Les Maglevs sont des trains à lévitation magnétique

Les Maglevs sont des trains à lévitation magnétique (d'ailleurs le nom de Maglev provient de l'anglais
« Magnetic levitation train »). Il existe aujourd'hui deux types de trains à sustentation magnétique :
Les trains à sustentation électromagnétique qui fonctionnent avec des électro aimants classiques par
exemple le transrapid (projet allemand abandonné en 2000 et repris par la chine : Le transrapid se
trouve à Hong Kong. C'est une liaison centre-ville-aéroport)
Transrapid de Shanghaï
Les trains à sustentation électrodynamique, c'est-à-dire des trains en lévitation grâce à un champ
magnétique fourni par des supraconducteurs. Actuellement le seul projet de train à sustentation
électrodynamique à voir le jour est le JR-Maglev (projet japonais, c'est une ligne expérimentale
construite au Japon)
Maglev Japonnais
Dans cette partie, nous nous intéresserons au train à sustentation électrodynamique, et donc
au seul prototype existant : le JR-Maglev au Japon.
La première ligne de train à sustentation électrodynamique était une ligne de test. En effet, le
but du projet était de créer une ligne qui relie Tokyo à Osaka en une heure. D'ailleurs le président
Obama désirait, après le succès de cette ligne test, que des fonds soient délivrés pour créer des
lignes à grande vitesse à travers tous les Etats-Unis mais le projet a été refusé par le gouvernement.
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.
train-6.jpg