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MAGLEV
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Aimant

MAGLEV

Le train volant

courtesy Central Japan Railway CompanyUn Maglev qui veut utiliser cette force pour léviter a besoin d’un champ magnétique  intense à bord de ses wagons. A priori, rien n’interdit d’utiliser des aimants normaux, mais leur force magnétique est limitée. La manière la plus efficace actuellement pour produire un champ magnétique le plus intense possible, sans que le coût en énergie soit trop fort, est d’utiliser des bobines supraconductrices, comme dans les IRM. C’est cette solution qu’utilise l’institut de recherche ferroviaire japonais (JR-RTRI). Cet institut a développé 40 km de ligne ferroviaire pour tester leur Maglev dans la région de Yamanashi, au Japon. C’est sur cette ligne que le prototype MLX01 a réalisé le record de vitesse à la date d’aujourd’hui (en 2011) pour un train : 581 km/heure

courtesy Central Japan Railway Companycourtesy Central Japan Railway Company

Pour des raisons d’efficacité, les bobines supraconductrices sont disposées sur le coté des wagons (quatre de chaque coté). Comme pour les IRM, ces bobines sont faites avec des supraconducteurs conventionnels, qui nécessitent de très basses températures, jusqu’à quelques kelvins au-dessus du zéro absolu : elles baignent donc dans le l’hélium liquide. Ces bobines supraconductrices sont parcourues par des courants permanents de l’ordre de 700 000 ampères, créant ainsi un très fort champ magnétique de presque 5 teslas, soit 100 000 fois le champ terrestre. Les bobines sont refermées sur elles même, et le champ magnétique qu’elles génèrent est donc constant et ne change pas dans le temps.

courtesy Central Japan Railway CompanyLe champ créé par ces bobines va permettre à la fois la lévitation et la propulsion du Maglev, grâce à des bobines métalliques présentes dans les parois latérales le long des rails. Il y a deux types de bobines dans ces rails : les bobines de propulsions, et les bobines de lévitation.

Les bobines de propulsions sont actives, c’est-à-dire qu’elles sont alimentées par une source d’énergie : c’est normal, il faut accélérer le train et vaincre la résistance de l’air. courtesy Central Japan Railway CompanyComme ces bobines sont métalliques, elles vont consommer de l’énergie. Néanmoins elles présentent l’avantage de pouvoir être pilotées : en contrôlant le sens et l’intensité des courants qui les parcourent, on contrôle le signe et l’intensité du champ magnétique créé. Pour accélérer le Maglev, il suffit d’envoyer un courant dans les bobines de propulsion dans les parois qui sont en amont du Maglev, de façon à l’attirer vers l’avant, et d’envoyer un courant dans les bobines en aval de façon à le pousser.Tiré en avant, poussé en arrière, le Maglev accélère. le moteur du Maglev est donc dans les rails ! Pour freiner, il suffit d’inverser les courants, de pousser à l’avant et de tirer à l’arrière. De plus, les wagons ont des aérofreins de façon à pouvoir ralentir sans consommer d’énergie.

Les bobines de lévitation portent bien leur nom : ce sont elles qui permettent au Maglev de léviter. Ce sont des bobines en métal, comme les bobines de propulsion, mais contrairement à ces dernières les bobines de lévitation elles ne sont reliées à aucune source d’énergie. Elles sont bouclées sur elles mêmes, totalement passives. Quand le Maglev, mû par les bobines de propulsion, se déplace, le champ magnétique qu’il transporte (créé par les bobines supraconductrices) balaye les bobines de lévitations. Ces bobines sont un circuit fermé, et des courants induits vont circuler, de façon très semblable aux courants de Foucault dans l’expérience de l’aimant qui tombe dans un tube de cuivre. Ces courants induits, puisqu’ils circulent dans une bobine, vont créer un champ magnétique.

courtesy Central Japan Railway CompanyLa forme des bobines de lévitation a été spécialement conçue de façon à ce que le champ magnétique créé par les courants induits exerce une force de lévitation sur les bobines supraconductrices embarquées dans les wagons. La lévitation du Maglev ne nécessite donc aucun apport d’énergie autre que pour son déplacement : le train flotte dans l’air naturellement. En revanche, cela n’est possible que si le Maglev se déplace suffisamment vite (environ 100 km/h), puisqu’il faut que les bobines de lévitation soient balayées par le champ magnétique des bobines supraconductrices : plus vite le Maglev se déplace, plus vite le champ magnétique passe devant les bobines de lévitation, plus grands seront les courants induits, meilleure sera la lévitation. Si le Maglev avance moins vite, où si il est à l’arrêt, les courants induits deviennent trop faibles et le Maglev ne lévite plus : les wagons ont donc des « roues d’atterrissage » qui se déploient quand la vitesse est trop faible, comme les avions. Par certains cotés, ce Maglev ressemble plus à un avion qu’à un train !

Les 40 km de voies qui servent aux tests sont pour l’instant les seules voies qui existent ; il n’y a pas de ligne commerciale qui propose de voyager à 500 km/heure dans un train supraconducteur. Pour l’instant (en 2011), la seule façon pour voyager dans ces conditions est de participer aux tests qui sont menés avec passagers au par le RTRI. Néanmoins la construction d’une ligne reliant Tokyo à Osaka semble acquise, mais devrait prendre encore quelques années…

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