قطار سریع السیر برقی چگونه کار میکند؟
آیا تا به حال با هواپیما سفر کرده یا به سفر هوایی فکرکرده‌اید؟
امروزه سفرهای هوایی بیشتر از سفرهای زمینی و دریایی مورد توجه واقع شده است و علی رغم تأخیرات مکرر در فرودگاه‌ها، هنوز هم راحت‌ترین و سریع‌ترین نوع مسافرت محسوب می‌شوند.
با وجود این، شکل جدیدی از مسافرت‌های زمینی، قرن ۲۱ را دستخوش تغییرات اساسی در امر نقل و انتقالات خواهد داد، همان کاری که هواپیماها در قرن بیستم انجام دادند.
امروزه، چندین کشور از نیروی آهن‌ربای الکتریکی (الکترومغناطیس) برای توسعۀ قطار سریع السیر استفاده می‌کنند.
این نوع قطارها به جای استفاده از چرخ و ریل‌های فولادی قدیمی، بر روی ریل‌های مغناطیسی شناور هستند.
شما در این بخش یاد خواهید گرفت که نیروی الکترومغناطیس چگونه کار میکند و چگونه قطار های سریع السیر از این نیرو جهت حرکت خود استفاده می‌کنند.
نیروی الکترومغناطیس
اگر شما یک سیم را به دو قطب باطری وصل کنید، حول سیم یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. حال اگر این سیم را دور یک فلز بپیچانیم، این میدان در فلز القاء می‌شود و فلز تبدیل به یک آهن‌ربا می‌گردد.
درشکل زیر با پیچاندن سیم حول یک میخ و اتصال آن به باطری، جریان الکتریکی سیم باعث تبدیل میخ به یک آهن‌ربا شده است. با قطع جریان، خاصیت آهن‌ربایی میخ از بین می‌رود.
سیستم کار قطار های سریع السیر نیز از روش سادۀ فوق پیروی می‌کنند. بزرگ‌ترین تفاوت قطار سریع السیر با قطار معمولی این است که این قطارها، موتور محرکۀ درونی ندارند، بلکه نیروی حرکت آنها را سیستم برق مرکزی تأمین میکند.
این نیروی برق از طریق سیم‌پیچ‌های تعبیه شده بین ریل‌ها باعث حرکت و هدایت قطار در طول مسیر آن می‌شود.
آویز الکترومغناطیسی
طرز کار قطارهای سریع السیر بسیار ساده است. در زیر این قطارها نوعی آهن‌ربای بزرگ نصب می‌کنند.
سیم‌پیچ الکترومغناطیس شده در زیر ریل‌ها نیز که با عبور جریان، تبدیل به آهن‌ربا می‌شود، یک نیروی دافعۀ قوی – به دلیل همنام بودن قطب آهن‌ربایی آن با آهن‌ربای نصب شده در زیر قطار – تولید میکند و باعث شناوری قطار در فاصلۀ ۱ تا ۱۰ سانتی‌متری بالای ریل می‌شود.
در این حالت قطار روی بالشتی از هوا حرکت خواهد کرد، بدون آن‌که نیروی اصطکاک بین ریل و قطار باشد. نحوۀ حفظ تعادل قطار بالای ریل به شکل زیر است:
هنگامی که قطار با نیروی آهن‌ربایی سیم‌پیچ ریل‌ها بلند می‌شود، نیروی برق این بار به طور متناوب و پشت سر هم به سیم‌پیچ‌های دیوارۀ ریل‌ها رسانده می‌شود تا سیستم کشش و رانش به موازات ریل‌ها آغاز به کار کند.
تغییرات متناوب جریان الکتریکی در سیم‌پیچ‌ها باعث می‌شود تا میدان مغناطیسی در جلوی قطار عامل کشش آن به جلو و میدان مغناطیسی در عقب قطار، باعث رانش قطار به جلو شود.
وقتی این دو نیرو با هم جمع شوند، قطار با قدرت و سرعت باورنکردنی به جلو حرکت میکند.
با طراحی آیرودینامیک قطارها و نبود اصطکاک، قطارهای سریع السیر رکورد حرکت زمینی را شکسته و به ۵۰۰ کیلومتر در ساعت رسانده‌اند.
حداکثر سرعت یک هواپیمای بوئینگ ۷۷۷ در پرواز طولانی به ۷۹۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد.
با مقایسۀ این دو وسیله و بالاتر بودن ایمنی در قطارها نسبت به هواپیماها، امروزه سفر با این قطارها به سرعت بین مردم رواج یافته است و امروزه درکشورهای پیشرفته، قطار سریع السیر جای هواپیماها را درسفرهای برون شهری و حتی برون مرزی گرفته‌است.
در آیندۀ نزدیک، قرار است قطار سریع‌السیری بین دو شهر پاریس و رم کشیده شود. با این طرح مسافران می‌توانند فاصلۀ این دو شهر را در کم‌تر از دو ساعت بپیمایند.
آیندۀ قطار سریع السیر
کشورهای پیشرفته هرکدام تکنولوژی‌های مختلفی را برای ساخت قطارهای سریع‌السیر آزمایش کرده‌اند.
سیستم EMS
آلمانی‌‌ها سیستم EMS را ساخته‌اند.
در این سیستم، در قسمت زیرین قطار دو ریل وجود دارد و آهن‌ربای الکتریکی، قطار را حتی در هنگام توقف کامل، در یک سانتی متری بالای سطح نگاه می‌دارد.
دیگر آهن‌رباهای جاسازی شده در قطار وظیفۀ کنترل وضعیت قطار را در حین حرکت بر عهده دارند تا قطار همواره در حالت پایدار قرار داشته باشد.
آلمانی‌‌ها با این سیستم طراحی، سرعت قطارهایشان را به ۴۸۰ کیلومتر در ساعت رسانده‌اند.
سیستم EDS
ژاپنی‌ها نیز سیستم EDS را ساخته‌اند.
در این سیستم حتی با قطع نیروی برق در حین حرکت، قطار متوقف نمی‌شود و به حرکت خود ادامه می‌دهد!
دیگر تفاوت سیستم ژاپنی‌ها در این است که در سرعت پایین‌تر از ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت، قطار روی چرخ لاستیکی حرکت میکند و وقتی سرعت به بالای ۱۰۰ رسید، قطار ۴ تا ۱۰ سانتی‌متر بالا می‌رود و روی بالشت هوا به حرکت ادامه می‌دهد.
معرفی و دانلود برترین مستندها درباره قطار سریع السیر
نگاهی دقیقتر به فرایند گام به گام در پشت صحنه ساخت AGV – آلستوم قطار سریع آینده با تکنولوژی پیشرفته
در این قسمت از برنامه ۵ قطار فوق‌العاده در نظر گرفته شده است: قطار سریع و سیر ۲ طبقه فرانسوی به نام تی جی وی دوبلکس؛ قطار پر شتاب و رکورد شکن ژاپنی به نام آیرودینامیک ان۷۰۰ بولت؛ قطار باربری آمریکای شمالی به نام “کیو ان اس ال”؛ شناور مغناطیسی چین به نام مگلو؛ و کوهنورد کوه خیلی خطرناکی که ۲ کشور را به هم متصل میکند به نام قطار چینگزنگ.
راه آهن سریع السیر دنیا از نظر فن آوری همچنان پیشرفته ترین قطار دنیاست.
طی عمر خود معادل جمعیت کره ی زمین را جا به جا کرده است البته با سرعتی حدود ۳۰۰ کیلومتر در ساعت.
ساخت قطار بولت بدون مسابقات باستانی ارابه رانی , یک دیلم و یک ساعت قرون وسطی امکان پذیر نخواهد بود.
در این برنامه در اروپا، انقلابی بزرگ در زمینه ی صنعت حمل و نقل و در قالب به کارگیری نسل جدیدی از قطارهای فوق سریع، در شرف وقوع می‌باشد.
اما طراحی و ساخت شبکه ای ریلی با قابلیت جابجائی مسافران در سرتاسر این قاره، با سرعتی معادل ۳۰۰ کیلومتر در ساعت، چگونه انجام می‌شود؟
قطار بیش از هر ماشین دیگری دنیایی را که ما در آن زندگی می کنیم را تغییر داده است.
از لحظه ای که اولین لوکوموتیو بخار به راه افتاد طراحان همیشه در صدد ساخت قطارهایی بودند که سریع تر حرکت کنند.
۱۵۰ کیلومتر در ساعت و سپس ۳۰۰ کیلومتر در ساعت و حالا ۵۵۰ کیلومتر در ساعت و شاید در آینده ای نه چندان دور برترین قطار با سرعت ما فوق صوت حرکت کند.
ما در سراسر قاره ها با سرعت جت موشک وار حرکت خواهیم کرد.
بر روی خط آهن های ساخته شده از هوای خالص شناور خواهیم بود و به مرکز زمین سفر خواهیم کرد.
فن آوری از هر سو در حال وارد شدن است و با گذشت هر ثانیه سریع تر می شود.
خودتان را آماده کنید آینده از آنی که فکر می کنید نزدیک تر است.
ساخت سریع ترین ترن هوایی جهان با سرعت یک جت جنگی که هنگام بلند شدن از روی زمین احساس یک راننده فرمول یک را القاء می کند.
دقت یکی از اصول کار است.
کوچکترین اشتباه می تواند باعث برخورد و از دست رفتن جان مسافران شود.
مسابقه برای رکورد سرعت شروع شده است.
ترن هوایی تنها دستگاهی است که می تواند به بهترین نحو جیغ انسان را در آورد.
در طراحی ترن هوایی مدرن رقابت همیشه بر سر این است که مدل جدیدتر , بزرگتر از مدل پیشین باشد
طی صد سال گذشته فن آوری ترن هوایی با سرعت چشم گیر پیشرفت داشته.
آیا ما بهترین ترن هوایی را ساخته ایم؟
