Magnétisme et désire d’aller toujours plus vite : Voici les nouveaux Train à sustentation magnétique !

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L’être humain veut toujours aller plus vite dans ses démarches. Pour appliquer cela il entreprend de tout contrôler : La consommation, nos routes, nos éclairages, la vitesse, nos moyens de transports. ont à juste oublier que tout cela détruit la faune et ses habitants. Tout cela à un impacte globale et sous-tend à rester présent sur terre, surtout si «ce produit est mal préconçue et prend le dessus sur la nature.» Noter que nous avons déjà des trains qui font des trajets en quelques heures, ont ne pourra jamais courir après le temps dans UNE VIE.

Un projet baptisé Hyperloop a déjà vue le jour ,

Le projet Hyperloop entrepris par le milliardaire américain Elon Musk A finalement dissipé les doutes sur la crédibilité de son projet baptisé « Hyperloop », en dévoilant lundi 12 août une première esquisse de ce qui pourrait devenir le « cinquième moyen de transport moderne », après l’avion, le train, l’automobile et le bateau à moteur.

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Pour aller plus loin ;

Un Train classique :

Un train est un convoi ferroviaire assurant le transport de personnes ou de biens sur une ligne de chemin de fer. Par extension, on appelle train le service que constitue chacun de ces transports, réguliers ou non. Enfin, le train est un mode de transport, s’effectuant sur voie ferrée.

Étymologiquement parlant, le mot train désigne une rame de wagons de marchandises et/ou de voitures de passagers tractée par au moins une locomotive, par opposition aux rames automotrices (catégorie dont fait partie le TGV) ou autorails qui assurent leur propre propulsion. Cependant, dans l’usage courant, le mot train désigne n’importe quelle circulation ferroviaire, quelle que soit sa composition, depuis le plus simple autorail local jusqu’aux longs trains de grandes lignes ou de transports industriels.

Un Train a Sustentation magnétique :

est un monorail qui 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 581 km/h (obtenu en 2003), soit 6,2 km/h de plus que le record d’un train classique (574,8 km/h par une version modifiée du TGV en 2007).

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Principes et technologies :

Il existe deux principaux types de trains à sustentation magnétique :

Le type à sustentation électrodynamique (ou EPS), utilisant des aimants supraconducteurs. Des bobines supraconductrices sont placées dans le train et des électroaimants sont placés le long de la voie. Lorsque le train se déplace, un courant est induit dans la voie. La force de Laplace résultante fait léviter le train. Le déplacement du train engendre une traînée électromagnétique très importante, d’où une consommation énergétique élevée. Le projet le plus abouti est le Maglev japonais.

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Le type à sustentation électromagnétique (ou EMS), utilisant des électroaimants classiques. La traînée électromagnétique est ici très faible, voire nulle. Le Transrapid allemand en est le principal exemple. Le rail « porteur » contient des aimants ou des électroaimants. L’interaction entre les aimants à bord du train et des aimants disposés le long de la voie crée une force magnétique induite qui compense la gravité et permet la lévitation. Ces aimants repoussent le train vers le haut et assurent l’existence d’une garde suffisante entre le « rail » et le train ce qui affranchit le véhicule de toute perte due à la friction. Il apparaît cependant une traînée magnétique. Par ailleurs, aux vitesses élevées, c’est la résistance aérodynamique qui représente de loin la principale résistance à l’avancement.

La propulsion est assurée par un moteur linéaire synchrone.

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Le  » Transrapid  »

Le Transrapid est un train monorail allemand utilisant la lévitation magnétique. Sur la base d’une ébauche datant de 1934, la mise au point de l’actuel Transrapid débuta en 1969. Sa piste d’essai se trouve à Lathen, en Allemagne, et elle date de 1987. C’est le concurrent du système japonais Maglev.

Fin 2011, la licence d’exploitation du Transrapid, en Allemagne, a expiré. Début 2012, la ligne d’essai a fermé, et la destruction/reconversion de l’ensemble du site d’Emsland a été approuvée

Une seule réalisation, en Chine continentale

La seule réalisation commerciale du Transrapid est à l’heure actuelle la ligne de 30 kilomètres entre Shanghai et son aéroport international de Pu Dong, inaugurée en 2002 et dont le premier trajet commercial a eu lieu en mars 2004.

La difficulté du Transrapid à trouver des débouchés commerciaux tient à la fois :

  • au coût élevé de l’infrastructure de ce mode de transport, même s’il est bon de relativiser ce point. Contrairement à une LGV classique, la maintenance de la ligne est, elle, bien moins onéreuse.
  • à l’absence d’effet réseau compte tenu de la spécificité de la voie qui interdit de prolonger son exploitation au-delà de l’infrastructure à grande vitesse, contrairement au cas du TGV ou de l’InterCityExpress dont les rames sont compatibles avec les voies ferrées traditionnelles
  • à l’augmentation constante de la vitesse d’exploitation commerciale de ses concurrents (le TGV est ainsi passé en exploitation commerciale de 260 km/h en 1981, 270 km/h en 1983, 300 km/h en 1989 à 320 km/h en mars 2007, record 574,8 km/h le 3 avril 2007) venant réduire l’avantage conféré au Transrapid par sa vitesse supérieure (vitesse de service : 430 km/h.)
  • la ligne ne peut accepter que des courbes de grand rayon, même sur les tronçons à basse vitesse, ce qui est une contrainte d’urbanisme.

Des projets en mauvaise posture, même en Allemagne :

Le projet d’une ligne dédiée au Transrapid entre Berlin et Hambourg a été abandonné par le gouvernement allemand à cause de son coût prohibitif.

De même, le dernier projet de Transrapid en Allemagne, portant sur la construction d’une ligne entre la gare principale et l’aéroport de Munich, a été enterré d’un commun accord par le gouvernement fédéral allemand et les autorités de Bavière au terme d’une réunion de crise à Berlin le 27 mars 2008. Par suite, ThyssenKrupp et Siemens ont décidé la dissolution de la société de commercialisation Transrapid International, entreprise commune des deux groupes. Une nouvelle tentative de projet de Transrapid en Allemagne n’est pas attendue.

Il semble également qu’il ait été écarté pour la ligne ShanghaiPékin, au profit d’un train à grande vitesse classique, pour lequel le TGV français et le Shinkansen japonais sont en concurrence.

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Avantages :

Par rapport aux chemins de fer traditionnels, les trains à sustentation magnétique sont réputés présenter des avantages :

  • Vitesses de pointe et de croisière plus élevées.
  • Meilleures accélérations et relances.
  • « à vérifier » : Capacité de franchissement de pentes plus fortes, limitant le nombre de tranchées à creuser et d’ouvrages d’art à construire et diminuant donc le coût total de l’infrastructure.
  • Risque presque nul de déraillement dans des constructions telles que le Transrapid (du moins tant que la voie est dépourvue d’appareils ou autres zones à risques, ce qui est par ailleurs un lourd handicap du point de vue de l’exploitation). L’accident du Transrapid le 22 septembre 2006 qui causa la mort 25 personnes marqua un coup d’arrêt à ce projet.

Il fut inventé dans l’espoir d’obtenir un meilleur rendement énergétique sur longues distances, en dépit d’un coût prohibitif sur courte distance. Ceci est cependant loin d’être avéré, en particulier si l’on rapporte la consommation totale d’énergie au nombre de passagers transportés.

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Chronologie des divers développements :

Les débuts des recherches sur les trains à sustentation magnétique commencèrent en 1922 avec les travaux de l’Allemand Hermann Kemper. Celui-ci déposa un brevet le 14 août 1934. Ses travaux furent cependant interrompus à cause de la Seconde Guerre mondiale.

  • 1962 : Le Japon se lance dans des recherches sur le Maglev qui bat régulièrement de nouveaux records de vitesse ;
  • 1973 : L’Allemagne reprend les recherches à la Technische Universität de Braunschweig ;
  • 1979 : Le Transrapid 05 fut mondialement le premier train à sustentation magnétique à transporter des passagers à l’occasion de l’exposition internationale des moyens de transport (IVA) à Hambourg (photo) ;
  • 1983 : Une ligne de 1,6 km fut construite à Berlin destinée à un service commercial de type métro (Kabinentaxi). Ouverte en 1989, elle fut fermée en 1991 ;
  • De 1984 à 1995, une liaison de 600 mètres exista entre l’aérogare principale de l’aéroport international de Birmingham jusqu’à la station de chemin de fer à une vitesse de 15 km/h. L’une des raisons de son échec est le poids trop important de la voiture à cause d’une coque trop épaisse.
  • 22 septembre 2006 : Accident sur la ligne d’essai de Lathen (Emsland) en Allemagne. Le train percute à près de 200 km/h un véhicule d’entretien stationné sur la voie. La collision a été fatale à 23 personnes sur les 31 passagers qui étaient pour l’essentiel des employés de la société d’exploitation. La technologie semble hors de cause (problème de manque de communication entre les services). Le train n’a cependant pas déraillé.
  • 27 mars 2008 : Au terme d’une réunion de crise à Berlin, le dernier projet de Transrapid en Allemagne, portant sur la construction d’une ligne entre la gare principale et l’aéroport de Munich, a été enterré d’un commun accord par le gouvernement fédéral allemand et les autorités de Bavière. Par suite, ThyssenKrupp et Siemens ont décidé la dissolution de la société de commercialisation Transrapid International, entreprise commune des deux groupes. Une nouvelle tentative de projet de Transrapid en Allemagne n’est pas attendue.
  • Fin 2011, la licence d’exploitation du Transrapid en Allemagne a expiré.
  • Début 2012, la ligne d’essai a fermé, et la destruction/reconversion de l’ensemble du site d’Emsland a été approuvée.
  • En 2014, selon le Dr Deng Zigang, un projet de Super Maglev permettrait d’atteinte la vitesse de 2 900 km/h grâce aux forces magnétiques. Il s’agit d’une vitesse actuellement théorique, du fait que le prototype actuel est trop petit.

Lévitation magnétique  : Sustentation électromagnétique :

Il existe deux concepts fondamentaux concernant la physique et les propriétés de lévitation de la matière :

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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.

Le procédé de mise en lévitation magnétique proposé présente une technique très simple en principe, mais qui peut s’avérer délicate en pratique lorsque l’on prend en considération des perturbations externes agissant sur le système. L’objectif principal de ce projet est de maintenir une charge pour que celle-ci reste en lévitation en se basant sur un modèle complet du système de lévitation ; en déterminant les paramètres qui caractérisent chaque élément qui constitue la plateforme de lévitation magnétique. Le but alors de ce travail est de concevoir un compensateur à avance de phase (lead compensator) afin de rendre le système plus performant au niveau de sa stabilité.

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