Les chercheurs espèrent qu’ils ont pu résoudre le problème du «boom du tunnel» alors qu’ils se préparent à déployer le dernier prototype de lévitation magnétique de la Chine.
La dernière version du train Maglev est capable de voyager à 600 km / h (environ 370 mph). Cependant, les ingénieurs du train ont lutté avec le problème des ondes de choc qui se produisent lorsque le train sort de l’embouchure d’un tunnel.
Lorsqu’un train à grande vitesse entre dans un espace fermé comme un tunnel, l’air devant est comprimé, comme dans un piston. Les fluctuations qui en résultent de la pression atmosphérique se fusionnent à la bouche du tunnel, générant des ondes de choc à basse fréquence. Ceux-ci sont familiers connus sous le nom de «boom du tunnel» – un phénomène lié, quoique différent, le «Boom sonore» entendu comme avion passait la vitesse du son. Les booms du tunnel posent de graves défis à la sécurité opérationnelle, car les ondes de choc peuvent déranger les humains et les animaux à proximité, ainsi que des dommages structurels.
Maintenant, cependant, les chercheurs ont découvert que la mise en place de tampons d’inoniments innovants à la bouche du tunnel peut réduire les ondes de choc jusqu’à 96%. Cela promet des améliorations de la sécurité opérationnelle, de la pollution sonore et du confort des passagers, ainsi que de la sauvegarde des animaux à proximité des futures lignes.
C’était déjà un problème bien documenté pour les trains à grande vitesse conventionnels, qui voyagent à des vitesses allant jusqu’à 350 km / h (217 mph), mais cela aggrave considérablement pour les trains voyageant à des vitesses encore plus élevées car la force de la onde de choc augmente rapidement et la longueur critique qui entraîne une explosion du tunnel diminue rapidement. Par exemple, un train voyageant à 600 km / h entraînera un boom dans un tunnel à seulement 2 km (1,2 mille) de long, tandis que pour les trains à grande vitesse conventionnels, cela ne se produit que dans les tunnels qui sont de 6 km ou plus.
La structure poreuse des nouveaux tampons de 100 mètres de long, combinés avec des revêtements poreux sur le corps du tunnel, permettent à l’air piégé de s’échapper avant que le train n’atteigne la bouche du tunnel, supprimant le boom de la même manière qu’un silencieux adapté à une arme à feu.
La lévitation magnétique fait référence à l’utilisation de la force magnétique pour suspendre un train au-dessus d’un guide ou d’un rail, parfois d’une hauteur de seulement 10 mm, par suspension électromagnétique ou électrodynamique. Le train est ensuite propulsé à l’aide d’autres électro-aimants. Alors que les trains à grande vitesse conventionnels sont finalement limités en vitesse due à une usure accrue des roues contre la piste, la séparation de la voie et du train signifie que les maglev ne sont pas soumis aux mêmes forces de friction.
La suspension électromagnétique (EMS) a le train étreignant un seul rail en acier avec un dessous en forme de U. Lorsque des électro-aimants positionnés dans la forme en U sous le rail sont allumés, le train est lévité par les forces électromagnétiques résultantes. Avec une suspension électrodynamique (EDS), le train se trouve dans une voie de guidage en forme de U, avec des bobines supraconductrices intégrées dans la voie de guidage et le train. Lorsque l’alimentation est allumée, les pôles magnétiques sont induits dans les bobines, conduisant à une combinaison de forces répulsives et attractives qui permettent au train de léviter.
Les trains Maglev à grande vitesse ont fait leurs débuts en 2004 en Chine, entre l’aéroport de Pudong et la périphérie de Shanghai à 460 km / h (286 mph), un record de vitesse qui détient toujours pour les véhicules ferroviaires en service commercial régulier. Construit en utilisant la technologie allemande «transrapide», ce service s’adresse principalement aux voyageurs étrangers car les populations locales préfèrent le métro beaucoup moins cher, quoique plus lent.
Cependant, ce battage médiatique initial a été rapidement éclipsé, car le développement ultérieur du réseau ferroviaire chinois s’est concentré entièrement sur le train à grande vitesse conventionnel. Le réseau national est désormais le plus important du monde à 48 000 km (30 000 miles), avec plus de lignes en construction.
Mais les trains Maglev font maintenant un retour sous le fabricant d’État CRRC, qui a lancé le nouveau modèle en 2021. Il n’y a pas de bruit mécanique, des passagers décrivant le bourdonnement silencieux d’électromaignes et une balade plus fluide qu’un train conventionnel.
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Bien qu’aucune ligne n’ait encore été officiellement planifiée, il est largement prévu qu’une future ligne relie la capitale, Pékin, avec Cosmopolitan Shanghai, réduisant les temps de trajet de 4,5 heures à 2,5 heures, sur la durée d’un vol intérieur entre les deux villes.
En Chine, le coût d’un billet ferroviaire à grande vitesse est moins cher que les voyages en avion (¥ 600 contre 1 200 ¥), contrairement à de nombreux autres pays. Les vols émettent en moyenne sept fois plus de CO2 que le rail à grande vitesse par distance parcouru, représentant une économie de carbone potentielle importante.
La Chine n’est pas le seul endroit où les maglevs à grande vitesse à longue distance sont à l’horizon. Le Japon a également ses espoirs épinglés sur le Chuo Shinkansen, qui reliera ses deux plus grandes villes de Tokyo et Osaka via Nagoya, traversant le cœur du pays. Le Tokaido Shinkansen, une ligne de train à grande vitesse conventionnelle, fait ce voyage en 2,5 heures, mais on espère que la nouvelle ligne Maglev se déplaçant à 505 km / h (314 mph) réduira cela à seulement 67 minutes. Il devait initialement commencer le service partiel en 2027, mais les retards inévitables ont encombré le projet, avec une nouvelle date d’ouverture incertaine.
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