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Copy of Les trains a sustentation magnetique

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Clement Mihailescu

on 21 March 2011

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MERCI DE VOTRE ATTENTION! 1-Quelques faits sur les aimants: L a Magnétite, oxyde de fer, Fe3O4 possède la propriété d'attirer les objets en fer ou en acier.
Un aimant possède deux pôles distincts (Nord et Sud).
Il produit un champ magnétique.
Celui-ci est invisible mais on peut le faire apparaître avec de la limaille de fer. Une grande partie des corps sont diamagnétiques (repoussés par les aimants).
La force est très petite donc négligeable
Dans un champ magnétique ces corps s'aimantent dans le sens inverse des aimants
Les métaux diamagnétiques, à très basse température, deviennent des supraconducteurs.
Le Champ magnétique est complètement exclu et la résistance est presque nulle au passage du courant. Ces corps liquides contiennent des métaux dilués.
Ils sont attirés par les aimants.
La force est plus élevée que les corps diamagnétiques mais reste toujours faible. Ces métaux sont très fortement attirés par des aimants permanents.
Ils s'aimantent donc très fort en présence de champs magnétiques.
Certains matériaux comme le fer gardent une aimantation importante après la disparition du champ extérieur. Tout conducteur traversé par un courant électrique produit un champ magnétique.
La puissance de ce champ magnétique augmente avec l'intensité et la tension.
Lorsque le conducteur est privé d'électricité il n'attire plus les objets en fer.
Ces deux derniers points sont très utiles surtout lorsqu'ils sont appliqués aux trains. 4-L'électroaimant 5-Deux types de trains Le Transrapid: suspension électromagnétique
(utilisation d'électroaimant) Le Maglev: suspension électrodynamique
(utilisation de supraconducteurs) On utilise des électroaimants placés sur le côté du train dans lesquels on induit du courant.
Ils interagissent avec les bars de fer des rails de guidage.
Cependant ce système est très peu stable et demande d'être sans arrêt rectifié par ordinateur (utilisation de la formule vue précédemment), il est donc impossible de fabriquer une maquette de ce système.
En connaissant le poids du train on peut calculer la taille des solénoïdes*, la tension et l'intensité à leur appliquer.
On se retrouve ainsi dans une situation d'inertie (forces de frottement nulles) Les trains à sustentation magnétique comme système de transport - incidences économiques et sociales, les considérations politiques et l'analyse financière I. Considérations générales • L’idée des trains à sustentation magnétique comme un système de transport fondée sur l'âge de l'information et de la société du savoir: Notre société devient de plus en plus une société du savoir (caractérisée par une augmentation du nombre de personnes impliquées dans le secteur de la haute technologie et le secteur des services) dans l’ère de l'information qui consiste de réseaux de communication numérique à haute vitesse. Dans une telle société, qui exige une grande efficacité et rapidité dans toutes les activités humaines, les personnes qui vivent dans les mégalopoles (grands complexes urbains, tels Boston-New York-Washington, Paris-Bruxelles-Londres ou Tokyo-Nagoya-Osaka) ont besoin de transports rapides entre leurs résidences et leurs lieux de travail, les zones commerçantes et les lieux de divertissement. La capacité de transport routier dans ces zônes est presque saturée (en 2007 aux États-Unis, une personne passait en moyenne environ 38 heures par an dans les embouteillages) et le transport aérien n'est ni très efficace ni pratique (les procédures de sécurité et la congestion du trafic causent des retards) pour les distances courtes telles les distances interurbaines dans les mégalopoles. Certaines des mégalopoles ont introduit des transports terrestres à haute vitesse sous la forme de trains à grande vitesse. Les télécommunications évoluent sans cesse et parviennent à atténuer les insuffisances des modes de transport conventionnels dans le sens que certaines personnes peuvent travailler et faire du shopping de leur maison. Néanmoins, des modes de transport terrestres à grande vitesse non-conventionnels, tels les transports par train à sustentation magnétique, semblent être une possible solution à la congestion et aux besoins des mégalopoles de notre société. • Les principaux avantages et caractéristiques des trains à sustentation magnétique: Les trains à sustentation magnétique ont plusieurs caractéristiques importantes, qui sont des avantages réels lorsque ce type de transport est comparé avec le transport conventionnel. Ses principales caractéristiques sont les suivantes: a) Vitesse: Le record de vitesse pour un train à sustentation magnétique est de 350 mi/h ou 581 km/h et il a été réalisé dans un essai japonais en 2003. Dans l'exploitation commerciale de la ligne Shanghai-Pudong, la vitesse moyenne est d'environ 150 mi/h ou 250 km/h, avec une vitesse maximale atteinte dans la région de 268 mi/h ou 431 km/h. Les vitesses de croisière pour les projets futurs sont estimées à 250-300 mi/h ou 420-500 km/h, selon les alignements de voie. b) Facilité: Ce mode de transport offre la possibilité de voyager d’un centre-ville à un autre centre-ville. Cela rend ce mode de transport très compétitif en ce qui concerne le temps total de voyage par rapport aux transports routiers et aériens, pour des paires de villes à des distances variant entre 150 et 500 miles. Voir figures A et B. c) Réduction des dépenses d'exploitation et d'entretien: Ceci est principalement le résultat des faibles coûts d'entretien dû à l'usure physique réduite (friction faible ou nulle ; pas de transmissions, freins ou essieux ; pas besoin de beaucoup de réparations). Par exemple, aux États Unis, les coûts d'exploitation pour les trains à sustentation magnétique ont été estimés à environ 9 cents par mile-passager par rapport à 15 cents par mile-passager pour les avions. d) Efficacité énergétique: le système des trains à sustentation magnétique consomme de l'électricité, qui peut être très efficacement produite à partir de différentes sources (nucléaire, hydraulique, solaire, etc.) Dans ce pays, on estime qu'un train à sustentation magnétique à 150 mi/h (environ 240 km/h) consommerait par mile-passager seulement 2% de l'énergie consommée par une automobile à 60 mi/h (100 km/h). e) Écologiquement avantageux: les trains à sustentation magnétique ne produisent pas de dioxyde de carbone / pollution des émissions de gaz (ils consomment de l'électricité), ils produisent beaucoup moins de pollution sonore, et ils ont moins d’impact sur le terrain, les voies de guidage étant élevées f) Sécurité: La possibilité de collisions et d’autres accidents est très faible puisque la vitesse des trains à sustentation magnétique et la distance entre eux sur une même voie de guidage sont automatiquement contrôlées et maintenues par l’utilisation et la manipulation de l'énergie électrique; en outre, puisque les voies de guidage sont élevées, il n'y a pas de passages à niveau de la terre et donc il n’y a aucune possibilité de collision avec des camions et des automobiles. Les difficultés dans l'analyse de la faisabilité des projets des trains à sustentation magnétique comme système de transport: Les trains à sustentation magnétique ont été testés (et ils sont toujours testés) sur des voies très courtes et expérimentales en Allemagne, au Japon, et aux États- Unis. Commercialement, le train à sustentation magnétique a été utilisé sur la très courte ligne de Birmingham, Angleterre (600 mètres), qui a arrêté ses opérations en 1995 après 11 ans, et il est actuellement utilisé comme train à grande vitesse sur la ligne Shanghai-Pudong, en Chine (30 kilomètres). Il est aussi utilisé commercialement au Japon (à Nagoya) mais sur une petite distance et en tant que train urbain (Urban Maglev) à vitesse basse et modérée. Des études de faisabilité, de la recherche, ainsi que des débats sur la technologie des trains à sustentation magnétique et son application pratique dans les transports à grande vitesse ont eu lieu dans plusieurs pays, parmi lesquels les États-Unis. Cependant, l'analyse de la faisabilité de l'introduction des trains à sustentation magnétique est extrêmement difficile pour les raisons suivantes:
L'utilisation commerciale actuelle est très limitée et nous n’avons pas de données suffisantes concernant les investissements initiaux et les opérations.
Il y a une multitude de facteurs (conditions économiques et sociales, système politique, démographie, etc.), qui doit être prise en compte lorsque des décisions pour construire et introduire des trains à sustentation magnétique pour utilisation commerciale, en particulier à une grande échelle, sont prises. II. L'impact économique de l'introduction des trains à sustentation magnétique En raison du fait que l’utilisation des trains à sustentation magnétique à une échelle commerciale est relativement nouvelle et n'a pas trop de précédents, et en raison de l'estimation des coûts initiaux élevés (capital d'investissement initial), le débat à propos de ce sujet a eu lieu au niveau national dans plusieurs pays, y compris les États-Unis, les gouvernements y étant impliqués. Compte tenu du niveau de débat, il est certainement approprié de mentionner les aspects positifs les plus importants de l'impact macroéconomique de l'introduction des trains à sustentation magnétique. • Création d'emplois: La mise en place des trains à sustentation magnétique mènera à la création d'emplois dans les industries qui contribuent à leur construction et leur exploitation:
La conception et l'application de la technologie créera de nouveaux emplois, dont certains très spécialisés, dans l'ingénierie.
La construction des voies de guidage et des véhicules créera de nouveaux emplois dans les diverses branches de la construction et des industries de matériaux.
Une fois conçus et construits, les trains à sustentation magnétique devront être exploités et entretenus et cette phase des projets permettra de créer de nouveaux emplois dans le secteur des services (relations avec la clientèle) et, de nouveau, dans le secteur de l'ingénierie (exploitation et entretien). • La diminution de la dépendance sur le pétrole et des niveaux d'émissions de gaz: Les trains à sustentation magnétique consomment de l'électricité. Bien que l'électricité doit être produite, sa production pourrait être principalement obtenue à partir de sources non-pétrolières ; de plus, l'utilisation de l'électricité n’impliquera pas des émissions de gaz dans ce type de transport et mènera à la réduction du niveau global de pollution.
Les sources d'énergie pourraient être principalement des sources vertes comme le solaire et l’eau. Elles pourraient aussi être des sources très efficaces et économiques, comme celle nucléaire.
La réduction des niveaux de pollution serait réalisée grâce à l'élimination des émissions de gaz dans ce type de transport et par la réduction de la congestion dans les autres modes de transport.
• L'avancement technologique: La nécessité d'une amélioration continue de la technologie des trains à sustentation magnétique mènera à la fois à des avancées technologiques dans les industries directement liées à ce domaine et à des retombées technologiques favorables (des avancées dans des industries qui pourraient aussi servir d’autres domaines d’activité):
La mise en place des trains à sustentation magnétique va assurer la recherche et le développement continus dans les domaines de la lévitation, de la propulsion, et des voies de guidage.
L'existence des trains à sustentation magnétique encouragera également les retombées technologiques favorables (avancées dans des industries qui pourraient aussi servir d’autres domaines d’activité). Ces retombées pourraient avoir lieu dans les domaines des aimants supraconducteurs, des systèmes de refroidissements cryogéniques , des matériaux en fibre, de l'équipement de transfert d’énergie, etc.
Les trains à sustentation magnétique Le plan I. Introduction : présentation du sujet et de l'histoire des trains à sustentation magnétique II. La technologie des trains à sustentation magnétique IV. Les facteurs environnementaux V. Conclusion : réponse à la problématique • La compétitivité internationale: Les progrès technologiques et les retombées favorables mèneront à la compétitivité internationale des pays respectifs, qui se manifestera par les choses suivantes:
Les pays de fabrication et d’utilisation des trains à sustentation magnétique auront des avantages technologiques et la possibilité de créer de nouvelles industries, de nouveaux produits, et de nouveaux matériaux que les autres pays n’auront pas.
La disponibilité de nouveaux produits pourrait conduire à une augmentation des exportations du pays.
L'augmentation du nombre de personnes hautement qualifiées, qui seraient attirées par les nouveaux domaines d'activité. Cela mènerait à la consolidation d'une force de travail de haute qualité dans les pays respectifs.
III. L'impact social de l'introduction des trains à sustentation magnétique En plus de l'impact économique, l'introduction des trains à sustentation magnétique aurait également un impact social important, qui se manifestera de la façon suivante: • La congestion du trafic dans les autres modes de transport, tels le transport aérien et le transport routier, sera diminuée grâce au détournement de clients de ces deux modes de transport au nouveau mode de trains à sustentation magnétique. La diminution de la congestion du trafic se traduit, parmi d’autres choses, par une diminution du stress humain. • La possibilité d’une fréquence élevée des trains à sustentation magnétique et la facilité d'utilisation et d'accès de ces trains se traduiront par le confort des passagers, et l'augmentation de la demande pour ce mode de transport. • La sécurité de ce mode de transport diminuera les accidents de transport et sera un grand bénéfice social. L’idée des trains à sustentation magnétique comme un système de transport dans l'àge de l'information et de la société du savoir-faire: IV. Les considérations politiques Les coûts de construction élevés des systèmes de transport à base de lévitation magnétique sont principalement dus au fait que ces systèmes demandent une infrastructure (voies de guidage) entièrement nouvelle. De plus, la construction de cette infrastructure demande que des droits de passage soient acquis. Ces problèmes importants font de l'introduction de ce moyen de transport l'objet d'études gouvernementales et de débats politiques. Alors que les entreprises privées sont certainement intéressées par la possible utilisation de la technologie des trains à sustentation magnétique dans le transport des passagers et par l'exploitation des entreprises de transports rentables, les investissements initiaux élevés sont souvent prohibitifs pour le secteur privé et les partenariats potentiels des gouvernements dans les investissements initiaux de ce genre d’entreprise sont de plus en plus importants. L'implication des gouvernements dans ces investissements révèle toujours des considérations politiques, dont les deux ci-dessous sont importantes : • Les besoins locaux par rapport aux besoins nationaux pour les systèmes des trains à sustentation magnétique: Au niveau local, dans certains pays, ces systèmes sont actuellement très intéressants pour les régions densément peuplées et plus développées, en particulier dans les mégalopoles, où le transport interurbain très rapide est nécessaire. Sur le plan national, dans certains pays, de tels systèmes pourraient être considérés comme la base pour un réseau de transport à grande vitesse. Le pouvoir et l'approche philosophique des politiciens locaux dans un certain pays (représentants, sénateurs ou parlementaires) et la puissance et l'approche philosophique du parti politique au pouvoir dans le pays respectif sont des facteurs très importants à considérer dans un tel débat. Les principaux adversaires politiques dans ce genre de débat sont, d'un côté, les partisans d’une importante implication du gouvernement dans des projets d’infrastructure et, de l'autre côté, les partisans d’une participation gouvernementale minimale dans l’économie et dans les affaires. • La nature du système politique (système unitaire avec un gouvernement central comme dans la plupart des pays, ou un système fédéral où il y a un gouvernement central ainsi que des gouvernements d’état ou locaux) pourrait influencer les décisions importantes comme l'investissement dans l’infrastructure au niveau local ou national. En outre, les ambitions des politiciens pourraient aussi avoir un impact sur de telles décisions. Un bon exemple de facteurs politiques qui peuvent influencer le résultat d'une initiative visant à développer des trains à sustentation magnétique est le projet américain du MAGLEV Californie-Nevada (la ligne qui relierait Anaheim, CA, à Las Vegas, NE), qui a été pendant longtemps soutenu par un sénateur démocrate du Nevada. Ce sénateur a essayé d'obtenir d'importants fonds fédéraux pour le projet mais il a rencontré une puissante opposition de la part d'une administration conservatrice. Par suite, lorsque le politicien respectif a eu besoin du support de certains groupes pour sa réélection, il a abandonné son soutien au projet MAGLEV pour celui d’un projet de train à grande vitesse conventionnel qui était soutenu fortement par les groupes respectifs. III. Incidences économiques et sociales, les considérations politiques et l'analyse financière Le diamagnétisme


Le paramagnétisme


Le ferromagnétisme 2-Trois types de magnétisme connus: B: Induction magnétique en Tesla
1 gauss = 1 maxwell / cm² = 10^-4 teslas
µ0 est la perméabilité du vide = 1.2566×10^−6
I : intensité du courant en ampère
d : distance entre le point considéré et le conducteur en Mètre. Il possède les mêmes propriétés que les aimants permanents (pôle nord/sud)
Son fonctionnement est différent, il a la forme d'une bobine enroulée semblable à un ressort.
Lorsque l'on fait passer du courant dans celle-ci, un champ magnétique est produit et la bobine agit comme un aimant.
L'électroaimant est donc nécessaire pour produire une force électromagnétique. Utilisation de SMC (Super Conducting Magnet) qui est l'élément supraconducteur.
Ceux-ci sont placés sur les côtés du train (deux par wagon)
Chaque SMC est composé de quatre enroulements de matériaux supraconducteurs.
Les supraconducteurs sont refroidis par de l'Hélium liquide.
Une fois le champ magnétique créé par induction de courant dans le matériau supraconducteur, cet aimant va agir comme un aimant stable et permanent. F : force portante en (N)
B : induction en teslas (T)
S : surface d’un disque formé par une spire mètre carré *Un solenoide est une bobine de fil sous forme de cylindre qui est utilisée pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique 1-Levitation 2-Propulsion Puisqu'il est impossible de contrôler la lévitation et la propulsion avec un seul groupe de bobines, les deux fonctionnements sont séparés.
On utilise un moteur linéaire synchrome: C'est un moteur sans contact qui utilise également l'énergie magnétique.
Il est composé de bobines triphasées dans lesquelles un courant alternatif génère un champ magnétique qui déplace le véhicule sans contact.
La vitesse est contrôlée en faisant varier la fréquence du courant.
Pour freiner il suffit d'inverser la direction du champ de déplacement. V. Analyse financière • Les inconvénients des systèmes de trains à sustentation magnétique: Les frais de recherche, d'expérimentation et de construction des systèmes de trains à sustentation magnétique sont très élevés. Comme nous l'avons vu précédemment, ces coûts élevés sont dus au fait que l'infrastructure doit être construite à partir de zéro (l’infrastructure déjà existante ne peut pas être utilisée) et les droits de passage doivent être acquis (ce qui est un processus long qui peut impliquer des coûts importants - démolitions, etc.). De plus, de la recherche appliquée et des essais, qui sont très coûteux, doivent être effectués afin de déterminer la faisabilité économique réelle des systèmes de trains à sustentation magnétique puisqu'il n'y a pas suffisamment de données concernant l'introduction et l'exploitation de ces systèmes à une échelle commerciale (l’exploitation commerciale a été très limitée – essentiellement, le seul exemple sur lequel nous pouvons nous appuyer est celui de Shanghai-Pudong de 2004, qui implique une ligne très courte et dont le coût d’investissement a été d'environ 1,2 milliards de dollars, l'équivalent de 9,93 milliards de yuans). Les coûts de construction élevés des systèmes de trains à sustentation magnétique, la concurrence des systèmes de transport par trains conventionnels à grande vitesse (le « Bullet Train » Japonais et le TGV Français) et l'incertitude concernant la faisabilité économique des systèmes de trains à sustentation magnétique constituent les inconvénients de ces systèmes. •Les coûts de capital initial (comparaison avec les autres moyens de transport à grande vitesse) et les coûts d'exploitation - études et rapports, « l’Initiative Nationale MAGLEV aux Etats-Unis ». En général, les coûts d'investissement initial comprennent les coûts de la technologie de guidage, de l’infrastructure, de la technologie des trains à sustentations magnétique et les trains (véhicules) eux-mêmes. La récupération de ces coûts de capital initial est le gros problème dans l'introduction des systèmes des trains à sustentation magnétique puisque l'analyse de l'exemple disponible d'un système exploité commercialement (la ligne Shanghai-Pudong) indique ce qui suit: avec un tarif de 50 yuans par passager et les 7000 passagers par jour, environ, le revenu généré au cours de la durée de vie prévue du système ne compensera pas les coûts de capital, même si les coûts d'exploitation sont ignorés. Dans le début des années 1990 les États-Unis ont lancé l'Initiative Nationale MAGLEV. En 1993, l’Administration Fédérale des Chemins de Fer du Département des Transports a publié un premier rapport sur l'initiative et, en 2005, la même agence a publié un rapport destiné au Congrès des États Unis intitulé "Coûts et bénéfices de la lévitation magnétique." Plusieurs couloirs (dont les couloirs de Californie-Nevada et de Boston-New York-Washington) ont été analysés et des faits ainsi que des estimations de coûts ont été élaborés. Les estimations suivantes sont pertinentes: les coûts de capital initial par mile pour les couloirs à une voie de transport par train à sustentation magnétique varient entre $27 et $47 millions de dollars, dépendant des conditions locales de construction, de la topographie, de l'urbanisation, etc. Les coûts de capital initial par mile pour les couloirs à deux voies de transport par train à sustentation magnétique varient entre $50 et $100 millions de dollars. Toutes les estimations de coûts sont en dollars de 2004. La levitation électrodynamique semble plus efficace car on crée un diamagnétisme parfait ; il n'y a donc pas de perte d'énergie. Les électroaimants (utilisés en grande quantité pour le transrapid), à cause de leur taille et de leur poids, peuvent étre génants lorsque l'on cherche à construire un train léger.
De plus le supraconducteur utilisé sur le Maglev est léger et peu emcombrant. Schema d'un Maglev Japonais 3-Avantages: 4-Désavantages: Il existe tout de même quelques désavantages chez le Maglev: la fabrication de matériaux supraconducteurs reste compliquée, et ceux-ci doivent être maintenus à une température proche de 0 Kelvin (-273 Celcius) pour acquérir leurs propriétés d'aimant stable. On appelle ce seuil la température critique.

Remarque: La température critique varie en fonction des matériaux, et grâce aux progrès de la science on trouve des matériaux qui ont une température critique plus élevée (90 Kelvin). 1-Lévitation 2-Propulsion La propulsion se fait de la même manière que chez le transrapid, grâce à un moteur linéaire synchrome. Schema d'un SMC Les aimants de supraconduction réagissent
avec les aimants des parois, ainsi le train est à la fois tiré vers le haut par les aimants "rouges" sur le schéma et poussé vers le haut par les aimants "bleus" sur le schéma. Bobines triphasé SMC 6-Le Maglev comparé au Transrapid Nous avons aujourd'hui une société qui prend de plus en plus conscience de la préciosité de l'environnement. Le recyclage et le développement de l'énergie durable sont tous deux des moyens de protéger la planète et ses habitants. Une grande partie de cette pollution très présente sur Terre vient des véhicules que nous utilisons tous les jours. Les gaz nocifs dégagés par ces véhicules sont abondants et nuisibles à l'environnement et ses habitants. De plus, nos véhicules participent énormément à une pollution sonore très importante. C'est pourquoi la technologie des trains à sustentation magnétique paraît, au premier coup d’œil, très prometteuse. En effet, les trains à sustentation magnétique sont des véhicules qui n’endommagent pas l'environnement mais qui le protègent ainsi que ses habitants. Aujourd'hui, le réchauffement climatique de la planète, étant un sujet très polarisé, pose tout de même un grand problème. Bien qu’il puisse être expliqué comme une période biologique de récurrence, il est partiellement dû à la pollution causée par l’homme ; plus précisément les véhicules que nous utilisons tous les jours. Effectivement, nos véhicules libèrent d’énormes quantités de CO2 qui sont nocifs à l'homme et son environnement. Les premiers trains à vapeur brulaient du charbon pour avancer. C'est pour cela que l'on voyait des nuages de fumée noire qui sortaient par la cheminée : des énormes quantités de CO2. De nos jours, nous voyons les mêmes nuages de fumée noire qui sortent des tuyaux d’échappement de la majorité des automobiles. En 2002, la France a émit 407 million de tonnes métriques de dioxyde de carbone. Aux États Unis (en 2010) 81% des émissions de CO2 provenaient de la production d'électricité. On compte, aux Etats Unis, que le secteur de transportation est la 2ème source la plus grande d'émission de CO2. Il existe maintenant des moyens de réduire ces émissions de CO2 qui proviennent des véhicules. Tout d'abord, il y a les transports en commun (comme les bus ou les trains) qui encouragent la population à moins utiliser leurs voitures. Ensuite, il y a l'utilisation de l'électricité qui remplace les carburants fossiles. En général, la production de l’électricité se fait en exploitant le charbon ; cependant, il existe maintenant des moyens écologiques pour produire l’électricité, comme l’énergie éolienne avec les éoliennes, l’énergie hydraulique avec les barrages, l’énergie solaire et l’énergie nucléaire qui utilisent des ressources naturelles et qui évitent le dégagement de CO2. Les trains à sustentation magnétique offrent justement une autre façon de réduire les émissions de CO2. La technologie des trains à sustentation magnétique utilise de l'électricité. De plus, elle utilise très peu d’électricité, ce qui la rend encore plus écologique. Contrairement au TGV français qui a une consommation d’environ 67 watts par personne par kilomètre, le Transrapid a une consommation d’environ 52 watts par personne par kilomètre. Cette différence de consommation permet de conserver une grande quantité d'énergie. Même si la production de l'électricité ne peut pas évitée, les émissions de CO2 peuvent être réduites énormément. Un bus émet en moyenne 0,351 kg de CO2 par passager par mile alors que le Maglev émet 0,053 kg de CO2 par passager par mile. Les trains à sustentation magnétique ont donc une considérablement faible émission de CO2 comparée aux autres véhicules. Les trains à sustentation magnétique nous permettent alors de faire un grand pas en avant en ce qui concerne l’élimination de la pollution et par suite, la conservation de l’environnement. Maglev and High Speed Rail from UK Ultrasound Factbook, 2006; all others from Rocky
Mountain Institute “Climate Report” 2006
La pollution sonore La technologie ferroviaire s’est développée énormément depuis l'invention des trains à vapeur. Les trains à vapeur étaient fabriqués en acier. Le poids plutôt important du train produisait une très grande friction sur les rails, ce qui produisait ensuite des bruits extrêmement désagréables à l’environnement (animaux, humains, etc.) Au cours du temps, nous avons réussi à alléger les trains en utilisant des matériaux moins lourds. En effet, aujourd'hui les trains sont moins lourds ; le TGV, par exemple, est fabriqué avec moins d'acier et avec plus d'aluminium. Ce matériel léger diminue non seulement la friction sur les rails mais il permet aussi au train d'aller plus vite. Bien évidemment, les émissions sonores sont toujours présentes, mais elles sont plus faibles que celles des premiers trains à vapeur. Bien que nous ayons réduit la pollution sonore par rapport aux trains à vapeur, les émissions sonores sont toujours un problème actuellement. Aujourd’hui, 70% des émissions sonores proviennent des véhicules de la route (voitures, camions, bus) et 10% des émissions sonores proviennent des trains. Environ 3% de la population est exposée à ces émissions. La technologie des trains à sustentation magnétique a permit de réduire énormément la pollution sonore. Puisqu’un train à sustentation magnétique se déplace en lévitation, il n'y a pas de contact entre des rails et des roues. Cette absence de friction permet donc au train d'avoir une faible nuisance sonore. Un autre problème qui apparaît est la grande vitesse qu’un train à sustentation magnétique atteint. Avec une vitesse qui peut atteindre plus de 500km/h la friction avec l'air se rapproche de celle des avions, donc une pollution sonore est toujours présente. Cependant, il est possible d'éloigner cette pollution sonore de la population, en faisant des voies aériennes ou souterraines (c'est-à-dire élevées ou souterraines). Le train à sustentation magnétique est ainsi avantageux en ce qui concerne la réduction de la pollution sonore. La planète contient beaucoup de ressources naturelles qui sont utilisées par l’Homme et pour son développement. Malheureusement certaines, cruciales, comme les hydrocarbures et les énergies dites fossiles, sont non-renouvelables, et risquent de s’épuiser dans le prochain centenaire. Mais récemment, de nouvelles technologies ont été développées, étant à la fois vertes et renouvelables. Aujourd’hui, nous parlerons de l’une d’elles, s’appelant la technologie de la sustentation magnétique. Cette technologie venant de l’anglais « Magnetic Levitation », est l’utilisation d’aimants pour faire léviter, et même mouvoir, des solides. Nous parlerons de cette technologie et de son utilisation sur les trains dits à sustentation magnétique. Serait-ce avantageux d'un point de vue environnemental et économique d'utiliser la technologie des trains à sustentation magnétique à une plus grande échelle? Nous tenterons de répondre à cette problématique en trois temps : nous étudierons tout d’abord le fonctionnement de cette technologie, ensuite les facteurs économiques et les environnementaux qui l’accompagnent. Une courte introduction au sujet... Un peu d'histoire... Cette technologie fut imaginée dans le début du 20ème siècle par deux scientifiques : Robert H. Goddard et Emile Bachelet. Ce n’est qu'en 1907 qu'Alfred Zedekiah créa un brevet pour un train à propulsion magnétique par un moteur linéaire; la propulsion par magnétisme est née, mais pas la lévitation.
Ce moteur fut perfectionné par Hermann Kemper en fin 1930, par une série de brevets destinés au train à propulsion linéaire. Toutefois, le moteur ne fut pas créé.
Le premier moteur à propulsion linéaire fut construit après-guerre par le professeur anglais Laithwaite. Le moteur fut utilisé sur le premier train à sustentation magnétique propulsé par une hélice : l'aérotrain. Le projet fut abandonné à cause de problèmes techniques et à cause du coût élevé des rails en 1973. Le TGV était une meilleure alternative à ce moment.
En 1970, Laithwaite trouva un moyen de faire mouvoir et léviter un solide en même temps et cela sans utiliser de moteur, seulement un set d’aimants et une poussée. Le train à sustentation magnétique était né !
En 1968, un américain, James Powell, ralentit par le trafic de voitures sur l’autoroute, décida de travailler sur la technologie de sustentation magnétique. Il perfectionna le système en ajoutant des aimants sur le train même, le train n’avait plus besoin de roues. Le premier prototype du train à sustentation magnétique fut créé en 1979, à Hambourg pour l’exhibition internationale des transports. La ligne faisait un kilomètre de long et eut un tel succès que les opérations durent continuer après pendant 3 mois pour pouvoir accommoder les 50 000 passagers
Le premier train à sustentation magnétique utilisé commercialement fut construit, en 1984, à Birmingham pour relier l’aéroport et une station de métro. Elle dut fermer en 1995 pour cause de problèmes techniques : le matériel électronique était trop usagé. Il lévitait à 15 millimètres des rails contre 10 centimètres aujourd’hui pour les trains au Japon et en Chine ! Aujourd’hui le seul train encore utilisé est le train à Shanghai, construit en 2004, reliant l’aéroport à une station de train pour une distance de 30 km qu’il peut faire en 7 minutes ! Ce train atteint la vitesse de 430 km/h lors de son trajet Ce train peut atteindre une vitesse de 500 km/h au grand maximum.
Au Japon, un train magnétique, encore au niveau expérimental, a été terminé en 1997. Il a atteint le record du monde en vitesse pour les trains avec 581 km/h. Il pourra peut-être remplacer les trains de la ligne du Shinkansen, une ligne à haute vitesse qui traverse le Japon. Bibliographie Sources électroniques Binning, David. “Maglev – the Great Debate.” 11 Feb. 2008. Railway-Technology. Internet.
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“Build Maglev – Restore the National Transportation Grid.” 1993. American Almanac. Internet
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Dorsett, Katherine. “Is the U.S. turning a corner on high-speed rail?” 18 Aug. 2007. CNN. Internet.
Accessible: http://edition.cnn.com/2010/TRAVEL/08/18/us.high.speed.rail/index.html

Dupont, Hélène. “Transports – Une Ligne de Maglev entre Shanghai et Hangzhou pour 2014.” 18 Mars 2010. Le Petit Journal. Internet.
Accessible : http://www.lepetitjournal.com/shanghai/actu-shanghai/54453-shanghai-actu.html

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Rohatyn, Felix. Bold Endeavors. New York: Simon & Schuster, 2009. les coûts de capital initial par mile pour les couloirs à une voie de transport par train à sustentation magnétique sont plus élevés que les coûts de capital initial des systèmes de transport ferroviaires à grande vitesse construits à partie de zéro (comme le "Bullet Train" ou le "TGV") d’environ $11 à $19 millions de dollars. Ils sont aussi entre quatre et neuf fois plus élevés que les coûts de capital initial par mile des systèmes de trains à grande vitesse construits sur des infrastructures ferroviaires existantes en les adaptant aux trains à grande vitesse (Voir Figure C). Les coûts d'exploitation et d’entretien pour le cycle de vie des systèmes de trains à sustentation magnétique sont d'environ 9 centimes de dollars par mile-passager et représentent environ 10 à 20% du coût total d’un système de train à sustentation magnétique pour son cycle de vie.
Ses études ont conclu, entre autres choses, qu’à l'exception possible de certains couloirs très congestionnés et avec une importante demande pour les transports à grandes vitesse, comme celui de Boston-New York-Washington, les revenus générés par ces systèmes couvriraient les coûts d'exploitation et d’entretien et ne compenseraient qu’une fraction des coûts de capital initial, avec la conclusion évidente que d’importants investissements gouvernementaux seraient nécessaires.
VI. Conclusion • Les partenariats du gouvernement et du secteur privé pour fournir les investissements de capital initial constituent une nécessité pour l'introduction commerciale des systèmes de transport à sustentation magnétique. Afin d'exprimer une opinion sur la possibilité d’introduire les systèmes de transport par train à sustentation magnétique à une plus grande échelle commerciale, nous avons tenu compte des principaux avantages, des inconvénients et du potentiel impact positif sue les plans économique et social. En outre, nous avons pris en compte le fait que toute comparaison des coûts de ce système avec les coûts d'autres modes de transport et toute tentative de projection de coût d’investissement initial pour ce système doivent tenir compte d'autres facteurs importants tels que: les conditions locales et le niveau de développement économique et social de la région impliquée, la demande existante pour le transport à grande vitesse et la concurrence des modes de transport à grande vitesse existants. Enfin, nous avons pris en compte la demande potentielle induite. Ce type de demande générera potentiellement un nombre important de clients uniquement en raison de la nature nouvelle et attrayante de ce mode de transport, qui sera supplémentaire à la clientèle qui serait gagnée des autres modes de transport. Compte tenu du fait que les coûts d'investissement initial sont très élevés et, dans la plupart des cas, prohibitifs d'un point de vue purement commercial, mais étant donné que l’impact positif sur le plan macroéconomique et social est potentiellement important et que l'exploitation des systèmes de transport à sustentation magnétique implique des coûts faibles et pourrait être profitable si le fardeau du capital initial est au moins partiellement soulagé, les partenariats des secteurs public et
privé dans les investissements initiaux sont nécessaires.
• Les systèmes de transport par train à sustentation magnétique financés par des partenariats du secteur public et privé pourraient être introduits à une petite échelle, en particulier dans les mégalopoles densément peuplées et très développées qui n’ont pas de systèmes de transport terrestre à grande vitesse en nombre suffisant. Selon les conditions économiques actuelles et les avantages économiques et sociaux potentiels dans un pays donné, de mêmes types de partenariats devraient entreprendre des études de faisabilité détaillées en vue de possiblement introduire des systèmes de transport par train à sustentation magnétique à une grande échelle.

Galerie photo Avant... Après! les coûts d'exploitation et d’entretien pour le cycle de vie des systèmes de trains à sustentation magnétique sont d'environ 9 centimes de dollars par mile-passager et représentent environ 10 à 20% du coût total d’un système de train à sustentation magnétique pour son cycle de vie.
Ses études ont conclu, entre autres choses, qu’à l'exception possible de certains couloirs très congestionnés et avec une importante demande pour les transports à grandes vitesse, comme celui de Boston-New York-Washington, les revenus générés par ces systèmes couvriraient les coûts d'exploitation et d’entretien et ne compenseraient qu’une fraction des coûts de capital initial, avec la conclusion évidente que d’importants investissements gouvernementaux seraient nécessaires. L'impact sur l'homme La santé de l'homme doit être, avant tout, prise en compte dans l'utilisation des transports en commun. L'exposition de l'homme à certains gaz ou certaines radiations peut être fatale. Le CO2 émit par les véhicules que nous utilisons tous les jours sont très nocifs. En revanche, la technologie des trains à sustentation magnétique utilise des aimants qui sont semblablement inoffensifs à l'Homme. La société s'est toujours méfiée de tous les phénomènes d'émissions de radiations. Invisibles à l'œil nu, ces radiations peuvent nuire à la santé de tout être vivant. En effet, les champs électromagnétiques présentent des risques. Lorsqu'un individu est exposé excessivement à ces champs, il se peut que cela affecte leur santé. Plusieurs constats ont été relevés sur l'exposition aux champs électromagnétiques: certaines personnes ont des nausées, des migraines, des troubles de concentration, des soudaines fatigues, et des vertiges quand elles sont a proximité d'appareils électromagnétiques pendant une longue durée de temps. D'autres se sentent nerveuses ou anxieuses. Bien que ce soient des cas plutôt rares, le risque est tout de même présent. Effectivement, les champs électromagnétiques extérieurs stimulent les nerfs et les muscles et peuvent provoquer ces symptômes chez certaines personnes. Cependant, de courtes expositions à des champs électromagnétiques ne posent aucun danger à l'homme. Il est nécessaire de noter que la technologie des trains à sustentation magnétique pose tout de même un grand danger aux personnes qui ont un appareil médical de toutes sortes implanté dans leur corps (stimulateurs cardiaques, membres artificiels, etc.) Le simple rapprochement d'un pacemaker à un champs électromagnétique pourrait l'empêcher de fonctionner et ainsi avoir de graves conséquences sur l'individu en question.

Du point de vue d'un écologiste, les trains à sustentation magnétique paraîssent être les trains idéals pour l'homme ainsi que son environnement. En ce qui concerne la réduction de pollution générale et la réduction d'émissions de gaz nocifs (comme le CO2), le train à sustentation magnétique est très avantageux; la quantité d'électricité nécessaire pour faire fonctioner le train est très faible, ce qui diminue ses émissions de CO2 considérablement, tout en lui permettant des vitesses fulgurantes. De plus, grâce à sa lévitation et donc l'absence de frottements entre roues et rails, le train a une pollution sonore minimale. Bien évidemment elle est toujours un tout petit peu présente à cause des frictions avec l'air (surtout à de grandes vitesses), mais elle est tout de même considérablement plus faible que celle des autres trains et des véhicules que nous utilisons tous les jours. Enfin, bien que certaines personnes puissent faire preuve de symptomes lorsqu'exposés à longue durée à des champs électromagnétique, une courte exposition à des champs électromagnétique ne pose aucun danger à l'homme. C'est pourquoi d'un point de vue environnemental et écologique, l'utilisation des trains à sustentation magnétique à une plus grande échelle est avantageuse. Conclusion
La réponse à la problématique Nous avons répondu à notre problématique en exprimant l’opinion suivante: la technologie des trains à sustentation magnétique a de très importantes caractéristiques telles la vitesse, l’efficacité énergétique, la facilité d’entretient et la sécurité. Du point de vue environnemental, l’utilisation des trains à base de cette technologie ne génère pas des émissions de gaz et la pollution sonore est minimale. Ces caractéristiques et ces considérations environnementales rendent cette technologie extrêmement intéressante et avantageuse par rapport à d’autres technologies utilisées dans les transports de passagers. En ce qui concerne le point de vue économique et financier, les coûts d’investissement initial très élevés rendent notre réponse à la problématique beaucoup plus compliquée. Le point de vue économique doit être analysé dans le contexte des avantages technologiques et environnementaux et en tenant compte des avantages potentiels macroéconomiques et sociaux de l’introduction à une échelle commerciale plus importante des systèmes de transports par trains à sustentation magnétique. De tels systèmes de transport financés par des partenariats du secteur public et privé seraient faisable du point de vue économique et pourraient être introduits à une petite échelle, en particulier dans les mégalopoles densément peuplées et très développées qui n’ont pas de suffisants systèmes de transport terrestre à grande vitesse. Selon les conditions économiques actuelles et les potentiels avantages économiques et sociaux dans un pays donné, de mêmes types de partenariats devraient entreprendre des études de faisabilité économique détaillées en vue de possiblement introduire ces systèmes de transport à une grande échelle. Notre train à sustentation utilise la technologie électrodynamique, sans l'utilisation de supraconducteurs (prix trop élevé et impossible d'en utiliser sans outils professionnels).
Afin de construire notre train à sustentation magnétique, nous avons procédé de la façon suivante : tout d’abord, nous avons séparé les aimants d’après leur polarité (nous marquions le pole nord sur chaque aimant). Nous avons ensuite collé une longue bande de scotch sur la planche et nous avons placé environs 80 aimants dessus pour former la voie de guidance; nous avons fait de même pour les cotés latéraux de la voie de guidance. Il est certain que la construction de cette maquette n'a pas été facile: nous avons vu au moins une douzaine d'aimants se briser, le collage des murs sur la planche principale demandait une précision importante qui n'était pas simple à effectuer, et nous avons aussi fait une semblablement petite faute qui nous a tout de même causé un désastre. Nous avions accidentellement collé deux ou trois aimants avec le mauvais pole en haut, ce qui empêchait le train de fonctionner (de voler) correctement. Cependant, après plusieurs longues réunions, le train était fini; il volait! Il ne fallait plus que le décorer. (Voir Galerie Photos pour plus d'images du train) Clément Mihailescu Alexandre Deneuville Simon Krafft Julien Thiaw-Kine Nous remercions Mme. Vu Trieu et Mme. Chouia! Notre Fameuse Maquette La pollution générale
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