Особенность применения магнитно-левитационной технологии на транспорте

Аннотация
В данной статье рассматриваются достоинства разработки, внедрения новых транспортных систем на базе магнитной левитации. Показано развитие концепции магнитно-левитационного транспорта в современной экономике. Автором рассмотрены и предложены научно-экономические обоснования подходов к созданию магнитно-левитационных транспортных платформ для перевозки грузов и пассажиров. Были выявлены основные тенденции к дальнейшему развитию транспортной мировой системы, были определены наиболее перспективные виды транспорта, занимающие лидирующие позиции на рынке услуг перевозок.
Ключевые слова: Магнито-левитационная транспортная платформа, магнито-левитационная трасса, высокоэнергетический транспорт, транспортно-логистическая система.
Особенность применения магнитно-левитационной технологии на транспорте.
Макроэкономические требования к современной транспортной системе (рис. 1), были сформулированны в статье [1], они фактически характеризуют факторы, оказывающие основополагающее влияние на эволюционное развитие транспортных систем.
Рисунок 1 – Экономические предпосылки развития магнитно-левитационного транспорта
Постоянный прирост численности населения значительно повышает импульс к стремительному развитию высокоскоростных пассажирских и грузовых перевозок. На сегодняшний день транспорт в России в ближайшее время может не справляться со стремительно возрастающими потоками перевозок. Данную проблему можно решить при помощи развития и использования инновационных видов транспорта на базе магнитных левитационных платформ.
Передовые технические достижения в сфере разработки и освоения выпуска высокотемпературных сверхпроводниковых материалов второго поколения в сочетании с возрастающими энергетическими характеристиками постоянных магнитов открыли возможности внедрения технологий на базе городского общественного транспорта, например таком как метрополитен. Это показывает коммерческую эффективность эксплуатации транспорта на базе магнито-левитационных технологий 1-й категории в городах Японии. С 2005 г. в окрестностях г. Нагоя на постоянной основе эксплуатируется линия Linimo. А в Южной Корее магнито-левитационная дорога была построена компанией Hyundai Rotem.
За последние годы в США были инициированы два проекта: «ET3» и «Hyperloop». Данные проекты объединяют в себе технологии магнитной левитации и принципов использования воздушной подушки. При этом используется разреженная среда, что значительно снижает сопротивление среды движению поездов.
Рисунок 2 – Сравнительная характеристика магнитно-левитационного транспорта в разных странах
В Китае уже восемь лет на коммерческой основе при скорости 430 км/ч успешно эксплуатируется магнитно-левитационная линия Шанхай–Пудонг. Данный проект имеет продолжительность 180 км и создает собственную подвижную скорость состава до 550 км/ч. Такие страны как Южная Корея, США, Япония, Германия в своих транспортно-экономических стратегиях предусматривают формирование транспортных систем на базе магнитных подвесов. При этом планируется скорость эксплуатации более 470 км/ч. На сегодняшний день уже в Японии, Германии имеются полигоны для отработки технологии магнитной левитации протяженностью примерно 40 км [2].
Рисунок 3 – Экономическая целесообразность использования магнитно-левитационного транспорта
С экономической точки зрения бытует мнение, что разовые затраты на формирование транспортных систем на базе магнитного подвеса непомерно велики и не окупаемы. Но если сравнивать стоимость высокоскоростных линий по типу «колесо - рельса» со стоимостью транспортных путей по технологий магнитного подвеса, то она примерно равна. Так, китайцы опубликовали стоимость осуществленного на сегодняшний момент проекта и она составила всего 19 млн евро за километр при цене стоимости строительства стандартной новой дороги «колесо - рельс» в Германии в бюджет закладывается 25 млн евро за один километр.
На сегодняшний момент, анализируя эту проблему внедрения магнитно-левитационных транспортных путей в рамках функционирования Объединенного ученого совета ОАО «РЖД» удалось выйти на формирование технических требований к созданию и развитию магнитно-левитационного транспорта. Один из основополагающих вопросов – это выявление коммерческой ниши на рынке транспортных услуг для того, чтобы определить перспективные проекты по рентабельности и окупаемости. Всегда эффективность транспортных систем в современном мире, обеспечивается не за счет коммерческой эксплуатации, а за счет создания социально-экономических эффектов и формирования сопутствующих видов бизнеса для инвесторов проекта. И важнейшим вопросом является вопрос формирования полноценной системы жизнеобеспечения, которую нужно реализовывать при проектировании всех систем (рис. 4).
Рисунок 4 - Стратегия по внедрения высокоскоростного транспорта
Наиболее экономически обоснованным, перспективным на сегодняшний момент является проект Hyperloop. О эффективности применения Hyperloop для транспортировки различных грузов говорили давно. Рассмотреть и оценить жизнеспособность данной технологии можно на примере Дубая. Технология Hyperloop используется в порту Джебель-Али и оборудована системой разгрузки поездов.
Власти Дубая в свое время заключили договор с  HYPERLINK "https://hyperloop-one.com/" \t "_self" Hyperloop One, который состоял из двух стартапов Илона Маска и DP World — самый крупный морской портовый оператор в мире [1].
Рисунок 3 – Конструктивные особенности HyperloopВ соответствии с проектом, в Джебель-Али оборудована гиперзвуковая система транспортировки грузов. Она соединяет морской порт и контейнерный порт. Грузы транспортируются по вакуумной трубе с кораблей непосредственно в складские помещения. Это дает возможность значительно сократить нагрузку на портовую систему и освободить территорию и часть застроек в районе Джебель-Али.
В ближайшее время в США так же планируется внедрение Hyperloop в роли общественного транспорта для большого количества пассажиров. Разработаны капсулы, которые двигаются со скоростью 1000 км/ч. Особенность данного проекта в том, что система не требует внешних источников энергии, кроме той, которой сама себя обеспечит.В проекте указано рабочее давление в туннеле 100 Па, это практически вакуум, как в верхних слоях стратосферы. Максимальную скорость капсула может развивать до 1250 км/ч на маршруте и достигает ускорения не более 0,5g, что соответствует комфортности для пассажиров. Данные капсулы планируется отправлять со станции с интервалом 30 секунд. Такая система позволяет перемещать в год примерно 7,4 миллиона человек. Если учесть стоимость проекта и заложенную амортизацию (20 лет), билеты в капсулу планируют продавать в среднем по 20 долларов [3].
Рисунок 4 – Магнитные капсулы
Расположенные на крыше солнечные панели транспортного туннеля магнитно-левитационного пути полностью обеспечивают систему энергией. Вся система потребляет всего 21 МВт [4].
Подводя итог в завершение можно сказать, что для сохранения и повышения долгосрочной конкурентоспособности экономики железнодорожной отрасли необходимо реализовывать систему «подрывных» инноваций [4], которые позволят кардинально повысить эффективность транспортного сообщения. Магнитная левитация должна прийти на смену обыденным видам транспорта и ее эффективно можно использовать там, где классические виды транспорта использовать невозможно или они являются сдерживающим фактором развития экономики области.