически не исследовались.

Проанализировав принципы и технологию работы существующих контейнерных терминалов на традиционном железнодорожном транспорте, можно сделать вывод, что контейнерные магнитолевитационные станции следует сооружать исходя из условия обеспечения возможности выполнения трёх основных видов операций: грузовые, диспетчерские и обслуживание подвижного состава. При этом используемые для выполнения указанных операций устройства будут включать в себе как традиционные, применяемые на железнодорожных контейнерных терминалах, так и специфические, связанные с работой транспорта на магнитном подвесе.

Особое внимание следует уделить схемным решениям грузовых магнитолевитационных станций. При существующем состоянии вопроса, логично предположить, что первые грузовые магнитолевитационные станции и непосредственно места погрузки и выгрузки контейнеров будут проектироваться по схемам тупикового типа. Главным требованием к схемам таких станций будет обеспечение поточности процесса переработки и продвижения контейнеров.

В статье предложено три возможных варианта организации работы магнитолевитационной контейнерной станции, обеспечивающих выполнение вышеуказанного требования. Основным отличием рассмотренных вариантов является способ перемещения магнитолевитационных платформ с одного пути на другой. В первом случае для этого предложено использовать магнитную стрелку и тупиковый путь, во втором варианте – специальное устройство, работающее по аналогии с трансбордером, а в третьем варианте – петлевой ход. Анализ разработанных вариантов показал, что в ближайшей перспективе наибольшую вероятность практической реализации имеет вариант с устройством трансбордерного типа.

Исходя из этого, в статье предложены две принципиальные схемы грузовой магнитолевитационной станции, отличающиеся перерабатывающей способностью. Для каждой схемы подробно описана технология её работы.

В статье описано создание экспериментальной установки для исследования эффекта магнитостатической левитации с использованием магнитного рельса (как основания) и платформы с постоянными магнитами в сочетании с объемными высокотемпературными сверхпроводниками 2-го поколения (ВТСП).

Приводятся доказательства устойчивости гибридной схемы полюса, результаты измерения вертикальных и боковых сил и зависимости левитационного зазора от последовательности операций захолаживания высокотемпературных сверхпроводников 2-го поколения (ВТСП).

Приводится доказательство возможности достижения статической левитации с зазором более 10 мм при использовании объемных высокотемпературных сверхпроводников 2-го поколения и эффективность их применения для обеспечения боковой стабилизации.

Рассмотрены проблемы создания портативных низкотемпературных водородно-воздушных твердополимерных топливных элементов (ТПТЭ), среднетемпературных метаново-воздушных (ТОТЭ) и суперконденсаторов (СК) с псевдоемкостным эффектом, перспективных для использования в различных транспортных средствах, в том числе в магнитолевитационной транспортной области, альтернативной низкоскоростному передвижению. Кратко проанализированы современные тенденции в разработке нанокомпозитных материалов для электродов, электролитов ТПТЭ, ТОТЭ и СК. Приведены примеры использования материалов, синтезированных авторами с использованием различных способов синтеза, в том числе и золь-гель технологии.

В статье рассмотрены вопросы нормативного обеспечения безопасности магнитолевитационного транспорта, проанализирован международный опыт и сделаны выводы применительно к российской практике.

Современные методы управления безопасностью транспортных систем основаны на принципах упреждающего реагирования на появление опасных событий. Эти принципы включают в себя:

• применение методов прогнозирования (методов априорного оценивания) при оценке безопасности и обосновании мер по обеспечению безопасности – принцип «нового подхода»;
• оценка безопасности с учетом риска от действия случайных и систематических отказов;
• управление безопасностью в комплексе с управлением надежностью, готовностью, ремонтопригодностью, материально-техническим обеспечением и стоимостью жизненного цикла.

Необходимость применения «нового подхода» к обеспечению безопасности применительно к железнодорожному транспорта, включая высокоскоростные железные дороги, формально была установлена Директивой Европейского Парламента и Совета Европы от 29.04.2004 г. № 2004/49/EC («Railway Safety Directive»). Директива предписывает использовать:

• анализ и управление риском на всех этапах жизненного цикла технических систем, участвующих в формировании перевозочной услуги, причем на ранних этапах жизненного цикла производятся прогнозные оценки рисков, которые сопоставляются с критериальными (допустимыми) значениями риска;
• единые цели в области безопасности, единые показатели достижения целей и единые методы оценки показателей на всем пространстве Европейского союза;
• единые подходы к сертификации безопасности и гармонизированные контрольно-разрешительные органы;
• единую типовую систему менеджмента безопасности, основанную на принципах международного стандарта ISO

Для развертывания деятельности по выполнению требований Директивы Европейским Комитетом по стандартизации CENELEC были разработаны и в настоящее время применяются рамочные стандарты EN 50126, EN 50128, EN 50129.