Les bases des trains à lévitation magnétique (Maglev)

La lévitation magnétique (maglev) est une technologie de transport relativement nouvelle dans laquelle les véhicules sans contact voyagent en toute sécurité à des vitesses de 250 à 300 miles par heure ou plus lorsqu'ils sont suspendus, guidés et propulsés au-dessus d'une voie de guidage par des champs magnétiques. La voie de guidage est la structure physique le long de laquelle les véhicules maglev sont lévités. Diverses configurations de rails de guidage, par exemple en forme de T, en U, en Y et en poutre-caisson, en acier, en béton ou en aluminium, ont été proposées.

Il existe trois fonctions principales de base à la technologie maglev: (1) la lévitation ou la suspension; (2) la propulsion; et (3) des conseils. Dans la plupart des conceptions actuelles, des forces magnétiques sont utilisées pour remplir les trois fonctions, bien qu'une source de propulsion non magnétique puisse être utilisée. Il n'y a pas de consensus sur une conception optimale pour exécuter chacune des fonctions principales.

Systèmes de suspension

La suspension électromagnétique (EMS) est un système de lévitation à force attractif par lequel les électroaimants du véhicule interagissent avec les rails ferromagnétiques de la voie de guidage et sont attirés par eux. L'EMS a été rendu pratique grâce aux progrès des systèmes de commande électronique qui maintiennent l'entrefer entre le véhicule et la voie de guidage, empêchant ainsi tout contact.

Les variations du poids de la charge utile, des charges dynamiques et des irrégularités de la voie de guidage sont compensées en modifiant le champ magnétique en réponse aux mesures de l'entrefer du véhicule / de la voie de guidage.

La suspension électrodynamique (EDS) utilise des aimants sur le véhicule en mouvement pour induire des courants dans la voie de guidage. La force de répulsion résultante produit un support et un guidage intrinsèquement stables du véhicule car la répulsion magnétique augmente à mesure que l'écart véhicule / voie de guidage diminue. Cependant, le véhicule doit être équipé de roues ou d'autres formes de support pour le "décollage" et "l'atterrissage" car l'EDS ne lévitera pas à des vitesses inférieures à environ 25 mph. EDS a progressé grâce aux progrès de la cryogénie et de la technologie des aimants supraconducteurs.

Systèmes de propulsion

La propulsion "à long stator" utilisant un enroulement de moteur linéaire à alimentation électrique dans la voie de guidage semble être l'option privilégiée pour les systèmes de maglev à grande vitesse. C'est aussi le plus cher en raison des coûts de construction des voies de guidage plus élevés.

La propulsion "à stator court" utilise un moteur à induction linéaire (LIM) s'enroulant à bord et une voie de guidage passive. Alors que la propulsion à stator court réduit les coûts de la voie de guidage, le LIM est lourd et réduit la capacité de charge utile du véhicule, ce qui entraîne des coûts d'exploitation plus élevés et un potentiel de revenu inférieur par rapport à la propulsion à stator long. Une troisième alternative est une source d'énergie non magnétique (turbine à gaz ou turbopropulseur) mais cela entraîne également un véhicule lourd et une efficacité de fonctionnement réduite.

Systèmes de guidage

Le guidage ou la direction fait référence aux forces latérales qui sont nécessaires pour que le véhicule suive la voie de guidage. Les forces nécessaires sont fournies d'une manière exactement analogue aux forces de suspension, qu'elles soient attractives ou répulsives. Les mêmes aimants à bord du véhicule, qui fournissent l'ascenseur, peuvent être utilisés simultanément pour le guidage ou des aimants de guidage séparés peuvent être utilisés.

Maglev et les transports américains

Les systèmes Maglev pourraient offrir une alternative de transport attrayante pour de nombreux voyages sensibles au facteur temps de 100 à 600 miles de long, réduisant ainsi la congestion de l'air et des autoroutes, la pollution de l'air et la consommation d'énergie, et libérant des créneaux pour un service long-courrier plus efficace dans les aéroports bondés. La valeur potentielle de la technologie maglev a été reconnue dans la Loi sur l'efficacité du transport de surface intermodal de 1991 (ISTEA).

Avant l'adoption de l'ISTEA, le Congrès avait alloué 26,2 millions de dollars pour identifier les concepts de systèmes maglev à utiliser aux États-Unis et évaluer la faisabilité technique et économique de ces systèmes. Des études visaient également à déterminer le rôle du maglev dans l'amélioration du transport interurbain aux États-Unis. Par la suite, 9,8 millions de dollars supplémentaires ont été affectés à l'achèvement des études sur les laboratoires nationaux de métrologie..

Pourquoi Maglev?

Quels sont les attributs du maglev qui louent son examen par les planificateurs des transports?

Déplacements plus rapides - une vitesse de pointe élevée et une accélération / freinage élevée permettent des vitesses moyennes trois à quatre fois supérieures à la limite nationale de vitesse sur route de 65 mph (30 m / s) et un temps de trajet porte-à-porte plus court que le train à grande vitesse ou l'avion (pour voyages de moins de 300 miles ou 500 km). Des vitesses encore plus élevées sont possibles. Maglev prend place là où le train à grande vitesse s'arrête, permettant des vitesses de 250 à 300 mph (112 à 134 m / s) et plus.

Maglev est très fiable et moins sensible à la congestion et aux conditions météorologiques que les voyages par avion ou par autoroute. L'écart par rapport à l'horaire peut durer en moyenne moins d'une minute en fonction de l'expérience ferroviaire à grande vitesse à l'étranger. Cela signifie que les temps de correspondance intra et intermodaux peuvent être réduits à quelques minutes (plutôt que la demi-heure ou plus requise avec les compagnies aériennes et Amtrak à l'heure actuelle) et que les rendez-vous peuvent être planifiés en toute sécurité sans avoir à prendre en compte les retards.

Maglev donne une indépendance pétrolière - en ce qui concerne l'air et l'automobile car Maglev est alimenté électriquement. Le pétrole n'est pas nécessaire à la production d'électricité. En 1990, moins de 5% de l'électricité du pays provenait du pétrole, tandis que le pétrole utilisé par les modes aérien et automobile provient principalement de sources étrangères.