Le Maglev nous étonne encore une fois
Definition
Le Maglev c’est quoi exactement ?
·
Le concept électromagnétique (EML) : la
lévitation est générée par des électroaimants régulés.
Le Transrapid (allemand) et le Swissmetro sont des trains
basés sur le concept EML ;
·
Le concept électrodynamique (EDL) : la
lévitation est basée sur les forces de répulsion générées par les courants
induits (dits courants
de Foucault)
qui n'apparaissent que lors d'un déplacement relatif des corps en présence. Il
est donc nécessaire de propulser initialement le train avant qu'il puisse
léviter magnétiquement. Le seul projet actuellement très avancé utilisant ce
concept de sustentation est le Maglev japonais.
Aujourd'hui, la plus grande utilisation de dispositifs
à sustentation magnétique pilotée est la pompe à vide secondaire. La production
annuelle de ces machines devrait représenter plus de 10 000 unités.
Donc un train à sustentation
magnétique utilise les forces
magnétiques pour se déplacer. Il utilise le
phénomène de sustentation électromagnétique et
n'est donc pas en contact avec des rails,
contrairement aux trains classiques. Ce procédé permet de supprimer la résistance
au roulement et d'atteindre des vitesses plus
élevées : le record est de 603 km/h obtenu en avril 2015, soit 28,2 km/h de plus que le record d'un
train classique (574,8 km/h par une version
modifiée du TGV en 2007)
Fonctionnement du Maglev
La lévitation magnétique
Le Maglev est le seul prototype de train à sustentation électrodynamique aujourd'hui qui fonctionne dans le monde.
Chaque wagon est équipé des quatre bobines supraconductrices qui grâce à l'effet Joule ( voir partie "définitions expliquations et applications") sont transformées en électro-aimants permanents. L'avantage de ces bobines est qu'elles nécessitent moins d'énergie que les bobines conductrices en matériaux non supraconducteurs car les courants circulant dans la bobine circulent à "l'infini".
Lorsque l'on met en mouvement un aimant permanent à proximité d'un fil conducteur, le mouvement de cet aimant induit un courant électrique dans le fil. C' est ce que l'on appelle un courant induit.
Dans le Maglev, l'explication est la même, les bobines supraconductrices du wagon en mouvement induisent un courant dans des bobines conductrices situées en huit vertical dans les parois latérales des rails en "U". Ces bobines sont donc traversées par un courant électrique induit donc elles produisent un champs magnétique à leur tour. De plus, les bobines supraconductrices sont placées à la même hauteur que la boucle basse du huit. Ainsi disposées dans la boucle basse du huit, se forme un aimant de même polarité que celui du Maglev, et dans la boucle supérieure du huit, le signe est opposé au supraconducteur.
Les aimants de même signes se répulsant et les aimants de signes opposés s'attirant, ce dispositif peut soulever le train d'une tonne et demi à partir de la vitesse de 100 km/h.
Lorsque le train est à une vitesse inférieure à 100 km/h, il dispose de roues rétractables pour se déplacer et accélerer jusqu'à cette vitesse ou elles ne sont plus utiles.
Ainsi le Maglev est en lévitation entre 10 et 15 cm au dessus de la partie inférieur des rails.
Schéma des forces de répulsion et d'attraction des rails sur le wagon
La propulsion
Le Maglev Japonnais utilise un moteur linéaire synchrone à stator long. C'est un moteur sans contact utilisant les forces électromagnétiques. Le stator et le rotor sont dissociés. Le stator est situé sur les rails tandis que le rotor est situé sur le wagon.
Le train sera propulsé à l'aide de champs magnétiques alternatifs générés grâce à un courant alternatif circulant dans des électroaimants posés sur les paroies latérales des rails(le stator). Cette alternance entre les champs magnétiques aura pour effet d'attirer les bobines supraconductrices polarisées des wagons du Maglev(le rotor),ou de les repousser.
Pour des raisons évidentes écologiques, la ligne est alimentée par tronçon. Ils sont alimentés à tour de rôle pour permettre d'importantes économies.
Schéma des forces de propulsion du Maglev
Le guidage
Le train reste dans son rail grâce à un système simple et déja utilisé par la lévitaion. Il s'agit encore des bobines conductrices en huit placées sur les parois latérales de la voie. Lorsque les supraconducteurs polarisés se rapprochent de celles-ci, le courant induit, de même signe que le supraconducteur, est de plus grande intensité. Ce qui a pour effet de repousser le train. Ainsi, le train se recentre automatiquement au milieu de la voie.
Le freinage
Pour freiner le train utilise de simples moyens.
Etant donné que le train n'est en contact avec aucune partie des rails, il peut utiliser ce qu'on appelle des aéro-freins. Ce sont de simples morceaux métalliques qui en se déployant augmenteront la résistance aérodynamique du Maglev.
En plus de cela, le train peut ralentir par diminution de la fréquence des champs magnétiques alternatifs utilisés pour la propulsion.
Le train peut également recourir aux freins placés sur les roues basses vitesses. Elles seront déployées si cela est nécessaire.
Le dernier record de l'Histoire du Maglev
JR Maglev : le train à lévitation magnétique bat tous les records avec une vitesse de 603 km/h !
Le train japonais JR Maglev est un bijou technologique qui va marquer une révolution dans le domaine des transports.
La Compagnie ferroviaire Japan Railways élabore depuis 1962 un train doté d'une ingénierie absolument futuriste : le JR Maglev, un train à sustentation magnétique. Par conséquent, ce procédé permet d'aller plus vite. Le Maglev a battu le record de vitesse mondiale avec 603 km/h en avril 2015. La vitesse générale à laquelle se déplacera ce train sera de 500 km/h.
Sur un mono rail, le train est maintenu en lévitation en utilisant les forces magnétiques pour se déplacer. Une première portion prototype de la ligne a été créée pour servir de piste d'essai ; JR Maglev circule actuellement dans la préfecture de Yamanashi.
Des électroaimants sont placés au centre de la voie et soulèveront le train à une hauteur de 10 centimètres au dessus du rail. Le train est muni de roues comme un avion, lorsqu'il atteint une vitesse de 100 km/h il entre en lévitation. Ce système permet d'offrir plus de sécurité puisqu'en cas de panne, le train peut rouler.
La première version commerciale verra le jour en 2027 et reliera Tokyo - Nagoya. La ligne Shinkansen Chuopermettra de réduire de moitié le temps de voyage entre la capitale et Nagoya. Cette ligne sera prolongée en 2045 jusqu'à la ville d'Osaka.
Cependant le coût du projet est extrêmement élevé : 61,5 milliards d’euros, soit 221 millions d’euros le kilomètre... Pour avoir une idée de comparaison, le TGV a quant à lui coûté environ 20 millions d'euros le kilomètre.
Et Le Maglev nous promet de nous etonner encore plus
Une équipe de chercheurs de la Southwest Jiaotong University, en Chine, a construit un nouveau modèle dénommé SUPER-MAGLEV, ainsi qu'une plateforme de test pour celui-ci. Car en théorie, ce prototype est capable d'atteindre la vitesse ahurissante de 2900 Km/h. Afin d'atteindre une telle vitesse, les scientifiques ont utilisé un tunnel à vide (un tube à vide en plus gros) afin de réduire la résistance de l'air, qui réduit fortement la vitesse des trains à lévitations magnétiques classiques. La pression atmosphérique dans le tube est 10 fois inférieure à celle qu'on trouve au niveau de la mer. La vitesse que peut atteindre le SUPER-MAGLEV est pour l'instant limitée à cause de la taille de la plateforme de test, qui est de 12 mètres de diamètre. Avec de plus longs tunnels, les chercheurs indiquent que le SUPER-MAGLEV pourrait atteindre une vitesse trois fois supérieure à celle d'un avion commercial. De quoi faire Paris-Moscou en une heure, si un tunnel direct existait. Bien entendu, le produit final devrait vous protéger, parce que là, on dirait plus un siège de montagne russe. Et hors de question de monter là-dedans à 2900 Km/h sans avoir une grosse bulle de protection.
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