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LE MAGLEV ET AUTRES TRAINS A SUSTENTATION MAGNETIQUE

Projet Bibliographique Présenté par Alexis NDINDABAHIZIEtudiant en Master 2 GR2EÀ l’Université des Sciences et Technologies de Lille

18 Novembre 2010

SOMMAIRE

1.DEFINITIONS ET HISTORIQUE

2. DESCRIPTION DE QUELQUES TRAINS2.1 Le Maglev japonais2.2 Le Transrapid2.3 Application commerciale du Transrapid

3. PROJETS A TRAVERS LE MONDE

4. CONCLUSION

Le Maglev et autres trains à sustentation magnétique 2

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La sustentation magnétique

Concept électromagnétique: la lévitation est générée par des électroaimants régulés. Exemple: Le Transrapid allemand, le swissmetro, …

Concept électrodynamique: la lévitation est basée sur les forces de répulsion générées par les courants induits (courants de Foucault) qui n'apparaissent que lors d'un déplacement relatif des corps en présence.

Exemple: Le Maglev japonais

Le Maglev et autres trains à sustentation magnétique

1.DEFINITIONS et HISTORIQUE

Technique permettant de soustraire un objet à l’action de la pesanteur et de le maintenir en équilibre par un procédé magnétique.

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MagLev= Magnetic Levitation

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Début XXe Siècle:Présentation par Emile Bachelet d’une suspension aimantée qui utilise des forces répulsives produite par les courants alternatifs .

Niveaux irréalistes de puissance pour des Conducteurs conventionnels Problèmes de stabilité.

Gordon Danby et James Powell

Années 60-70:Présentation d’un concept de lévitation magnétique utilisant les aimants de supraconduction

Arrêt de recherches aux USA dès 1975, faute de financement

Poursuite des recherches par les Allemands et les Japonais

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Le transrapid 051979Transrapid 05: 1er train à sustentation magnétique à transporter des passagers lors de l’exposition de Hambourg sur les moyens de transport.

1984Mise en service dans la région de Emsland (Allemagne) d’une ligne d’essai pour le Transrapid.

JR-Maglev (Le maglev Japonais)

Janvier 2003:Inauguration d’une ligne de 30km reliant le centre de Shanghai à l’aéroport international de Pu Dong

2 décembre 2003:Record de vitesse par le JR-Maglev:581km/h.Record train classique (TGV): 574,8 km/h

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2. DESCRIPTION DE QUELQUES TRAINS

2.1 Le Maglev Japonais

La Lévitation: (Sustentation électrodynamique) Utilisation d’électro-aimants supraconducteurs, caractérisés par: Absence de la résistance électrique Annulation du champ du champ magnétique à l’intérieur (Diamagnétisme parfait ou effet Meissner)

Aimant en lévitation magnétique au dessus d’un supraconducteur à ‘’Haute’’ température critique (-160°C)

L'exclusion du champ magnétique extérieur engendrée par les courants de surface présents sur un supraconducteur

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Lévitation basée sur la loi de Lenz: une bobine soumise à une variation de flux tend à s'opposer à celle-ci; Utilisation de l’Hélium liquide pour refroidir les aimants supraconducteurs (-269 °C) Le train doit rouler à 100km/h au moins pour permettre la lévitation.

Bobinage de lévitation et de guidage

Bobinage de propulsion

Les Poutres

Les bobinages de lévitation en forme de 8 servent aussi pour le guidage du train

Lévitation à 10 cm du sol.

Support pour les roues

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Le guidage latéral Les boucles bipolaires gauches et droites du rail de guidage sont reliées électriquement pour former un circuit. Le flux net et le courant dans lecircuit sont nuls quand le véhicule est centré dans le rail de guidage. Si le véhicule se déplace vers la gauche par rapport au centre, les forces magnétiques le ramènent vers le centre.

La propulsion

Activation des enroulements de propulsion par un courant alternatif triphasé d'une sous-station. Création d’un champ magnétique de décalage sur la voie de guidage.

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Quelques caractéristiques

Nom JR-Maglev

Model MLX01

Nombre de voitures 3

Dimension de la voiture (m) Longueur*Largeur*Hauteur

28,0 x 2,90 x 3,32

Poids (t) 79 (29+20+30)

Site de passage voie d’essai de Yamanashi (42.8km)

Nombre de passagers 68

Ligne entreKofu -Nakatsugawa

DistanceCoût de la construction

Durée de trajet

via Kiso Valley 334 km 50 milliards d’ € 46 minutes

Exemple d’un projet en cours:

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2.2 Le Transrapid

Train allemand à sustentation électromagnétique (EMS)

Développé par:

1969:Début projet (sur la base d’une ébauche de 1934)1987: Ouverture de la ligne d’essai d’EmslandVitesse: 500 km/h (Transrapid 09)Accélération: 1m/s2

2006: collision avec un véhicule de maintenance sur la ligne d’essai Annulation du projet Berlin-Hambourg

Accélération jusqu’à 300km/h

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La lévitation:

Electroaimants conventionnels Rails de guidage: Poutres d’acier en forme de T. Asservissement des courants magnétiques Lévitation entre 0.8 et 1 cm du rail.

Voie surélevée

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La propulsion:

Système de moteur linéaire synchrone. Bobinages disposés sur la voie Electroaimants installés sur le véhicule

Alimenté par un système de courant triphasé

Alimentation par zone

Ce système permet une économie significative en énergie

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2.3 Application commerciale: Le Transrapid de Shanghai

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2002: Inauguration d’une ligne de 30 km Shanghai centre- aéroport de Pu-dong 7 min 20 Vitesse moyenne : 245,5 km/h Vitesse Max : 431 km/hCoût du projet: Plus d’un milliard d’€Prix du billet trajet simple: 8 €

Autres chiffres et comparaisons:Consommation:

Transrapid : 47 w/h/km par passagerTGV : 83 w/h/km par passager

Prix du véhicule Transrapid (110 places): 14,5M € x 3= 43,5M€Prix Rame TGV Duplex de 500 places (en déc 2007)= 25 M€

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3. AUTRES TRAINS ET PROJETS À TRAVERS LE MONDE

Le Maglev-Cobra de Rio : 252 passagers, 70 km/h. (Prévu pour 2011)Le Swissmetro (Projet de 1992-2009): Zurich-Bale (75km) en 15min.M-BAHN: Berlin en 1991. Lévitation à 85% sur 1,6 kmLINIMO à Aichi (Japon) :conçu pour l’expo 2005 vitesse Max 100km/h sur 8,9 km

Le M-BAHN de Berlin Le LINIMO d’Aichi

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4. CONCLUSION

• Points forts des trains à sustentation

Vitesses de pointe et de croisières élevées.Meilleures accélérations et relancesCapacité de franchissement de pentes plus fortesPlus faible consommation d’énergie (par rapport aux trains classiques)Pas de rejet de gaz à effet de serre (contrairement aux voitures conventionnelles, avions,…)Risque de déraillement très faible

•Points faibles

Prix de construction des voies très importantIncompatibilité avec les réseaux ‘’traditionnels’’ existantsSystème peu adapté au fret lourd

Il n’ y a pas assez de recul pour apprécier les avantages et inconvénients réels par rapport au chemin de fer classique, notamment sur le plan économique.

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SOURCES BIBLIOGRAPHIQUES ET INTERNET

James Powell, Gordon Danby Maglev: le nouveau moyen de transport pour le XXIe siècle paru dans ‘’21st Century ‘’(2003)

www.transrapid.de

www.maglevboard.net

http://www.gralon.net/articles/commerce-et-societe/industrie/article-le-train-magnetique.htm

http://newgentransp.e-monsite.com/rubrique,train-a-levitation-magnetique,1125686.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Transrapid_de_Shanghai

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION

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Crash du Maglev en Allemagne

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