磁悬浮列车完整版
一、前言
衣食住行，人之必需。自古以来人类最大苦恼之一是人与货物的运输：横渡河流、穿越高山、遥远距离的行程等，想尽办法以节省时间和气力，让旅程更舒服。从步行手提、肩挑到用力拖拉，直至现代复杂的交通系统。
牛顿发现万有引力定律之前，人类就感知到地球引力的存在，人们发现，拖着重物比肩扛着省力。6千多年前人类建造了第一组轮子：木质实心的两个轮子、一根固定的穿过轮子中心的轴及架在其上的平台，车造出来，更省力了。繁体汉字“車”形象地表征了车的架构。车的出现极大地方便了人类的出行。
1825年世界上第一条铁路诞生，20世纪初飞机出现，人类可以陆海空立体交通出行。随着科技的进步，各种交通工具的速度、便捷、舒适度都大为提高。
1. 总旅行时间
人们出行总希望用最短的时间到达目的地，即旅行时间最短。所谓旅行时间等于主旅行时间与附加时间之和，通俗讲就是从（家）门到（目的地住处）门的时间。其中主旅行时间是旅客在旅途中所乘座的主要交通工具花费的时间，附加时间为旅途中花费在其他辅助交通工具上的时间，粗略统计结果附加时间：小汽车为零，高速铁路为1小时，飞机为2.5小时。图1给出不同速度下，旅行时间与旅行距离的关系。
从图旅行距离中可见，在2600 km 距离内乘坐时速500 km 的列车的旅行时间和乘时速700 km 民航飞机（国内民用飞机常规速度）相当。如果再考虑到方便性、安全性、舒适性及节能、环保性，列车被选择的可能性会更高。
迄今轮轨列车最高运营速度为350 km/h ，这样从
磁悬浮列车
金能强
速度连贯性考虑350 km/h 和500 km/h 间有个断档，用什么交通工具填充？
2. 轮轨列车的局限
轮轨列车是一种靠黏着力牵引的车辆，在速度上有局限性。首先，轮轨之间的黏着力制约了列车的高速运行，图2表示轮轨列车基本运行原理。钢轮架在铁轨上，支撑着车辆，凸起轮沿卡在铁轨间起导向作用，原动机（电动机、内燃机、蒸汽机）驱动轮轴转动、与其一体的轮子随之转动，列车依轮子在轨道上滚动而前行，靠的是轮子表面与铁轨表面的黏着力。黏着力不但随轮轨表面状况（如材料、表面光滑度、附着的雨、雪等）而变化，而且如图3所示，会随着速度增加而减小，与此同时列车的空气阻力却随着速度显著增加，当列车速度达到一定值时，牵引力与阻力相等，列车不可能再加速了。如冬天汽车在冰面上难以高速行驶一样，无论你如何加大油门，车轮老是打滑，车速快不起来。这一速度就是列车的最高运行速度，轮轨高速列车难以突破400 km/h 的运营速度。
其次，当今高速轮轨列车几乎全靠电力牵引，以
图1 不同速度下旅行时间与旅行距离的关系
Edited by Foxit Reader
Copyright(C) by Foxit Software Company,2005-2008For Evaluation Only.
电力驱动的列车，在车厢顶部安装有受电弓，又称受
流器，受电弓与架设在其上方的供电导线（馈电线）
接触，如图4所示。电流从地面供电站引导列车上，
驱动电动机。为保证受电弓与供电导线良好接触，受
电弓向上必须具备压力，车子运行时，受电弓与供电
导线产生滑动摩擦，且接触压力会产生波动。如果受
电弓发生离线现象，产生电弧，对受电弓与导线均产
生烧蚀。速度增加时，受电弓离线率会迅速增加，
电弧烧蚀现象严重。20世纪50年代法国创造了时速
331 km的列车试验速度。但试验运行了一千多千米后，
受电弓完全烧坏了。经半个多世纪的努力，现在受流
极限速度大约是400～500 km/h。另一因素是安全制
动，与牵引力一样，制动力靠的是黏着力，速度高时
这个力小，制动距离要大，列车安全性受到影响，制
约轮轨列车超高速化的因素还有：车辆本身结构、线
路的平顺度、牵引功率加大、列车运行震动、噪声等。
这些因素制约了轮轨列车的运行速度，上限值350 km
图2轮轨列车基本运行原理图4轮轨列车受电弓
图3轮轨列车速度限制
的时速是较为适当的。
轮轨列车牵引力是黏着力，但限制速度提高的也
是黏着力，真是成也萧何败也萧何。可否用其他的力
来支撑、导向、牵引呢？宇宙间有四种作用力：强力、
弱力、电磁力、引力。电磁力和引力是长距离作用力，
而且电磁力强度远远大于引力，因此科技工作者想到
电磁力。同时，科技工作者也考虑到用气浮和水浮的
形式来悬浮和驱动列车，但由于这两种方式都造成很
大的环境污染，均未能被采用。
电磁力作用和引力作用一样，是场的作用，可以
隔空，完全没有机械接触。恰似一个无形的手作用着：
无声、无息、无污染、高强度、高速度，完全能满足
高速、超高速的要求。
二、磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具，它
通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导
向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。
1922年，德国工程师赫尔曼?肯佩尔（Hermann
Kemper）提出了电磁悬浮原理，继而申请了专利。20
世纪70年代以后，随着工业化国家经济实力不断增强，
为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要，
德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统
的研发。其中德国和日本取得了世人瞩目的成就。
1.磁悬浮——行驶无轮
磁悬浮力利用“同性磁极相斥，异性磁极相吸”
的原理，使车体悬浮。产生磁场的有常导电磁铁、超
图5 直线电机原理图6 驱动行波磁场
导电磁铁和永久磁铁，与之相作用的有超导体、强导磁体、金属导体，以上六种物体可以组合成多种磁浮方式。
悬浮方式按电磁原理可分为电磁式（EMS ）和电动式（EDM ）；按悬浮力性质可分为吸引式和推斥式；按励磁方式可分为常导式、低温超导式、高温超导式和永磁式。
目前较成功地应用在磁悬浮列车中的是：日本低温超导电动式磁悬浮ML 系列技术；德国常导高速电磁式磁悬浮TR 系列技术和日本常导中低速电磁式悬浮HSST 系列技术；我国自主研发的常导中低速磁悬浮列车，技术与HSST 基本相同。
2. 直线电机——飞行无翅
直线电机，顾名思义就是线性运动的电机，其基本原理和旋转电机一样，也是基于电磁场的作用而产生机械运动或发出电流，如图5所示。
将传统的旋转电机沿轴向切开、展直，即变成直线电机，只不过旋转电机定子中旋转磁场变成直线电机初级中的直线移动磁场，与次级磁场相互作用，产生直线牵引力，驱动车辆运动。原则上每种旋转电机
都有与之相对应的直线电机，但从使用角度衡量，至今只有直线同步电机与直线异步电机比较适合用作磁悬浮列车的牵引电机。直线电机根据初级长度与驱动方式等分类。依据初级长度不同，可划分为长初级直线电机与短初级直线电机。目前较为成熟的采用直线电机驱动的磁悬浮列车中，常选择长初级直线同步电机和短初级直线异步电动机，这两种电机性能列表比较在表1中。
从表1中可见，短初级异步电机需要受流器供电，因此不适宜用在高速系统中。同步直线电机采用长初级形式，由地面供电无需受流器，其同步运行速度与初级直线移动磁场速度严格同步，如图6所示，移动磁场为电磁波，其行波速度：
v = 2f t
式中，f 为初级电流频率，t 为磁极轴线距离（极距），当f 和t 选取足够大时，行波速度将非常高，理论上可以达到光速，但对于磁浮车而言，受电源频率、电机结构及车型阻力等因素影响，地面运行磁浮车速一般不宜大于600 km/h ，然而即使是这一速度，已是飞机的飞行速度了。
性能短初级直线异步电机长初级直线同步电机
电机初级绕组安
装位置
车上地面线路上
功率因数低≈1效率低高控制难度小大线路造价低高是否需受流器需要不需要典型应用
日本HSST ，加拿大及日本直线轮轨交通系统
德国TR ，日本MLX ，美国Magplane ，M3，GA
表1 两种直线电机的性能比较
三、日本高速磁悬浮列车
ML 高速磁悬浮车由日本铁道公司研制，采用低温超导电动式磁悬浮，无铁芯长初级直线同步电机牵引技术，列车的结构断面如图7所示，主要由车体、车载低温超导磁体和制冷器、轨道侧壁、安装其上的长初级三相绕组、用于磁浮与导向的8字形线圈及支持轮走行轨等构成。
1.磁悬浮原理
ML系列采用超导励磁电动式磁悬浮方式，基本
原理如图8所示，车辆悬浮力来自车辆的两个侧面，
在地面轨道的相应侧面上，沿整个运行段，按设计的
极距排列着8字形的短路线圈，当车辆高速通过时，
超导磁体（其中心磁场强度高达5 T）在8字形线圈
中感生出电流，此电流在上侧线圈中产生一个与超导
磁体异极性磁场，吸引磁体向上，下侧线圈则产生一
个与超导磁体同极性磁场推斥磁体向上，合力使车辆
受到一个向上的力，磁力足够大时克服重力使车辆悬
浮，导向力产生原理类似，也是基于电磁感应原理。
当列车速度较低时产生的悬浮力不足以浮起车
辆，需要依靠安装在转向架上的辅助车轮支撑；当
速度提高，车辆逐渐浮起来。ML系列悬浮高度约为
100～150 mm。
2.驱动原理
如图9所示，ML系列车辆两侧在两端都安装有
图7ML高速磁悬浮车断面图
图9ML磁悬浮驱动原理
图8ML磁悬浮悬浮原理
低温超导磁体，地面侧壁除安装有悬浮导向用的8字
形线圈外，还安装有驱动用的三相绕组，三相绕组通
上电流后就会产生移动磁场，这一磁场与超导磁体相
互作用，产生吸引力和排斥力，合力为向前的牵引力，
改变电流频率和大小，会改变牵引力的大小和车辆运
行的速度，绕组通电顺序反相则会产生一个向后的制
动力。
3.技术特点
ML系列超导磁悬浮系统中：驱动、悬浮、导向
都采用无铁芯的空心线圈。磁路中无铁芯，不存在饱
和问题，但磁路磁阻增大许多，要产生相应的力，励
磁场的励磁电流必须非常大。有必要采用超导线圈，
同时由于无铁芯，磁通在三维空间是发散的，因此必
须在励磁体周围安装上磁屏蔽装置，以防止漏磁场对
人体和其他仪器仪表的侵害，尖端的低温超导技术是
ML系统的核心。
悬浮与导向特点：为电动式悬浮，地面常导8字
形线圈起到悬浮和导向作用的电流由车载磁体感应生
成，所以悬浮和导向均为自稳定系统，无需控制。且
悬浮气隙大，可高达100 mm以上，但车辆在低速及
静止时需要辅助车轮支撑、导向。
驱动特点：采用地面长初级同步直线电机。地面
供电，不存在前言中第2节所述受电弓引起的问题，
可提供产生大推力的电能，并且由于极距较大，通以
较低频率的电流就能得到较高的同步速度，2003年就
创造了581 km/h的世界纪录。
日本自1970年开始超导磁悬浮研究，经数十年，
一直坚持研发。2005年，日本超导磁悬浮铁路实用技
术评估委员会，作出实用化的基础技术已经确立的评
估结论，并计划在2018年完成确立与其他交通运输
方式具备竞争力的超高速大运量磁悬浮铁路系统的实
用化技术。
图11 TR 磁悬浮控制原理
图10 TR 磁悬浮结构
四、德国常导高速磁悬浮ＴＲ系统
图10是TR 磁悬浮列车结构。主要组成部分有：地面上的支撑梁、导向和制动轨、长初级铁芯及绕组、滑行轨；车辆上的悬浮和牵引电磁铁、导向和制动电磁铁、支撑滑撬及车厢。
长初级沿T 形支撑梁全线连续铺设，悬浮及牵引电磁铁既是同步电机的励磁极，又是悬浮用的电磁铁，滑撬和滑行轨用作非常状况下的紧急安全制动。
1. 磁悬浮原理
TR 磁悬浮系统为电磁式（EMS ）。图11是列车控制原理图，基本的控制过程是：固定安装在悬浮电磁铁上的间隙传感器检测出间隙的大小，并结合车辆的速度、加速度等状态，间隙调节器控制励磁电流器调节励磁电流，也就是磁悬浮电磁铁电流的大小，保证稳定的磁浮，一般情况下磁浮间隙保持在（10± 2）mm 。励磁电流由车载蓄电池提供，直线发电机向蓄电池充电以保证蓄电池长期工作。
2. 导向原理
在车辆两个侧面安装有导向电磁铁，而在导轨的两侧端面安装有导向的铁轨，二者之间气隙为10mm 。当车辆处于正中心位置时，两边气隙和磁吸力相等，但方向相反，车辆处于平衡状态，一旦偏离中心，传感器则会检测出变化，通过改变两侧导向磁铁电流大小，即使气隙变小的一
侧电流变小，使其吸力变小，而增大气隙
变大一侧电流，使其磁吸力变大，使车辆向中心复原。
3. 驱动原理
TR 系统采用带铁芯的长初级直线同步电机驱动，初级直线同步电机在轨道下方沿全线铺设，通以三相电流会产生一个沿线路移动的行波磁场，这一磁场与车上的牵引电磁铁相互作用，驱动车辆。改变电流大小和频率，可以实现车辆从静止到额定速度之间的连续速度调节。
4. 技术特点
TR 系列采用电磁悬浮（EMS ），因此在车辆静止时也能悬浮起来，由于间隙较小，约为10mm ，可采用常导励磁，如何保证列车在高速下仍能处于稳定的磁悬浮状态，车辆的控制技术是核心，德国先进的机械工业，极致的加工精度，同样也起到保证作用。
五、两种高速磁悬浮系统的比较
高速常导磁悬浮列车TR 系列与低温超导磁悬浮列车ML 系列，历经近半个世纪的研发，达到很高的技术水准。
1. 技术难度
超导磁悬浮列车需要车载低温系统给液氮制冷以使超导线圈保持超导态，车载低温技术是其难点。
常导磁悬浮列车的常导电磁铁的磁场控制是多因素、随机的，难度很高。
2. 磁场对环境的影响
超导体磁场是发散的，对车内主要是直流磁场影响，对车外当列车运行时是高速变化的磁场，当采用磁屏蔽措施后磁场减小到0.37～1.33 mT ，与常导磁
浮列车相近，不会对旅客及线路周边人、物造成危害。
两个系列车，高速运行时均采用无接触方式的
支撑、导向、驱动、制动和供电，消除了传统轮轨铁
路的轮轨接触噪声和受电弓的空气噪声及电弧噪声，
故磁悬浮列车噪声比轮轨列车噪声低很多。TR系
列磁悬浮列车在时速450 km时噪声与法国高速轮轨
TGV-A列车在300 km/h时相近。
3.能耗
两系统车能耗接近。500 km/h速度下的座千米能
耗ML系列为89 W.h，而TR07的宽松座位时为150 W.h，
紧凑座位时为75 W.h。TR在400 km/h时能耗与高速
轮轨300 km/h相当。
4.安全性
从轨道特征看，TR和HSST为车辆环抱导轨型，
如图12和13所示，ML车辆在“U”形导向槽中运行，
如图14所示，不会发生脱轨、翻车等事故，长初级
车辆采用地面分区段供电方式使列车不会发生追尾事
故，充分的冗余设计保证了悬浮的可靠性，列车运行
非常安全。
总之，两个系统由于均采用地面初级同步电机驱
动，都具有爬坡能力强、曲线半径小、环境性能好、
加速、制动能力强等优点。适用的运营速度范围在
400～550 km/h。为速度优先、旅行时间优先选择的
交通工具，是长大干线旅客运输的优选。
六、中低速磁悬浮列车
日本研发的HSST（High Speed Surface Transport）
中低速磁悬浮列车已建成了商业运行线，于2005年
在爱知县丰田市作为市内公交线运营。
HSST系列是作为城市与近郊连接线开发的，
可以大幅度缩短通勤、就学的时间，速度定在
100～200 km/h，有比较广泛的区域适应范围。
1.磁悬浮和导向原理
HSST采用电磁式悬浮（EMS），如图15所示，
F型钢轨铺设在线路两侧，安装在车上的常导电磁铁
为U字形，在F钢轨下方与之对应，约8～10 mm
气隙与F形钢轨形成闭合磁路，当线圈中通以直流电
时，产生磁通沿上述磁路闭合，在气隙中产生磁吸引
力，这个力与车重平衡时，车辆就悬浮起来，气隙中图12TR高速磁悬浮列车
图13HSST中低速系悬浮列车
图14ML超导高速磁悬浮列车
图15HSST磁悬浮结构原理
图16HSST磁浮导向原理
安装有气隙传感器以调节气隙大小，保证在任何工况运行时气隙维持在（10±2）mm。
列车导向原理如图16所示，当列车偏离中心位置时，这时U字形磁铁与F形钢轨中心也随之发生横向移动，磁场发生扭曲，产生一个横向分力，使磁铁回复到磁阻最小即两中心重合的位置。
2.驱动原理
HSST采用车载短初级直线异步电机驱动方式。在F形轨道上放敷设有铜或铝的反应板，初级通以三相电流时产生一移动磁场，该磁场在反应板上感应出电流建立磁场，与初级磁场相作用产生牵引力或制动力。
短初级优点是轨道结构简单，控制方便，发车频率较高，造价较低，且磁悬浮带来的噪声低，使其适合作为市区通勤用车。短初级异步电机缺点是电机功率因数低、效率低，导致功率设备容量远大于电机输出功率。车载初级必须具备受流设备，因此车速不宜太快，作为市内及城郊的交通工具，100～200 km/h 的速度区间是适宜的。
七、上海磁悬浮线
我国地域广、人口多，适宜采用高速、大运量的交通工具。20世纪末，德国TR高速磁悬浮铁路技术已达到商业应用程度，我国上海磁悬浮示范运营线采用TR技术，建成世界上第一条高速磁悬浮商业运营线，取得良好的运营业绩。
线路正线长30 km，辅助线长3 km，双线上下行折返，设2个车站，2个牵引变电站，1个运行控制中心和1个维修中心和车库。2003年末开始全天候运营至今已安全可靠运行了近十年，验证了TR列车作为一种高速运营车辆的可行性。作为一个示范线，在线进行了一系列的科学实验，为我国将来推广高速磁浮线获取许多宝贵的数据和经验。
八、中国磁悬浮铁路的研究
1.中低速磁浮铁路的研究
中国的磁悬浮铁路研究，始于20世纪80年代，初期主要进行小型磁悬浮系统和直线电机的研究。
国防科技大学、西南交通大学、铁道科学研究院主要开展磁悬浮研究，中国科学院电工研究所和浙江大学侧重于牵引直线电机的研究。
1992年，“中低速磁悬浮列车关键技术研究”列入国家“八五”重点科技攻关计划，1998年在铁道科学研究院内建成6 t单转向架电磁悬浮试验车，参加的研究单位有铁道科学研究院、国防科技大学、西南交通大学和中国科学院电工研究所。
2001年西南交通大学研制的拟用在风景区作为旅游观光的磁悬浮车辆在长春客车厂竣工下线。
国防科技大学自20世纪80年代开始，一直从事磁悬浮系统的研究。1989年研制成磁悬浮试验模型车。随后在长沙建成中低速磁浮列车试验线，开展了一系列相关试验。2006年在唐山机车车辆厂内建成2 km 的中低速磁悬浮列车试验线，开始进行中低速磁悬浮铁路工程化的综合实验研究，已取得了一系列的研究成果。为实际运营线的建设打下了基础。
中国科学院电工研究所在国内较早开展直线电机研究工作，对直线电机的特性、计算和设计方法进行了理论分析和试验研究，尤其是在直线电机所特有的电机端部效应方面做了有效的工作，出版了多本专著。研制出了多规格的中低速磁悬浮车牵引用直线异步电机，成功地应用在多种直线电机牵引车辆上。
2.高温超导磁悬浮车
1997年，中国科学院电工研究所与（下转39页）
磁悬浮列车的工作原理
超导磁悬浮列车的工作原理 超导磁悬浮列车工作时主要利用了磁性物质同性排斥异性吸引的基本原理,从而最终达到了列车悬浮在车轨上方,列车在磁力的牵引下高速前行,列 车在高速前行过程中自动调整姿势以避免倾斜的目的. 首先,对于列车之所以能够悬浮在轨道上方做简单说明:磁铁有同性相斥 和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁 同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导电磁铁 形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行 的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬 浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上 方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁 铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力 平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。 那么，磁体间为什么能产生如此强大的磁场而最终让沉重的车厢悬浮起 来呢？在演示实验中我们用的是极冷的液氮冷却那种放在车厢底部的超导元 件办到的。超导元件在相当低的温度下具有的完全导电性和完全抗磁性。而 实际运用的超导磁体是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制 成体积小功率强大的电磁铁。。超导磁悬浮列车的工作原理是利用超导材料 的抗磁性，将超导材料置于永久磁体（或磁场）的上方，由于超导的抗磁性，磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体（或磁场）和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在上方。 其次，磁悬浮列车的高速前进也是利用电磁体间的磁力完成的。 简单的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为 电磁铁。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列 车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁 体（S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极） 所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就 是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电 磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能转换器调整在线圈 里流动的交流电的频率和电压。 具体地讲超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集 成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上 的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超 导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的 三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波， 这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这
磁悬浮列车技术 论文
磁悬浮列车技术 苏州科技学院天平学院陈耀1330117102 【摘要】:磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。不同于传统列车利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进。磁悬浮列车运行时与轨道保持10mm或者100mm的间隙，从根本上克服了传统列车轮轨黏着限制、机械噪声和磨损等问题，是一种新型的运载工具，其时速远远超过传动列车。 【关键词】：悬浮、推进、导向、创新 【正文】 一、工作原理 磁悬浮列车利用电磁体“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三分所采用的技术进行介绍。 导向系统
导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。悬浮系统 目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互排斥产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。
上海磁悬浮列车中英双版
上海磁悬浮列车 磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥——结果是一“推”一“拉”。磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为1—10cm），因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有20—25年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，普通路轨只有60年。此外，磁悬浮列车启动后39秒内即达到最高速度，目前的最高时速是552公里。据德国科学家预测，到2014年，磁悬浮列车采用新技术后，时速将达1000公里。而一般轮轨列车的最高时速为350公里。 “常导型”磁悬浮列车 世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的吸力是车辆浮起来。 列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡，利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。 悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它于列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。 列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N 极，N极变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。 稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。 “常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼?肯佩尔于1922年提出。 “常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。 上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。
中低速磁悬浮技术简析
中低速磁悬浮技术简析 中低速磁悬浮轨道交通是一种依靠磁悬浮列车五个转向架悬浮系统及直线电机牵引系统实现无接触和非粘着牵引抱轨运行的交通方式，因其技术先进、功能强大、节能环保、性价比高，我国具有自主知识产权，受到社会广泛青睐，是一种先进、经济、环保的交通方式。一般认为，高速磁悬浮适合远距离交通，而中低速磁悬浮适合近距离交通。 长沙中低速磁浮工程连接高铁长沙南站和长沙黄花国际机场，初期设车站3座，预留车站2座，线路全长18.54公里，总投资46.04亿元，于2014年5月开工，2015年12月26日建成并试运行，建设工期20个月，计划2016年上半年正式通车运营。 长沙中低速磁浮工程是中国国内第一条自主设计、自主制造、自主施工、自主管理的中低速磁悬浮，是继上海以来又一个开通磁悬浮的城市，也是湖南省践行“一带一路”的重点项目。铁四院以中国铁建名义采取“股权投资+设计施工总承包+采购+研发+制造+联调联试+运营维护+后续综合开发”独创性建设模式承建的长沙磁悬浮工程，是中国第一条中低速磁悬浮轨道交通商业线。 相对于地铁、轻轨、新型有轨电车等主要城市轨道交通运输方式，中低速磁悬浮轨道交通具有以下优势： 一是低噪音。运行噪声约62分贝，低于人正常说话的噪声值，是“超静交通”的代表。 二是低成本。长沙中低速磁浮交通转弯半径小、爬坡能力强，特别适合在城市中穿梭。综合造价约2亿元/公里，与地铁相比具备明显的价格优势。其次目前轮轨交通的年运营维护成本是总投资的
4.4％左右。中低速磁悬浮轨道交通后期维护费用较低，年运营维修费理论值约为总投资的1.2％。 三是低辐射。经科学检测，长沙磁浮交通辐射值1米外小于电磁炉、3米外不到微波炉的一半、5米外比电动剃须刀更低，堪称绿色“环保交通”的典范。 四是低震动。列车沿轨道无接触运行，无车轮摩擦与冲击。可实现有害气体零排放，由于没有车轮磨耗，也不会在运行中产生铁粉或橡胶粉尘，最大限度避免环境污染。 中低速磁悬浮在柳州落地，存在以下几点问题： 1、运量较低，且其车厢编组调整较其他制式困难。轻轨每小时运量为1.5至3万人，中低速磁悬浮每小时运量为0.8至1.5万人。目前长沙磁悬浮采用三节车厢编组，每列最大载客量约为500人，且调整其车厢编组过程需要2-3个月周期（咨询中车株机技术人员数据）。轻轨一般采用四节车厢编组，B型车厢最大载客量约为1000人，客流高峰期间增加车厢编组方便。 2、一般来说中低速磁悬浮采用高架敷设。线路经过市区采用高架，对柳州的山水城市景观是否有影响需要进一步论证。 3、中低速磁悬浮在长沙尚处于试运营阶段，国内尚未有成熟的商业运营城市，其技术还在提升阶段，运营的成熟性、可靠性还有待实践检验。 4、中低速磁悬浮作为一种新的技术进行推广，大众的接受需要过程。深圳8号线曾经计划以磁悬浮高架方式建设，曾受到莲塘和沙头角片区居民的强烈反对，导致项目方案全盘否定，前期工作进展缓慢，目前新的方案正在论证中。长沙磁悬浮也是选择从长沙火车南站至黄花机场的郊区线路。
中国磁悬浮列车原理
磁悬浮列车 1.磁悬浮技术的原理 磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。 2.磁悬浮技术的应用 国际上对磁悬浮轴承的研究工作也非常活跃。1988年召开了第一届国际磁悬浮轴承会议，此后每两年召开一次。1991年，美国航空航天管理局还召开了第一次磁悬浮技术在航天中应用的讨论会。现在，美国、法国、瑞士、日本和中国都在大力支持开展磁悬浮轴承的研究工作。国际上的这些努力，推动了磁悬浮轴承在工业上的广泛应用。 国内对磁悬浮轴承的研究工作起步较晚，尚处于实验室阶段，落后外国约20年。1986年，广州机床研究所与哈尔滨工业大学首先对“磁力轴承的开发及其在FMS中的应用”这一课题进行了研究。此后，清华大学、西安交通大学、天津大学、山东科技大学、南京航空航天大学等都在进行这方面的研究工作。 目前在工业上得到广泛应用的基本上都是传统的磁悬浮轴承(需要位置传感器的磁悬浮轴承)，这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在，使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低，而且成本高、可靠性低。此外，由于传感器的价格较高，从而导致磁悬浮轴承的售价很高，大大限制了它在工业上的推广应用。 2009年8月，参观者在北京看磁悬浮列车轨道，北京城建设计研究总院的总工杨秀仁透露，北京正在做一条磁悬浮线的长期规划———通往门头沟的S1轨道线路正在筹划，计划采用中国自主研发的磁悬浮技术。而由北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学合作的中低速磁浮列车，是中国唯一具有完全自主知识产权的磁悬浮列车。 3.磁悬浮技术的前景 随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展，经过多年的研究工作，国内外对该项技术的研究都取得了很大的进展。但是不论是在理论还是在产品化的过程中，该项技术都存在很多的难题，其中磁悬浮列车的技术难题是悬浮与推进以及一套复杂的控制系统，它的实现需要运用电子技术、电磁器件、直线电机、机械结构、计算机、材料以及系统分析等方面的高技术成果。需要攻关的是组成系统的技术和实现工程化。 磁悬浮轴承面向电力工程的应用也具有广阔的前景，根据磁悬浮轴承的原理，研制大功率的磁悬浮轴承和飞轮储能系统以减少调峰时机组启停次数；进行以磁悬浮轴
磁悬浮列车发展史
磁悬浮列车发展史 磁悬浮列车 2003-12-31 磁悬浮列车是自大约200年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸气机车问世以来铁路技术最根本的突破。磁悬浮列车在今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备已有很长的历史。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。而美国和前苏联则分别在七八十年代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。下面把各主要国家对磁浮铁路的研究情况作一简要介绍。 日本于1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于超导技术的迅速发展，从70年代初开始转而研究超导磁浮铁路。1972年首次成功地进行了2.2吨重的超导磁浮列车实验，其速度达到每小时50公里。1977年12月在宫崎磁浮铁路试验线上，最高速度达到了每小时204公里，到1979年12月又进一步提高到517公里。1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。1995年，载人磁浮列车试验时的最高时速达到411公里。为了进行东京至大阪间修建磁浮铁路的可行性研究，于1990年又着手建设山梨磁悬浮铁路试验线，首期18.4公里长的试验线已于1996年全部建设完成。 德国对磁浮铁路的研究始于1968年（当时的联邦德国）。研究初期，常导和超导并重，到1977年，先后分别研制出常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式试验车辆，试验时的最高时速达到400公里。后来经过分析比较认为，超导磁浮铁路所需的技术水平太高，短期内难以取得较大进展，遂决定以后只集中力量发展常导磁浮铁路。1978年，决定在埃姆斯兰德修建全长31.5公里的试验线，并于1980年开工兴建，1982年开始进行不载人试验。列车的最高试验速度在1983年底达到每小时300公里，1984年又进一步增至400公里。目前，德国在常导磁浮铁路研究方面的技术已趋成熟。 与日本和德国相比，英国对磁浮铁路的研究起步较晚，从1973年才开始。但是，英国则是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家之一。1984年4月，伯明翰机场至英特纳雄纳尔车站之间一条600米长的磁浮铁路正式通车营业。旅客乘坐磁浮列车从伯明翰机场到英特纳雄纳尔火车站仅需90秒钟。令人遗憾的是，在1995年，这趟一度是世界上唯一从事商业运营的磁浮列车在运行了
磁悬浮列车主要由悬浮系统
磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，见图3。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。 悬浮系统：目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。 电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。 电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。 超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。
上海高速磁悬浮地面牵引供电系统
1 引言 近些年来，磁浮列车以其高速、节能、安全、舒适、环保等优点日益受到人们越来越多的关注。目前德国和日本是世界上磁浮列车研究最多的国家：德国已经研制了tr系列吸力型磁浮列车，并在埃姆斯兰建造了大型试验用的tve试验线;日本也研制了mlu系列斥力型磁浮列车和hsst系列吸力型磁浮列车，并修建了山梨试验线。我国也在积极开展这方面的研究工作，上海已从德国引进了tr08型磁浮列车，并已投入了商业运行，同时也拉开了消化吸收其先进技术的序幕。在磁浮列车运行系统中，合理有效的牵引供电系统是实现磁浮列车高速可靠运行的关键之一，故而成为本文的主要研究对象。 2 磁浮列车牵引供电系统概况 磁浮列车按照动力源（直线电动机）定子的长短相应可分为短定子直线电动机驱动的磁浮列车和长定子直线电动机驱动的磁浮列车。短定子直线电动机是将定子绕组安装在车体的底部，通过向磁浮列车提供变压变频的电源，由车上的短定子产生行波磁场; 轨道上安置结构较为简单的长转子，这种结构多用于直线异步牵引电动机的驱动系统。由于列车通过受流器供电，而高速受流困难使列车运行速度、异步电机的功率因数及效率均受到限制，因此该系统仅用于低速小功率短距离的电力牵引。长定子直线同步电动机驱动的磁浮列车的底部安置有直线电机的转子，整条轨道上安装同步电机的长定子绕组。磁浮列车内部对转子的供电简单，没有高速受流的困难。采用这种直线同步电动机驱动，适合于高速、大功率、长距离的电力牵引。德国和日本均采用这种系统。德国研制了常导吸浮式磁浮列车：由车上常导电流产生的电磁吸引力吸引轨道下方的导磁体，使列车浮起。常导电流比较容易获得，通常由蓄电池或感应式发电线圈等设备产生电流，供给同步直线电动机的转子。但常导系统电磁吸引力相对较小，列车悬浮高度约10mm，故对控制精度的要求很高。日本研制的超导斥浮型磁浮列车是由车上强大的超导电流产生极强的电磁场，该电磁场相对线路侧墙上的8字形导电环高速移动，使导电环感应出强大的环流，在8字形下半环中形成推斥磁场，而上半环中则形成吸力磁场，使列车悬浮。该悬浮系统是一个无需反馈控制的稳定系统，而且悬浮高度可在10cm左右，从而使控制相对简单。 3 上海高速磁浮列车的牵引供电系统［1］ 上海运营的高速磁浮列车是从德国引进的tr08型磁浮列车，采用长定子直线同步电动机和常导吸浮式系统。其牵引供电系统如图1所示，由高压变压器（110kv/20kv）、输入变压器、输入变流器、逆变器和输出变压器等主要部件构成。 磁悬浮列车牵引供电系统从110kv网压经高压变压器变为20kv，再由输入变压器和输入变流器变为±2500v的直流电压。从直流环节来的直流电压，由三相三点式逆变器产生可变频率（0～300hz）、可变幅值（0～×4.3kv）、可调相角（0～360°）的三相交流电。磁悬浮列车的牵引变流器有两种工作模式：
磁悬浮列车研究及应用
磁悬浮列车研究及应用 磁悬浮列车：未来城市交通理想的模式 世界各国的实践证明：要想依靠无限制地扩大城市道路供给系统来解决城市汽车交通问题往往事倍功半，未来的理想交通模式在哪里呢？磁悬浮列车技术的研制成功令人眼界大开，这种集约型的、与环境协调的城市公交系统不愧为人类智慧的结晶。现在就看这个世界上哪个城市能够先走一步了。 列车悬浮在轨道上 磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的高速列车系统，时速可达500千米以上，是当今速度最快的地面客运交通系统。磁悬浮列车具有速度高、能耗低、噪音小、启动速度快、安全舒适、低污染、维护少等一系列优点。实验证实，磁悬浮列车在时速500千米速度下，每座位的能耗仅为飞机的1/3至1/2、汽车的70%；安全性是飞机的20倍，轮轨列车的250倍，公路系统的700倍。 日本、德国自60年代以来，已对磁悬浮列车进行了大量的研究和试验，耗资数十亿美元，总体技术已趋成熟。可是日德迄今迟迟未能投入商业营运。 日本德国抓紧试验 德国于1980年建设31.5千米长的试验线，1987年开始载人试验，总共安全运行38万千米。 日本在80年代后期拟定了从东京至大阪长500千米、时速500千米的磁悬浮列车运营线计划，后建成了长18.4千米的山梨试验线，无人行驶时，时速为550千米，有人行驶时，时速达531千米，效果良好。 在东京以西一条长18千米的试验轨道上，磁悬浮列车每天都在行驶。它的名字叫作Maglevs，即Magnetic Levitation（磁悬浮列车）的简称。磁悬浮列车集先进电脑控制、低温学及超导磁铁的技术于一身，以求达致超高速的旅程。 在一次示范行驶中，由日本铁道技术研究学院开设的山梨试验中心总经理鹤贺齐说，该中心消耗将近40年时间、投入3000亿日元（约合28亿美元）政府资助金及进行了10万千米试验路程作为有关技术的研究，现已证实利用磁悬浮列车技术作为商业客运工具是可行的。现在，他们更有应用和发展的机会：日本政府正考虑开设往来东京和大阪的第二条铁路，以应付日本最繁忙行车线的需求，因为每天穿梭上述两大城市的新干线火车已经到达饱和的状态。 昂贵是唯一弱点 鉴于磁悬浮列车依靠尖端科技，它的唯一弱点就是：非常昂贵。根据日本有关部门最保
中低速磁悬浮与轻轨、地铁的比较
中低速磁悬浮在城市轨道交通中的运用 磁悬浮技术的研究源于德国，1922年德国工程师赫尔曼?肯佩尔提出了电磁悬浮原理，1934年他申请了磁悬浮列车的专利，1953年完成科学报告《电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆》。20世纪70年代以后,世界工业化国家经济实力不断加强，为提高交通运输能力以适应经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始对磁悬浮运输系统进行开发，并取得令人瞩目的进展。 磁悬浮列车与传统轮轨列车不同，它用电磁力将列车浮起，导向和驱动。在运行时不与轨道发生摩擦，中低速磁悬浮列车（时速小于200km）在运行时发出的噪声非常低。此外，磁悬浮列车还具有速度高，制动快，爬坡能力强，转弯半径小，振动小，舒适性好等优点。在修建城市轨道交通线路的造价攀升的情况下，中低速磁悬浮线的性能价格比好的优势得以显示出来。 1磁悬浮技术的种类 目前，载人试验获得成功的磁浮列车系统有3种，它们的磁悬原 理和系统技术完全不同，不能兼容。 （1）用常导磁吸式（EMS进行悬浮导向，同步长定子直线电机驱动的高速磁浮列车系统。以德国的TR（ Trans rapid ）磁浮列车系统为代表。TR 采用常规电导吸引的方式进行悬浮和导向，悬浮的气隙较小，一般为10mm左右；由地面一次控制的直线同步电机驱动。我国上海 机场磁悬浮线就是引进的德国TR系统 （2）采用超导磁斥式（EDS进行悬浮和导向，同步长定子直线电机驱动的高速磁浮列车系统。 高速超导磁悬浮列车以日本的ML系统为代表。车上的超导线圈在低温下进入超导状态，通电后产生很强的磁场，列车运动时，超导磁体使线路上的导体产生感应电流，该电流也将产生磁场，并与车上的超导磁体形成斥力，使车辆悬浮（悬浮高度较大，一般为100mn左右）。列车由地面一次控制的线性同步电机进行驱动，同步电机定子三相绕组铺设在地面线路两侧，无需通过弓网受电方式供电。
磁悬浮列车原理
第九篇磁悬浮列车原理 §9.1磁悬浮列车综述 你一定听说过磁悬浮列车吧，最近它的上镜率可是居高不下，大家都在密切地关注着它的发展态势。我们一直都在盼望着火车的提速，可经过几轮的努力，却总是达不到心中理想的标准，如果你家住在西安，距北京1000多公里，原先回家要17个小时，现在要14个小时，唉，只减少了区区3个小时，还要有难熬的一宿呀！可是你知道吗？普通磁悬浮列车的时速就可以达到500公里/小时，那么，回家就只需要不到3个小时，跟飞机差不多了！ 其实，在本世纪五、六十年代，铁路曾经被认为是一个夕阳运输产业。因为面对航空、高速公路等运输对手的强劲挑战，它蜗牛般的爬行速度，已越来越不适应现代工业社会物流和人流的快速流动需要了。但七十年代以来，特别是近几年，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路重新赢回了它在各国交通运输格局中举足轻重的地位。法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200公里向300公里飞速发展。据1995年举行的国际铁路会议预测，到本世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速将达到360公里。 但要使列车在如此高的速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统，已经无能为力了。这是因为传统的轮轨粘着式铁路，是利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进的。它的粘着系数随列车速度的增加而减小，走行阻力却随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，就达到了极限。据科研人员推算，普通轮轨列车最大时速为350-400公里左右。如果考虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素，实际速度不可能达到最大时速。所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力。要进一步提高速度，必须转向新的技术，这就是超常规的列车－－磁悬浮列车。 尽管我们还将磁悬浮列车的轨道称为"铁路"，但这两个字已经不够贴切了。
2020年公务员考试常识积累：磁悬浮列车
2020年公务员考试常识积累：磁悬浮列车 磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，磁悬浮列车分为超导型和常导型两大类。简单地说，从内部技术而言，两者在系统上存在着是利用磁斥力、还是利用磁吸力的区别。从外部表象而言，两者存在着速度上的区别：超导型磁悬浮列车最高时速可达500公里以上（高速轮轨列车的最高时速一般为300—350公里），在1000至1500公里的距离内堪与航空竞争；而常导型磁悬浮列车时速为400～500公里，它的中低速则比较适合于城市间的长距离快速运输。 磁悬浮列车原理 磁悬浮列车利用电磁体“同性相斥”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。 磁悬浮列车由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路。 另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。 磁悬浮列车利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。 相关介绍 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此只有空气的阻力。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。2009年6月15日，国内首列具有完全自主知识产权
上海磁悬浮列车
来，认识磁悬浮列车 认识磁悬浮列车 我国人口众多，资源的人均占有量远远低于世界平均水平。所以在考虑发展我国交通运输系统时，应结合我国国情。发展高速、节能、少污染、占地少的公共交通系统，而磁悬浮列车正是能满足这样要求的较为现实的新型交通工具。它的发展将会大大促进我国高新技术的发展，也可带动一批新兴企业的成长。 磁悬浮列车是一种利用电磁磁极间产生吸引力、排斥 力的作用原理，以直线电机作为推动力前进的新型交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来，吸引力让列车开动起来。 尽管我们还将磁悬浮列车的轨道称为“铁路”，但这两个字已经不够贴切了。就拿铁轨来说，实际上它已不复存在——轨道只剩下一条，而且也不能称其为“轨道”了，因为轮子并没有从上面滚过——事实上连轮子也没有了。它运行时并不接触轨道，只是在离轨道上10厘米的高度“飞行”。 上海磁悬浮列车 世界上第一条以商业运营为目的的磁悬浮列车试验线，将于两年后在上海浦东建成通车。这一消息一经公布，“磁悬浮列车”立刻成了上海最引人注目，同时又是最令上海人骄傲的一个新名词。因为两年后，从浦东龙阳路起始站乘上磁 悬浮列车，只需6分钟就能到达浦东国际机场。而同样的路程，如果乘出租车，在道路通畅的情况下，至少需要30分钟。 磁悬浮列车是一种利用电磁磁极间产生吸引力、排斥力的作用原理，以直线电机作为推动力前进的新型交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来，吸引力让列车开动起来。 尽管我们还将磁悬浮列车的轨道称为“铁路”，但这两个字已经不够贴切了。就拿铁轨来说，实际上它已不复存在——轨道只剩下一条，而且也不能称其为“轨道”了，因为轮子并没有从上面滚过——事实上连轮子也没有了。它运行时并不接触轨道，只是在离轨道上10厘米的高度“飞行”。
磁悬浮列车运行原理
磁悬浮列车运行原理 磁悬浮列车是现代高科技发展的产物。其原理是利用电磁力抵消地球引力，通过直线电机进行牵引，使列车悬浮在轨道上运行（悬浮间隙约1厘米）。其研究和制造涉及自动控制、电力电子技术、直线推进技术、机械设计制造、故障监测与诊断等众多学科，技术十分复杂，是一个国家科技实力和工业水平的重要标志。它与普通轮轨列车相比，具有低噪音、无污染、安全舒适和高速高效的特点，有着“零高度飞行器”的美誉，是一种具有广阔前景的新型交通工具，特别适合城市轨道交通。磁悬浮列车按悬浮方式不同一般分为推斥型和吸力型两种，按运行速度又有高速和中低速之分，这次国防科大研制开发的磁悬浮列车属于中低速常导吸力型磁悬浮列车。 磁悬浮列车的种类 磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400～500公里，适合于城市间的长距离快速运输。而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标，德国青睐前者，集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者，全力投入高速超导磁悬浮技术之中。 德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车研究的国家，德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度。日本开发的磁悬浮列车MAGLEV (Magnetically Levitated Trains)于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录。德国和日本两国在经过长期反复的论证之后，均认为有可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮列车在本国投入运营。
磁悬浮原理
[转载]磁悬浮原理
磁悬浮转子真空计工作原理图 时间:2008-09-16 来源:真空技术网整理编辑:真空技术网 根据磁悬浮转子转速的衰减与其周围气体分子的外摩擦有关的原理制成的真空测量仪表称为磁悬浮转子真空计。 图22：磁悬浮转子真空计结构图 由图22可见，除了用于磁悬浮转子的螺旋线圈2外，在真空室下边还设置一敏感线圈5，通过伺服电路控制螺旋线圈2的电流，使转子悬浮在预定高度。在真空室两侧的一对驱动线圈3产生旋转磁场，驱动转子以每秒200～400转的速度自转。虽然转子在给定的垂直位置会自动地趋向磁场最强处(一般在垂直对称轴上)，但若受外界扰动，转子将围绕轴作水平振动。图中紧临真空室下方的阻尼钢针6可使这种振动衰减。 这种真空计是基于气体分子对自由旋转钢球的减速作用而工作的。当钢球被驱动线圈的磁场
从静止加速到每秒400转速之后，停止驱动场，由于气体分子摩擦的积分作用引起钢球自转速度衰减，其转速衰减与气体压力p有着严格的对应关系。 磁悬浮转子真空计是标准真空计，量程宽(10-1～10-5Pa)，用它作互校传递标准时，累积误差小，可靠性重复性好。 SKF公司最新推出磁浮轴承（图文） ＳＫＦ（斯凯孚）公司最新推出磁浮轴承。半导体工业需要极纯净的环境 来制造日益复杂的电路晶片，其中，ＴＭＰ（Turbo Molecular Pumps）涡轮子真 空泵主要是利用高速旋转的涡轮叶片转子，撞击气体分子后，把气体分子带出 制程腔体。由于需要高速旋转，传统陶珠轴承系统存在油气污染问题，目前业界已大量使用无接触的磁浮轴承。 ＳＫＦ磁浮轴承还可应用于三轴加工中心机床，主轴转速１０万转／分钟。 此主轴目前是展示阶段的原型，唯有依赖磁浮轴承才能达到如此高的转速，而如此高的表面加工精度及轴承寿命，是传统滚动轴承所无法达到的。 磁浮轴承的性能由于软件算法的改进而大大加强，坚固性，稳定性，经济性的提高使磁浮轴承从试验
中低速磁悬浮列车车下布线方式研究
中低速磁悬浮列车车下布线方式研究 简要介绍了城轨车辆车下主要布线方式。通过对磁悬浮列车车下结构地深入分析，总结出车下结构特点及对布线的影响。并结合此特点，提出了车下型腔穿线、支架布线等线缆布线方式。 标签：磁悬浮列车；车下结构；型腔穿线；支架布线 1 概述 中低速磁悬浮列车是一种新型的城市轨道交通工具。相对于地铁、轻轨等传统轮轨列车，磁悬浮列车运行时由于不与轨道直接接触，具有爬坡能力强、转弯半径小、噪声低、易维护等特点[1]，近年来越来越受到关注，已经成为轨道交通领域研究的热点。 由于运行技术原理较轮轨车辆有较大差别，磁悬浮列车在电气系统和列车走形部构成上更加复杂。电气系统一般包括悬浮控制系统、牵引逆变系统、直线电机系统、受流系统等子系统；列车走形部也由悬浮架和迫导向机构等机械构架取代了轮轨列车的转向架[2]。为了传输信号、电能，保证各个系统的协同工作，线缆连接是不可或缺的一部分。线缆布线质量和装配可靠性直接影响车辆性能和可靠性。目前，针对轮轨车辆如地铁、动车等布线技术的研究与应用较多，但对磁悬浮列车这种结构较特殊的车辆车下布线方式缺乏系统的研究。所以，研究如何规划磁悬浮列车线缆敷设路径、选择合理的布线方式具有十分重要的意义。 本文先介绍了城轨车辆电缆的主要布线方式，以中车株机公司某中低磁悬浮列车项目车辆为研究对象，对其电气系统构成及车下设备布置、机械结构进行了详细地分析。并结合车下结构特点，提出了控制电缆采用型腔穿线、主辅电缆用支架布线等线缆布线方法，通过工程实施验证，证明了布线方式的有效性。 2 城轨车辆主要电缆布线方式 城轨车辆所用电缆根据电压等级及功率分类，可分为H、A、B、C四个类别。按照国际布线标准，为防止电磁干扰同时满足各个电气系统的EMC要求，各类别电缆须单独敷设。目前城轨列车车下大多采用如下两种布线方式： 2.1 铝合金悬挂线槽 铝合金悬挂线槽整体呈长方形，包括主辅线槽区和控制线槽区。其中，主辅线槽区用来敷设H、A类别电压等级高的电缆，控制线槽区主要敷设B、C类别控制电缆和信号电缆[3]。线槽制作时，各 个线槽分区用铝合金隔板隔开，每个分区电缆单独设置出线口出线，能有效避免电磁干扰。如图1所示。
上海磁悬浮列车
原理上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的吸力是车辆浮起来。 世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后试运行了一段时间。 磁悬浮有哪些优缺点？为什么引起如此大的争议？ 磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度快，能超过500 千米/小时，而且运行平稳、舒适，易于实现自动控制；不排出有害的废气，有利于环境保护；可节省建设经费；运营、维护和耗能费用低。 磁悬浮列车的缺点：磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止，要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。 磁悬浮列车需要高架，高架梁的绕度必须小于1毫米，因此，高架桥跨一般要小于25米，桥墩基础要深30米以上。比如在上海到杭州的地面上要形成一道200多公里的挡墙。此外，由于运行动力学的影响，轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮，占地多，对环境影响比较大。 北京有关磁悬浮的《公示》说明电磁环境影响：主要发生在地面高架桥段，高架线磁悬浮列车运行时可能会对开放式电视接收用户产生电磁干扰以及对人体健康的影响。 磁悬浮列车是连接上海机场和经济新区浦东以及老市中心的主要交通工具。然而这条线路，并没有把机场和浦东中心、老市中心以及上海火车站直接连接起来，只把机场和浦东龙阳 路２号地铁站连接起来，旅客们必须在此中转。这样，上海市的一般旅客，要先乘坐公共 汽车或地铁，再换乘２号地铁，最后再换乘世界上最先进的磁悬浮列车到机场。根据德国 公共交通的经验，一次换乘，旅客尚能接受；二次换乘，部分旅客将不优先选用公共交通 工具；三次换乘，只剩下不得不采用公共交通的顾客。从公共交通运输网的组成来看，选 用最高时速４５０公里的磁悬浮列车来连接相距３３公里的两地，并非合理的选择，因为 磁悬浮列车的速度快、时间短的优点并显示不出来，而换车等车的时间和麻烦，超过选用磁悬浮列车所能节约的时间和舒适 有人算了一笔账，按照目前的设计水平，磁悬浮列车９节车箱可坐９５９人，每小时 可发车１２列，双向运量可达２, ３万人，按每天运行１８小时计算，最大年运量可达
磁悬浮的前景展望
1真空磁悬浮列车 目前，西南交通大学牵引动力国家重点实验室课题组正在积极研发试验真空管道高速交通。在未来两三年内，实验室将推出时速600～1000千米的真空磁悬浮列车实验模型，10年之后可能投入运行。根据现在的理论研究，这种列车最高时速可达到2万千米。 2声悬浮 声悬浮是通过声音压力波使物质悬浮在稀薄的空气中。和电磁悬浮技术相比，它不受材料导电与否的限制，且悬浮和加热分别控制，因而可用以研究非金属材料和低熔点合金的无容器凝固。声悬浮现象最早是1886年被发现的，随着航天技术的进步和空间资源的开发利用，声悬浮逐渐发展成为一项很有潜力的无容器处理技术.声悬浮是高声强条件下的一种非线性效应，其基本原理是利用声驻波与物体的相互作用产生竖直方向的悬浮力以克服物体的重量，同时产生水平方向的定位力将物体固定于声压波节处。 3.发展前景问题 由于磁悬浮系统以电磁力完成悬浮、向导和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需要很长时间的运行考验。常导磁悬浮技术的悬浮高度降低，因此对线路的平整度、路基下沉量级道岔结构方面的要求较超导技术更高。超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导轨技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。每一种新的交通工具的间世, 都极大地推动着社会的进步。回顾交通工具发展史, 我们发现汽车极大地方便了人们的生活,但长途运输能力差, 且日益增多的汽车数量使交通拥挤堵塞现象越来越严重，常规轮轨列车的运输量大, 但运行速度慢, 运行噪声大, 爬坡能力低, 高速轮轨列车要求轨道有很高的平整度, 在高速运行时, 能量消耗大, 铁轨和车轮的磨损很严重, 从而导致维修费用昂贵。飞机运行速度快, 但运精量小, 且事故往往是致命性的，磁悬浮列车是一种新的交通工具, 相对而言, 它有多方面的优点, 如高速, 运输量大, 安全,舒适, 无噪声等。综合各种因素，就目前而言，磁悬浮的发展是最有潜力，最有发展必要的。 纵览磁悬浮列车在世界上的发展状况, 一可以看到由于磁浮运输系统具有无轮轨接触、速度高、噪音小、能耗少、维持费用低、安全舒适等一系列优点, 使磁悬浮列车特别适于城市间或城市内的中短途交通运输, 并将成为介于传统火车、汽车与飞机之间的一种有力运输工具、日、英、美、加、苏等) 都已经或正在考虑将磁悬浮列车投入实际运营 世界上已开发的主要磁悬浮列车的发展现状及其速度适应范围归纳于表 磁悬浮技术在中国的前景 一：与发达国家相比, 我国磁悬浮系统的研发和建设环境具有以下特点： (1)技术上. 我国磁悬浮技术的研发起步较晚, 尤其是工程层面的工作.不过, 我国通过中德技术合 作于2003年建成了世界上第一条商用高速磁悬浮线路, 即上海浦东机场线, 极大地推动了 我国磁悬浮技术的研发.在引进、消化、吸收的基础上, 我国已经逐步具备了再创新的能力. 例如, 20 世纪90 年代以来, 原国家科委正式将“中低速磁悬浮列车关键技术研究”列入“八五”国家科技攻关计划, 由铁道科学研究院牵头, 国防科技大学、中科院电工所、西南交通