Train à Lévitation Magnétique

Le Maglev

Le Maglev (en anglais Magnetic levitation train) est un train expérimental qui est testé au Japon depuis 1990. Une ligne de 19 Km a été construite à Yamanashi pour ces tests. Depuis le 3 avril 1997, des essais sont régulièrement pratiqués et le 14 avril 1999, le Maglev a atteint une vitesse de 552 Km/h.

Ligne d’essai de Yamanashi

I. Avantages et Inconvénients

A) Avantages

Le Maglev a les mêmes caractéristiques que le Transrapid.

Leur différence réside dans leur moyen de lévitation, en effet la lévitation du Maglev est plus stable et n’a pas besoin d’être réglée aussi précisément que celle du Transrapid.

Il consomme aussi quatre fois moins d’énergie qu’un avion et deux fois moins qu’une voiture.

B) Inconvénients

Le prix de construction du Maglev est très élevé à cause de l’utilisation des supraconducteurs dans sa méthode de lévitation et que les réseaux ferroviaires modernes ne sont pas adaptés au Maglev, donc il faut aussi refaire toutes les voies.

De plus, lorsque la vitesse du train passe en dessous des 100 Km/h, la lévitation devient alors impossible et le train doit alors rouler sur des pneus du même type que ceux des avions.

Il n’est pas très adapté au transport de fret lourd.

II. Principe de lévitation.

A) Fonctionnement de la supraconductivité

Le champ magnétique de la terre est de 4.10-5 Tesla, celui d’un aimant est entre 10-2 et 10-1 Tesla. Pour faire léviter un train, il faut environ 4.2 Tesla. Il faut donc un champ magnétique très puissant pour permettre la lévitation d’un train.

Il y a deux sortes de supraconducteurs, le type 1 et le type 2. Les supra conducteurs de type 1 ne peuvent fournir un champ magnétique suffisamment puissant pour la lévitation d’un train. Le supraconducteur de type 1 qui produit le champ magnétique le plus puissant est le niobium. En effet, son champ magnétique peut aller jusqu’ à 0.14 Tesla. Les supraconducteurs de type 2 ont une température critique bien plus élevée que les supraconducteurs de type 1, ce qui leur permet de produire un champ magnétique bien plus puissant (environ 23 Tesla pour l’alliage niobium-étain (Nb3Sn)).

B) fonctionnement de la lévitation

Le Maglev circule sur une voie en forme de « U » équipée de bobines qui servent à la lévitation. Ces bobines sont situées sur les voies et sont traversées par un courant électrique, tandis que des aimants sont placés entre les wagons du train. Ces aimants sont refroidis à -269° C dans des réservoirs remplis d’hélium liquide. Cela crée un champ magnétique d’environ 4,23 Tesla qui permet de soulever le train.

Aimant en lévitation sur un supraconducteur

III. Principe de propulsion.

Le système de propulsion est constitué d’aimants situés sur les cotés du trains et d’enroulements de propulsion placés dans les paroi entourant les voies de guidage. Ces enroulements sont traversés par un courant alternatif triphasé permettant de créeer un champ magnétique de décalage. Les aimants placés sur le train sont alors repoussés et attirés en même temps, permettant ainsi au Maglev d’avancer.

Conclusion :

Le Transrapid et le Maglev représentent le transport ferroviaire du futur, mais la SNCF trouve ces projets trop chers, donc il y a très peu de chance de voir un jour un de ces trains circulés en France.

Le Transrapid

Introduction

Les trains à lévitations magnétiques représentent une avancée considérable dans le domaine du transport terrestre. En effet, comme ces trains sont en lévitation, les frottements entre les roues et les rails sont inexistants. Cela permet aux trains d’atteindre une vitesse maximale d’environ 550 Km/h.

Le Transrapid est un projet allemand visant à relier l’aéroport de Munich à la ville grâce à un train à lévitation magnétique. Le seul Transrapid existant et fonctionnel se situe maintenant en Chine à Shanghai. Il est en service depuis 2002 et permet de relier l’aéroport et la ville. La ligne devait être plus longue, mais suite aux protestations des riverains, qui craignaient des nuisances dues à d’éventuelles radiations magnétiques.

I. Principe de lévitation et de guidage en translation.

Lévitation et guidage

La lévitation du Transrapid est permise par des électro-aimants placés sous le train et ils vont alors interagir avec des barres de fer laminées qui sont placées dans un monorail en forme de T. Pour que le train puisse léviter, il faut que la force magnétique compense exactement la gravité. Grâce à cela, le train lévite à 1 centimètre du monorail. Comme on peut le voir sur la photo, le guidage en translation est permis par des électroaimants de guidages ainsi que des rails de guidages qui se repoussent mutuellement. Néanmoins ce type de propulsion est instable, en effet, il si la distance entre le stator et l’électro-aimant augmente alors la force magnétique diminue et le train risque de toucher le monorail. C’est le même problème pour les électro-aimants de guidage. Le guidage en translation est le même pour le Transrapid ainsi que le Maglev.

II. Principe de propulsion.

Propulsion

Son système de propulsion est un moteur linéaire à stator long synchrone qui génère des forces longitudinales. Ce moteur comprend des bobinages triphasés disposés sur la voie et des électro-aimants installés sur le véhicule. Pour faire varier la vitesse du train, il faut non seulement faire varier le courant alternatif qui passe dans les bobines, mais aussi ajuster la fréquence du courant alternatif pour permettre la variation des pôles Nord et Sud. Ce moyen de propulsion est donc très économe.

Je vais a présent vous donner le fonctionnement d’un moteur linéaire synchrone a stator long.

Un moteur linéaire synchrone à stator long est un moteur sans contact qui fournit une énergie magnétique et séparé en deux choses : les bobinages sur la voie et les solénoïdes sur le train. On "déplie" le moteur ce qui fait que le rotor est en en translation au lieu d'en rotation. Et par conséquent, il créé un champ magnétique durant son déplacement qui fait avancer le train. La vitesse de celui-ci étant proportionnelle à la TENSION du courant envoyé dans le moteur. En simplifiant on peut admettre que c'est aussi proportionnel à l'intensité du courant.

III. Avantages et Inconvénients.

A) Avantages

La consommation énergétique de ces trains est assez faible. En effet, le TGV consomme 83 watts par personne et par kilomètre tandis qu’un train à lévitation magnétique consomme 47 watts par personne et par kilomètre.

De plus, contrairement aux trains actuelles, les voies ne sont pas toutes électrifiées, seule la portion de voie où se situe le train sera électrifiée et cela permettra donc une plus grande économie sur les dépenses énergétique. Voir ci-dessous.

Schéma alimentation

B) Inconvénients

Le coût de la mise en place de ce train est très élevé puisqu’il faut déjà refaire entièrement les voix, puis vient ensuite la maintenance qui risque d’être importante.

Conclusion

Ce projet qui devait coûter au départ 1,85 milliards d’euro, à finalement coûté plus de 3 milliards d’euros. Malgré le financement de la région de Bavière (500 millions d’euro), de l’état (925 millions d’euro) et de plusieurs entreprises (425 millions d’euro) le projet de Transrapid allemand a été abandonné. En effet, cela devenait très difficile de trouver des débouchés pour le Transrapid, du fait de la réduction de la vitesse d’écart de la vitesse d’exploitation des trains à grande vitesse classique et du coup élevé de la mise en place de cette technologie.

Malgré l’échec du Transrapid Allemand, d’autres pays (Etats-Unis, Qatar) sont intéressés par cette technologie permettant la lévitation.

Mais l’accident du Transrapid allemand sur la ligne d’essai d’Emsland le 22 septembre 2006, causant la mort de 23 personnes, a jeté une ombre sur l’avenir de ce train.