Fonctionnement du Maglev

Le JR-Maglev est un train à sustentation électrodynamique , c'est à dire qu'il lévite grâce à des supraconducteurs. Intéressons-nous maintenant à son fonctionnement.

1] La lévitation magnétique

 

Le Maglev est le seul prototype de train à sustentation électrodynamique aujourd'hui qui fonctionne dans le monde.

Chaque wagon est équipé des quatre bobines supraconductrices qui grâce à l'effet Joule ( voir partie "définitions expliquations et applications") sont transformées en électro-aimants permanents. L'avantage de ces bobines est qu'elles nécessitent moins d'énergie que les bobines conductrices en matériaux non supraconducteurs car les courants circulant dans la bobine circulent à "l'infini".

Lorsque l'on met en mouvement un aimant permanent à proximité d'un fil conducteur, le mouvement de cet aimant induit un courant électrique dans le fil. C' est ce que l'on appelle un courant induit.

Dans le Maglev, l'explication est la même, les bobines supraconductrices du wagon en mouvement induisent un courant dans des bobines conductrices situées en huit vertical dans les parois latérales des rails en "U". Ces bobines sont donc traversées par un courant électrique induit donc elles produisent un champs magnétique à leur tour. De plus, les bobines supraconductrices sont placées à la même hauteur que la boucle basse du huit. Ainsi disposées dans la boucle basse du huit, se forme un aimant de même polarité que celui du Maglev, et dans la boucle supérieure du huit, le signe est opposé au supraconducteur.

Les aimants de même signes se répulsant et les aimants de signes opposés s'attirant, ce dispositif peut soulever le train d'une tonne et demi à partir de la vitesse de 100 km/h.

Lorsque le train est à une vitesse inférieure à 100 km/h, il dispose de roues rétractables pour se déplacer et accélerer jusqu'à cette vitesse ou elles ne sont plus utiles.

 Ainsi le Maglev est en lévitation entre 10 et 15 cm au dessus de la partie inférieur des rails.

schéma des forces de répulsion et attraction

                   Schéma des forces de répulsion et d'attraction des rails sur le wagon

 

2] La propulsion


Le Maglev Japonnais utilise un moteur linéaire synchrone à stator long. C'est un moteur sans contact utilisant les forces électromagnétiques. Le stator et le rotor sont dissociés. Le stator est situé sur les rails tandis que le rotor est situé sur le wagon.

Le train sera propulsé à l'aide de champs magnétiques alternatifs générés grâce à un courant alternatif circulant dans des électroaimants posés sur les paroies latérales des rails(le stator). Cette alternance entre les champs magnétiques aura pour effet d'attirer les bobines supraconductrices polarisées des wagons du Maglev(le rotor),ou de les repousser.

Pour des raisons évidentes écologiques, la ligne est alimentée par tronçon. Ils sont alimentés à tour de rôle pour permettre d'importantes économies.

Schéma des forces de propulsion du Maglev

Schéma des forces de propulsion du Maglev

 

NOTE: la propulsion repose entièrement sur la synchronisation entre les fréquences du courant et la vitesse du Maglev. L'éléctronique possède donc une place indispensable dans le fonctionnement de la ligne.

3] Le guidage et le freinage


  • Le guidage

Le train reste dans son rail grâce à un système simple et déja utilisé par la lévitaion. Il s'agit encore des bobines conductrices en huit placées sur les parois latérales de la voie. Lorsque les supraconducteurs polarisés se rapprochent de celles-ci, le courant induit, de même signe que le supraconducteur, est de plus grande intensité. Ce qui a pour effet de repousser le train. Ainsi, le train se recentre automatiquement au milieu de la voie.

Schéma des forces de guidage du Maglev

Schéma des forces de guidage du Maglev


  • Le freinage

Pour freiner le train utilise de simples moyens.

Etant donné que le train n'est en contact avec aucune partie des rails, il peut utiliser ce qu'on appelle des aéro-freins. Ce sont de simples morceaux métalliques qui en se déployant augmenteront la résistance aérodynamique du Maglev.

En plus de cela, le train peut ralentir par diminution de la fréquence des champs magnétiques alternatifs utilisés pour la propulsion.

Le train peut également recourir aux freins placés sur les roues basses vitesses. Elles seront déployées si cela est nécessaire.

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