Geschichte & Kultur

Die Grundlagen magnetisch schwebender Züge (Maglev)

Magnetschwebebahn (Magnetschwebebahn) ist eine relativ neue Transporttechnologie, bei der berührungslose Fahrzeuge sicher mit einer Geschwindigkeit von 250 bis 300 Meilen pro Stunde oder höher fahren, während sie durch Magnetfelder über einer Führungsbahn aufgehängt, geführt und angetrieben werden. Die Führungsbahn ist die physische Struktur, entlang der Magnetschwebefahrzeuge schweben. Es wurden verschiedene Führungsbahnkonfigurationen vorgeschlagen, z. B. T-förmig, U-förmig, Y-förmig und Kastenträger aus Stahl, Beton oder Aluminium.

Es gibt drei Hauptfunktionen, die für die Magnetschwebetechnologie grundlegend sind: (1) Schweben oder Aufhängen; (2) Antrieb; und (3) Anleitung. In den meisten aktuellen Konstruktionen werden Magnetkräfte verwendet, um alle drei Funktionen auszuführen, obwohl eine nichtmagnetische Antriebsquelle verwendet werden könnte. Es besteht kein Konsens über ein optimales Design zur Ausführung jeder der Hauptfunktionen.

Aufhängungssysteme

Die elektromagnetische Aufhängung (EMS) ist ein attraktives Kraftschwebesystem, bei dem Elektromagnete am Fahrzeug mit ferromagnetischen Schienen auf der Führungsbahn interagieren und von diesen angezogen werden. EMS wurde durch Fortschritte bei elektronischen Steuerungssystemen praktikabel gemacht, die den Luftspalt zwischen Fahrzeug und Führungsbahn aufrechterhalten und so den Kontakt verhindern.

Schwankungen des Nutzlastgewichts, der dynamischen Lasten und der Unregelmäßigkeiten der Führungsbahn werden durch Ändern des Magnetfelds als Reaktion auf Messungen des Luftspalts zwischen Fahrzeug und Führungsbahn ausgeglichen.

Die elektrodynamische Aufhängung (EDS) verwendet Magnete am fahrenden Fahrzeug, um Ströme in der Führungsbahn zu induzieren. Die resultierende Abstoßungskraft erzeugt eine inhärent stabile Fahrzeugunterstützung und -führung, da die magnetische Abstoßung zunimmt, wenn der Spalt zwischen Fahrzeug und Führungsbahn abnimmt. Das Fahrzeug muss jedoch mit Rädern oder anderen Unterstützungsformen für „Start“ und „Landung“ ausgestattet sein, da das EDS bei Geschwindigkeiten unter ungefähr 40 km / h nicht schwebt. EDS hat Fortschritte in der Kryotechnik und der supraleitenden Magnettechnologie erzielt.

Antriebssysteme

Ein „Langstator“ -Antrieb mit einer elektrisch angetriebenen Linearmotorwicklung in der Führungsbahn scheint die bevorzugte Option für Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahnsysteme zu sein. Es ist auch das teuerste wegen der höheren Baukosten für Führungsbahnen.

Der „Short-Stator“ -Antrieb verwendet eine LIM-Wicklung (Linear Induction Motor) an Bord und eine passive Führungsbahn. Während der Kurzstatorantrieb die Kosten für die Führungsbahn senkt, ist der LIM schwer und verringert die Nutzlast des Fahrzeugs, was zu höheren Betriebskosten und einem geringeren Umsatzpotenzial im Vergleich zum Langstatorantrieb führt. Eine dritte Alternative ist eine nichtmagnetische Energiequelle (Gasturbine oder Turboprop), aber auch dies führt zu einem schweren Fahrzeug und einer verringerten Betriebseffizienz.

Leitsysteme

Führung oder Lenkung bezieht sich auf die seitlichen Kräfte, die erforderlich sind, damit das Fahrzeug der Führungsbahn folgt. Die notwendigen Kräfte werden genau analog zu den Aufhängungskräften geliefert, entweder anziehend oder abstoßend. Dieselben Magnete an Bord des Fahrzeugs, die den Auftrieb versorgen, können gleichzeitig zur Führung verwendet werden, oder es können separate Führungsmagnete verwendet werden.

Magnetschwebebahn und US-Transport

Maglev-Systeme könnten eine attraktive Transportalternative für viele zeitkritische Fahrten von 100 bis 600 Meilen Länge bieten, wodurch Luft- und Autobahnstaus, Luftverschmutzung und Energieverbrauch reduziert und Zeitnischen für einen effizienteren Langstreckenverkehr an überfüllten Flughäfen freigegeben werden. Der potenzielle Wert der Magnetschwebetechnologie wurde im Intermodal Surface Transportation Efficiency Act von 1991 (ISTEA) anerkannt.

Vor der Verabschiedung der ISTEA hatte der Kongress 26,2 Millionen US-Dollar bereitgestellt, um Magnetschwebebahnkonzepte für den Einsatz in den USA zu identifizieren und die technische und wirtschaftliche Machbarkeit dieser Systeme zu bewerten. Studien zielten auch darauf ab, die Rolle von Magnetschwebebahn bei der Verbesserung des Intercity-Transports in den Vereinigten Staaten zu bestimmen. Anschließend wurden zusätzliche 9,8 Mio. USD für den Abschluss der NMI-Studien bereitgestellt.

Warum Maglev?

Was sind die Eigenschaften von Magnetschwebebahn, die von Transportplanern berücksichtigt werden?

Schnellere Fahrten – Hohe Spitzengeschwindigkeit und hohe Beschleunigung / Bremsung ermöglichen Durchschnittsgeschwindigkeiten, die drei- bis viermal so hoch sind wie die nationale Autobahngeschwindigkeit von 30 m / s und eine kürzere Auslösezeit von Tür zu Tür als Hochgeschwindigkeitszüge oder Luftfahrzeuge (z Fahrten unter etwa 300 Meilen oder 500 km). Noch höhere Geschwindigkeiten sind möglich. Maglev setzt dort an, wo die Hochgeschwindigkeitsstrecke aufhört, und ermöglicht Geschwindigkeiten von 112 bis 134 m / s und mehr.

Maglev hat eine hohe Zuverlässigkeit und ist weniger anfällig für Staus und Wetterbedingungen als Flug- oder Autobahnfahrten. Abweichungen vom Fahrplan können aufgrund ausländischer Erfahrungen mit Hochgeschwindigkeitszügen im Durchschnitt weniger als eine Minute betragen. Dies bedeutet, dass die Intra- und Intermodal-Verbindungszeiten auf einige Minuten reduziert werden können (anstatt auf die halbe Stunde oder mehr, die derzeit bei Fluggesellschaften und Amtrak erforderlich ist) und dass Termine sicher geplant werden können, ohne dass Verzögerungen berücksichtigt werden müssen.

Maglev gibt Erdöl Unabhängigkeit – in Bezug auf Luft und Auto, da Maglev elektrisch angetrieben wird. Erdöl ist für die Stromerzeugung nicht erforderlich. Im Jahr 1990 stammten weniger als 5 Prozent des Stroms der Nation aus Erdöl, während das Erdöl, das sowohl im Luft- als auch im Automobilbereich verwendet wird, hauptsächlich aus ausländischen Quellen stammt.

Magnetschwebebahn ist weniger umweltschädlich – auch in Bezug auf Luft und Auto, da sie elektrisch betrieben wird. Emissionen können an der Stromerzeugungsquelle wirksamer kontrolliert werden als an den vielen Verbrauchsstellen, beispielsweise bei Luft- und Automobilnutzung.

Maglev hat eine höhere Kapazität als Flugreisen mit mindestens 12.000 Passagieren pro Stunde in jede Richtung. Bei einem Abstand von 3 bis 4 Minuten besteht das Potenzial für noch höhere Kapazitäten. Maglev bietet ausreichende Kapazitäten, um das Verkehrswachstum bis weit in das 21. Jahrhundert hinein zu berücksichtigen und im
Falle einer Ölverfügbarkeitskrise eine Alternative zu Luft und Auto zu bieten.

Maglev hat eine hohe Sicherheit – sowohl wahrgenommen als auch tatsächlich, basierend auf ausländischen Erfahrungen.

Maglev bietet Komfort – aufgrund einer hohen Servicefrequenz und der Fähigkeit, zentrale Geschäftsviertel, Flughäfen und andere wichtige Knotenpunkte in Ballungsräumen zu bedienen.

Maglev hat den Komfort verbessert – in Bezug auf die Luft aufgrund der größeren Geräumigkeit, die separate Ess- und Konferenzbereiche mit Bewegungsfreiheit ermöglicht. Das Fehlen von Luftturbulenzen sorgt für eine gleichmäßig gleichmäßige Fahrt.

Maglev Evolution

Das Konzept der magnetisch schwebenden Züge wurde erstmals um die Jahrhundertwende von zwei Amerikanern, Robert Goddard und Emile Bachelet, identifiziert. In den 1930er Jahren entwickelte der Deutsche Hermann Kemper ein Konzept und demonstrierte die Verwendung von Magnetfeldern, um die Vorteile von Zügen und Flugzeugen zu kombinieren . 1968 erhielten die Amerikaner James R. Powell und Gordon T. Danby ein Patent auf ihr Design für einen Magnetschwebebahn.

Im Rahmen des High-Speed ​​Ground Transportation Act von 1965 finanzierte die FRA bis Anfang der 1970er Jahre eine breite Palette von Forschungsarbeiten zu allen Formen der HSGT. 1971 vergab die FRA Aufträge an die Ford Motor Company und das Stanford Research Institute zur analytischen und experimentellen Entwicklung von EMS- und EDS-Systemen. Von der FRA geförderte Forschung führte zur Entwicklung des linearen Elektromotors, der Antriebskraft, die von allen aktuellen Magnetschwebebahn-Prototypen verwendet wird. 1975, nachdem die Bundesfinanzierung für die Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahnforschung in den Vereinigten Staaten eingestellt worden war, gab die Industrie ihr Interesse an Magnetschwebebahn praktisch auf. Die Forschung an Magnetschwebebahnen mit niedriger Geschwindigkeit wurde in den Vereinigten Staaten jedoch bis 1986 fortgesetzt.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden Forschungs- und Entwicklungsprogramme im Bereich der Magnetschwebetechnologie von mehreren Ländern durchgeführt, darunter Großbritannien, Kanada, Deutschland und Japan. Deutschland und Japan haben jeweils über 1 Milliarde US-Dollar in die Entwicklung und Demonstration der Magnetschwebetechnologie für HSGT investiert.

Das deutsche EMS-Magnetschwebebahn-Design Transrapid (TR07) wurde im Dezember 1991 von der Bundesregierung für den Betrieb zertifiziert. Eine Magnetschwebebahn zwischen Hamburg und Berlin wird in Deutschland mit privater Finanzierung und möglicherweise mit zusätzlicher Unterstützung einzelner Bundesländer in Norddeutschland geprüft die vorgeschlagene Route. Die Linie würde sowohl mit dem Hochgeschwindigkeitszug Intercity Express (ICE) als auch mit konventionellen Zügen verbunden sein. Der TR07 wurde ausgiebig in Emsland, Deutschland, getestet und ist das einzige Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahnsystem der Welt, das für den Revenue-Service bereit ist. Der TR07 soll in Orlando, Florida, implementiert werden.

Das in Japan entwickelte EDS-Konzept verwendet ein supraleitendes Magnetsystem. 1997 wird entschieden, ob Magnetschwebebahn für die neue Chuo-Linie zwischen Tokio und Osaka verwendet werden soll.

Die Nationale Maglev-Initiative (NMI)

Seit der Beendigung der Bundesunterstützung im Jahr 1975 gab es in den Vereinigten Staaten bis 1990, als die National Maglev Initiative (NMI) gegründet wurde, wenig Forschung zur Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebetechnologie. Das NMI ist eine Kooperation der FRA des DOT, der USACE und des DOE mit Unterstützung anderer Agenturen. Ziel des NMI war es, das Potenzial von Magnetschwebebahn zur Verbesserung des Intercity-Transports zu bewerten und die Informationen zu entwickeln, die die Verwaltung und der Kongress benötigen, um die angemessene Rolle der Bundesregierung bei der Weiterentwicklung dieser Technologie zu bestimmen.

Tatsächlich hat die US-Regierung von Anfang an innovative Transportmittel aus Gründen der wirtschaftlichen, politischen und sozialen Entwicklung unterstützt und gefördert. Es gibt zahlreiche Beispiele. Im neunzehnten Jahrhundert ermutigte die Bundesregierung die Eisenbahnentwicklung, transkontinentale Verbindungen durch Maßnahmen wie die massive Landbewilligung an die Illinois Central-Mobile Ohio Railroads im Jahr 1850 herzustellen. Ab den 1920er Jahren gab die Bundesregierung der neuen Technologie von einen kommerziellen Anreiz Luftfahrt durch Verträge für Luftpostrouten und Mittel, die für Notlandefelder, Streckenbeleuchtung, Wetterberichte und Kommunikation bezahlt wurden. Später im 20. Jahrhundert wurden Bundesmittel verwendet, um das Interstate Highway System zu bauen und Staaten und Gemeinden beim Bau und Betrieb von Flughäfen zu unterstützen. 1971 gründete die Bundesregierung Amtrak, um den Schienenpersonenverkehr für die Vereinigten Staaten sicherzustellen.

Bewertung der Maglev-Technologie

Um die technische Machbarkeit des Einsatzes von Magnetschwebebahn in den USA zu ermitteln, führte das NMI-Büro eine umfassende Bewertung des Standes der Magnetschwebetechnologie durch.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden in Übersee verschiedene Bodentransportsysteme mit Betriebsgeschwindigkeiten von mehr als 67 m / s (150 mph) entwickelt, verglichen mit 56 m / s (125 mph) für den US Metroliner. Mehrere Stahlrad-auf-Schiene-Züge können eine Geschwindigkeit von 75 bis 83 m / s erreichen, insbesondere die japanische Serie 300 Shinkansen, der deutsche ICE und der französische TGV. Der deutsche Transrapid Maglev-Zug hat auf einer Teststrecke eine Geschwindigkeit von 121 m / s (270 mph) bewiesen, und die Japaner haben einen Maglev-Testwagen mit 144 m / s (321 mph) betrieben. Im Folgenden werden die französischen, deutschen und japanischen Systeme beschrieben, die zum Vergleich mit den SCD-Konzepten von US Maglev (USML) verwendet werden.  

Französisch Train a Grande Vitesse (TGV)

Der TGV der französischen Nationalbahn steht stellvertretend für die aktuelle Generation von Hochgeschwindigkeitszügen mit Stahlrädern auf der Schiene. Der TGV ist seit 12 Jahren auf der Strecke Paris-Lyon (PSE) und seit 3 ​​Jahren auf einem ersten Teil der Strecke Paris-Bordeaux (Atlantique) im Einsatz. Der Atlantique-Zug besteht aus zehn Personenkraftwagen mit einem Triebwagen an jedem Ende. Die Triebwagen verwenden synchrone rotierende Fahrmotoren zum Antrieb. Auf dem Dach montierte Stromabnehmer beziehen Strom aus einer Oberleitung. Die Reisegeschwindigkeit beträgt 83 m / s. Der Zug ist nicht kippbar und erfordert daher eine einigermaßen gerade Streckenausrichtung, um eine hohe Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Obwohl der Bediener die Zuggeschwindigkeit steuert, gibt es Verriegelungen, einschließlich automatischem Überdrehzahlschutz und erzwungenem Bremsen. Das Bremsen erfolgt durch eine Kombination von Rheostatbremsen und an der Achse montierten Scheibenbremsen. A
lle Achsen verfügen über eine Antiblockierbremse. Antriebsachsen haben eine rutschfeste Steuerung. Die TGV-Gleisstruktur ist die einer herkömmlichen Normalspurbahn mit einer ausgereiften Basis (verdichtete körnige Materialien).Das Gleis besteht aus einer durchgehend geschweißten Schiene auf Beton / Stahl-Bindungen mit elastischen Befestigungselementen. Sein Hochgeschwindigkeitsschalter ist eine herkömmliche Weiche mit Schwenknase. Der TGV fährt auf bereits vorhandenen Gleisen, jedoch mit einer erheblich reduzierten Geschwindigkeit. Aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit, hohen Leistung und Anti-Rad-Schlupf-Kontrolle kann der TGV Steigungen erklimmen, die etwa doppelt so hoch sind wie in der US-Eisenbahnpraxis üblich, und somit dem sanft hügeligen Gelände Frankreichs ohne umfangreiche und teure Viadukte folgen Tunnel.

Deutsch TR07

Der deutsche TR07 ist das Hochgeschwindigkeits-Maglev-System, das der kommerziellen Bereitschaft am nächsten kommt. Wenn eine Finanzierung möglich ist, wird 1993 in Florida ein Spatenstich für einen 23 km langen Shuttle zwischen dem internationalen Flughafen Orlando und der Vergnügungszone am International Drive stattfinden. Das TR07-System wird auch für eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen Hamburg und Berlin sowie zwischen der Innenstadt von Pittsburgh und dem Flughafen in Betracht gezogen. Wie aus der Bezeichnung hervorgeht, gingen dem TR07 mindestens sechs frühere Modelle voraus. Anfang der siebziger Jahre testeten deutsche Firmen, darunter Krauss-Maffei, MBB und Siemens, Vollversionen eines Luftkissenfahrzeugs (TR03) und eines Magnetschwebefahrzeugs mit supraleitenden Magneten. Nachdem 1977 die Entscheidung getroffen worden war, sich auf Anziehungsmagnet zu konzentrieren, wurde der Fortschritt in signifikanten Schritten fortgesetzt, wobei sich das System vom LIM-Antrieb (Linear Induction Motor) mit streckenseitiger Leistungserfassung zum linearen Synchronmotor (LSM) entwickelte, der elektrisch mit variabler Frequenz arbeitet angetriebene Spulen auf der Führungsbahn.TR05 fungierte 1979 als People Mover auf der Internationalen Verkehrsmesse Hamburg, beförderte 50.000 Passagiere und lieferte wertvolle Betriebserfahrung.

Der TR07, der auf einer 31,5 km langen Führungsbahn auf der Emsland-Teststrecke im Nordwesten Deutschlands fährt, ist der Höhepunkt einer fast 25-jährigen deutschen Maglev-Entwicklung, die über 1 Milliarde US-Dollar kostet. Es handelt sich um ein ausgeklügeltes EMS-System, das separate konventionelle Eisenkern-Anziehungselektromagnete verwendet, um Fahrzeughub und -führung zu erzeugen. Das Fahrzeug wickelt sich um eine T-förmige Führungsbahn. Die TR07-Führungsbahn verwendet Stahl- oder Betonbalken, die mit sehr engen Toleranzen konstruiert und errichtet wurden. Steuerungssysteme regulieren die Schwebe- und Führungskräfte, um einen Zollabstand (8 bis 10 mm) zwischen den Magneten und den Eisenspuren auf der Führungsbahn aufrechtzuerhalten. Die Anziehungskraft zwischen Fahrzeugmagneten und kantenmontierten Führungsschienen bietet Orientierung. Die Anziehungskraft zwischen einem zweiten Satz von Fahrzeugmagneten und den Antriebsstatorpaketen unter der Führungsbahn erzeugt Auftrieb. Die Hubmagnete dienen auch als Sekundär- oder Rotor eines LSM, dessen Primär- oder Stator eine elektrische Wicklung ist, die über die Länge der Führungsbahn verläuft. TR07 verwendet zwei oder mehr nicht kippende Fahrzeuge in einem Bestand.Der TR07-Antrieb erfolgt über ein LSM mit langem Stator. Führungsbahn-Statorwicklungen erzeugen eine Wanderwelle, die mit den Fahrzeugschwebungsmagneten für einen synchronen Antrieb interagiert. Zentral gesteuerte Wegeseitenstationen versorgen das LSM mit der erforderlichen Leistung mit variabler Frequenz und variabler Spannung. Die Primärbremsung wird durch das LSM regenerativ, mit Wirbelstrombremsen und reibungsarmen Kufen für Notfälle. TR07 hat auf der Emsland-Strecke einen sicheren Betrieb bei 121 m / s (270 mph) nachgewiesen. Es ist für Reisegeschwindigkeiten von 139 m / s ausgelegt.

Japanischer Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahn

Die Japaner haben über 1 Milliarde US-Dollar für die Entwicklung von Magnetschwebebahnsystemen für Anziehung und Abstoßung ausgegeben. Das HSST-Attraktionssystem, das von einem Konsortium entwickelt wurde, das häufig mit Japan Airlines identifiziert wird, besteht aus einer Reihe von Fahrzeugen, die für 100, 200 und 300 km / h ausgelegt sind. 100 km / h (60 Meilen pro Stunde) HSST Maglevs haben über zwei Millionen Passagiere auf mehreren Messen in Japan und auf der Canada Transport Expo 1989 in Vancouver befördert. Das japanische Hochgeschwindigkeits-Maglev-Abstoßungssystem wird vom Railway Technical Research Institute (RTRI), dem Forschungszweig der neu privatisierten Japan Rail Group, entwickelt. Das Forschungsfahrzeug ML500 von RTRI erreichte im Dezember 1979 den Weltrekord für geführte Bodenfahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit von 144 m / s (321 mph), ein Rekord, der immer noch besteht, obwohl ein speziell modifizierter französischer TGV-Eisenbahnzug nahe gekommen ist. Ein bemannter MLU001 mit drei Wagen begann 1982 mit dem Testen. Anschließend wurde der MLU002 mit einem Wagen 1991 durch einen Brand zerstört. Sein Ersatz, der MLU002N, wird zum Testen der Seitenwandschwebebahn verwendet, die für den späteren Einsatz des Einnahmensystems geplant ist.Die Haupttätigkeit ist derzeit der Bau einer 43 km langen Magnetschwebebahnlinie im Wert von 2 Milliarden US-Dollar durch die Berge der Präfektur Yamanashi, wo 1994 mit dem Testen eines Umsatzprototyps begonnen werden soll.

Die Central Japan Railway Company plant ab 1997 den Bau einer zweiten Hochgeschwindigkeitsstrecke von Tokio nach Osaka auf einer neuen Strecke (einschließlich des Yamanashi-Testabschnitts). Dies wird den hochprofitablen Tokaido Shinkansen entlasten, der sich der Sättigung nähert und braucht Rehabilitation. Um einen immer besseren Service zu bieten und das Eindringen der Fluggesellschaften in ihren derzeitigen Marktanteil von 85 Prozent zu verhindern, werden höhere Geschwindigkeiten als die gegenwärtigen 76 m / s als notwendig angesehen. Obwohl die Entwurfsgeschwindigkeit des Magnetschwebebahnsystems der ersten Generation 139 m / s beträgt, werden für zukünftige Systeme Geschwindigkeiten von bis zu 223 m / s projiziert. Repulsion Maglev wurde wegen seines angeblich höheren Geschwindigkeitspotentials und weil der größere Luftspalt der Bodenbewegung in Japans erdbebengefährdetem Gebiet Rechnung trägt, dem Anziehungsmaglev vorgezogen. Das Design des japanischen Abstoßungssystems ist nicht fest. Eine Kostenschätzung der japanischen Central Railway Company aus dem Jahr 1991, der die Strecke gehören würde, zeigt, dass die neue Hochgeschwindigkeitsstrecke durch das bergige Gelände nördlich des Berges führt.Fuji wäre sehr teuer, etwa 100 Millionen Dollar pro Meile (8 Millionen Yen pro Meter) für eine konventionelle Eisenbahn. Ein Magnetschwebebahnsystem würde 25 Prozent mehr kosten. Ein wesentlicher Teil der Kosten sind die Kosten für die Anschaffung von Oberflächen- und Untergrund-ROW. Die technischen Details des japanischen Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahns sind nur spärlich bekannt. Es ist bekan
nt, dass es supraleitende Magnete in Drehgestellen mit Seitenwandschwebebahn, linearem Synchronantrieb unter Verwendung von Führungsspulen und einer Reisegeschwindigkeit von 139 m / s haben wird.

Maglev Concepts (SCDs) von US-amerikanischen Auftragnehmern

Drei der vier SCD-Konzepte verwenden ein EDS-System, bei dem supraleitende Magnete am Fahrzeug abstoßende Auftriebs- und Führungskräfte durch Bewegung entlang eines auf der Führungsbahn montierten Systems passiver Leiter induzieren. Das vierte SCD-Konzept verwendet ein EMS-System ähnlich dem deutschen TR07. Bei diesem Konzept erzeugen Anziehungskräfte einen Auftrieb und führen das Fahrzeug entlang der Führungsbahn. Im Gegensatz zu TR07, bei dem herkömmliche Magnete verwendet werden, werden die Anziehungskräfte des SCD-EMS-Konzepts jedoch durch supraleitende Magnete erzeugt. Die folgenden Einzelbeschreibungen heben die wesentlichen Merkmale der vier US-amerikanischen SCDs hervor.

Bechtel SCD

Das Bechtel-Konzept ist ein EDS-System, das eine neuartige Konfiguration von fahrzeugmontierten, flussunterdrückenden Magneten verwendet. Das Fahrzeug enthält sechs Sätze von acht supraleitenden Magneten pro Seite und überspannt eine Betonkastenbalkenführung. Eine Wechselwirkung zwischen den Fahrzeugmagneten und einer laminierten Aluminiumleiter an jeder Seitenwand der Führungsbahn erzeugt einen Auftrieb. Eine ähnliche Wechselwirkung mit an der Führungsbahn montierten Nullflussspulen bietet Führung. LSM-Antriebswicklungen, die ebenfalls an den Seitenwänden der Führungsbahn angebracht sind, interagieren mit Fahrzeugmagneten, um Schub zu erzeugen. Zentral gesteuerte Wegeseitenstationen versorgen das LSM mit der erforderlichen Leistung mit variabler Frequenz und variabler Spannung. Das Bechtel-Fahrzeug besteht aus einem Einzelwagen mit einer inneren Kippschale. Es verwendet aerodynamische Steuerflächen, um die magnetischen Führungskräfte zu erhöhen. Im Notfall schwebt es auf luftgelagerten Belägen. Die Führungsbahn besteht aus einem nachgespannten Betonkastenträger. Aufgrund der hohen Magnetfelder sieht das Konzept vorgespannte Stäbe und Steigbügel aus nichtmagnetischem, faserverstärktem Kunststoff (FRP) im oberen Teil des Kastenträgers vor.Der Schalter ist ein biegbarer Balken, der vollständig aus GFK besteht.

Foster-Miller SCD

Das Foster-Miller-Konzept ist ein EDS, das dem japanischen Hochgeschwindigkeits-Maglev ähnelt, jedoch einige zusätzliche Funktionen zur Verbesserung der potenziellen Leistung bietet. Das Foster-Miller-Konzept verfügt über ein Fahrzeugkippdesign, das es ermöglicht, Kurven bei gleichem Fahrgastkomfort schneller als das japanische System durch Kurven zu fahren. Wie das japanische System verwendet das Foster-Miller-Konzept supraleitende Fahrzeugmagnete, um durch Wechselwirkung mit Nullfluss-Schwebespulen, die sich in den Seitenwänden einer U-förmigen Führungsbahn befinden, Auftrieb zu erzeugen. Die Wechselwirkung des Magneten mit an der Führungsbahn montierten elektrischen Antriebsspulen bietet eine Nullflussführung. Sein innovatives Antriebsschema wird als lokal kommutierter linearer Synchronmotor (LCLSM) bezeichnet. Einzelne „H-Brücken“ -Inverter aktivieren nacheinander Antriebsspulen direkt unter den Drehgestellen. Die Wechselrichter synthetisieren eine Magnetwelle, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Fahrzeug entlang der Führungsbahn bewegt. Das Foster-Miller-Fahrzeug besteht aus gegliederten Passagiermodulen und Heck- und Bugabschnitten, die aus mehreren Autos „bestehen“. Die Module haben an jedem Ende Magnetdrehgestelle, die sie mit benachbarten Fahrzeugen teilen.Jedes Drehgestell enthält vier Magnete pro Seite. Die U-förmige Führungsbahn besteht aus zwei parallelen, vorgespannten Betonbalken, die durch vorgefertigte Betonmembranen quer miteinander verbunden sind. Um nachteilige magnetische Effekte zu vermeiden, sind die oberen Vorspannstäbe aus GFK. Der Hochgeschwindigkeitsschalter verwendet geschaltete Nullflussspulen, um das Fahrzeug durch eine vertikale Weiche zu führen. Somit erfordert der Foster-Miller-Schalter keine beweglichen Strukturelemente.

Grumman SCD

Das Grumman-Konzept ist ein UMS mit Ähnlichkeiten zum deutschen TR07. Grummans Fahrzeuge wickeln sich jedoch um eine Y-förmige Führungsbahn und verwenden einen gemeinsamen Satz von Fahrzeugmagneten zum Schweben, Antreiben und Führen. Führungsbahnschienen sind ferromagnetisch und haben LSM-Wicklungen für den Antrieb. Die Fahrzeugmagnete sind supraleitende Spulen um hufeisenförmige Eisenkerne. Die Stangenflächen werden von Eisenschienen an der Unterseite der Führungsbahn angezogen. Nicht supraleitende Steuerspulen an jedem Eisenkernbein modulieren die Schwebe- und Führungskräfte, um einen Luftspalt von 1,6 Zoll (40 mm) aufrechtzuerhalten. Es ist keine Sekundärfederung erforderlich, um eine angemessene Fahrqualität aufrechtzuerhalten. Der Antrieb erfolgt durch herkömmliches LSM, das in die Führungsschiene eingebettet ist. Grumman-Fahrzeuge können Einzel- oder Mehrwagenfahrzeuge mit Neigungsfähigkeit sein. Der innovative Führungsaufbau besteht aus schlanken Y-förmigen Führungsabschnitten (einer für jede Richtung), die alle 15 Fuß von Auslegern an einem 4,5 m bis 27 m langen Spline-Träger montiert werden. Der strukturelle Keilverzahnträger dient in beide Richtungen.Das Schalten erfolgt mit einem Biegeführungsbalken im TR07-Stil, der durch Verwendung eines Gleit- oder Drehabschnitts verkürzt wird.

Magneplane SCD

Das Magneplane-Konzept ist ein Einzelfahrzeug-EDS, bei dem eine muldenförmige 20 mm dicke Aluminiumführung zum Schweben und Führen von Blechen verwendet wird. Magneplane-Fahrzeuge können sich in Kurven bis zu 45 Grad selbst neigen. Frühere Laborarbeiten an diesem Konzept validierten die Levitations-, Leit- und Antriebsschemata. Supraleitende Schwebe- und Antriebsmagnete sind in Drehgestellen vorne und hinten am Fahrzeug angeordnet. Die Mittellinienmagnete interagieren mit herkömmlichen LSM-Wicklungen zum Antrieb und erzeugen ein elektromagnetisches „Roll-Righting-Drehmoment“, das als Kieleffekt bezeichnet wird. Die Magnete an den Seiten jedes Drehgestells reagieren gegen die Aluminiumführungsbleche und sorgen für Schweben. Das Magneplane-Fahrzeug verwendet aerodynamische Steuerflächen, um eine aktive Bewegungsdämpfung bereitzustellen. Die Aluminiumschwebebleche in der Führungsrinne bilden die Oberseite von zwei strukturellen Aluminiumkastenträgern. Diese Kastenträger werden direkt auf Pfeilern abgestützt. Der Hochgeschwindigkeitsschalter verwendet geschaltete Nullflussspulen, um das Fahrzeug durch eine Gabel in der Führungswanne zu führen.Somit benötigt der Magneplane-Schalter keine beweglichen Strukturelemente.

Quellen:

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