В настоящее время в качестве наиболее перспективных используются разработки по применению дискретных путевых структур. Этому способствуют 2 обстоятельства. Первое — это возможность с помощью такой структуры задавать любое пространственное растекание наведенных в путевой структуре токов и тем самым дополнительно повышать левитационное качество системы электродинамического подвеса. Второе обстоятельство связано с представляющейся возможностью многофункционального использования для тяги, подвеса и боковой стабилизации одних и тех же конструктивных элементов транспортного средства, сверхпроводящих магнитов поезда и токовых контуров путевого полотна. Если в случае листового путевого полотна несколько функций мог выполнять только СПМ, то в системе подвеса с дискретными путевыми контурами токовые контуры пути при выполнении определенных условий могут обеспечивать функции и подвеса, и бокового направления, и тяги.
На сегодняшний день известно более 50 схемных решений систем электродинамической левитации для магнитного транспорта, которые выполняют функции подвеса, бокового направления и тяги транспортного средства в виде как отдельных узлов, так и их всевозможных сочетаний. Однако, попытка их описания и систематизации на сегодняшний момент не реализуема.
Более наглядно современную тенденцию развития систем подвеса с дискретными путевыми контурами можно определить, если рассматривать эволюцию транспорта на электродинамическом подвесе, разрабатываемого японским Научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (RTRI). Динамика развития систем подвеса, бокового направления и тяги, начиная от первого демонстрационного образца и кончая полномасштабной системой магнитолевитирующего транспорта — прототипа коммерческой линии, показана на рисунке 8.
|
Рисунок 8 – Эволюция транспортных левитирующих средств по разработкам Научно-исследовательского института железнодорожного траснпорта (RTRI) в Японии
Представленные на рисунке образцы RTRI ML-100 и ML-500 отличаются системами бокового направления и тяги. В ML-100 боковое направление обеспечивается механической системой «колесо – направляющая», а тяга — линейным асинхронным двигателем с короткой первичной частью, размещенной на вагоне. В ML-500 боковое направление обеспечивается нуль - поточной системой вертикально закрепленных на центрирующей балке путевого полотна встречно включенных контуров и параллельно им расположенных на поезде СПМ. Эти узлы, являясь одновременно элементами линейного синхронного двигателя, генерируют также силу тяги.
Общим для рассматриваемых образцов является то, что оба имеют нормально-поточную систему подвеса, обеспечиваемую горизонтально расположенными путевыми контурами и параллельно им размещенными на вагонах СПМ. Необходимая сила подвеса обеспечивалась при сравнительно невысокой по теперешним временам МДС сверхпроводящих магнитов — 250 кА, что требовало значительных наведенных в контурах путевого полотна токов.
Путевое полотно систем ML-100 и ML-500 имело вид перевернутой буквы «Т», С точки зрения жесткости вагона и обеспечения пространства для размещения под полом вагона бортовой аппаратуры такой профиль нельзя было признать удачным. Достигнутый к 1980 г. прогресс в области создания транспортных СПМ (возможность в компактных криостатах получать СПМ с МДС больше 700 кА) позволил с помощью одной системы вертикально расположенных на вагоне магнитов обеспечивать все три функции для магнитного транспорта — подвес, боковое направление и тягу. Это определило переход к более жесткой и вместимой коробчатой конструкции вагона и соответственно U-образному сечению путевого полотна, что реализовалось в моделях MLU-001 и MLU-002, ТЛС которые также представлены на рисунке 8. Здесь представлена та же, что и в ML-500, комбинированная нуль - поточная система тяги и бокового направления, функции которой выполняют параллельно ориентированные СПМ вагона и расположенные на боковых стенках направляющего желоба путевой структуры контура. Для подвеса использовался преобразованный вариант схемы, предложенной Дж. Р. Пауэллом и Г, Т. Дэнби и представленной на рисунке 4, в соответствии с которой вертикально расположенные на вагоне СПМ генерируют подъемную силу в горизонтально размещенной путевой обмотке за счет того, что они смещены по горизонтали наружу относительно продольной оси симметрии этих путевых обмоток. Как показали проведенные авторами исследования, переход от параллельной ориентации сверхпроводящей и путевой катушек к ортогональной ориентации приводит к существенному снижению электродинамических усилий подвеса.
|