概述(高速磁悬浮)

点是效率相对较低，运行中需要地面供电装置对磁悬浮列车
接触供电，不能实现车和线路之间完全无接触的运行，所以 更适合用在低速（最高运行速度大约100km/h）磁悬浮列车 上。

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
当采用长定子直线同步电机时，电机的定子（又称电机

初级）沿整个线路铺设，电机的转子（又称电机次级）安装

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
德国的Transrapid磁悬浮列车和日本的HSST磁悬浮列车

没有采用超导技术，而是采用普通导体通电励磁，产生电磁
悬浮力和导向力，因而又有人将它们称为常导磁悬浮列车。 日本的MLX磁悬浮列车利用低温（绝对温度4.2K）超导线圈

励磁，在车辆上形成强磁体，因而又被称为超导磁悬浮列车。

km/h。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
从1986年开始，德国开发面向应用的Transrapid革新07(以下简称TR

07)磁悬浮列车，1989年该列车投入试验线运行， 1993年，TR07在载人试
验运行中，达到了450km/h的速度。由于线路长度的限制，磁悬浮列车不 允许再往上加速。在Transrapid磁悬浮高速铁路开发过程中，德国联邦铁

日本的超导磁悬浮列车又称为高速磁悬浮列车，主要用于大
城市之间的干线交通；而日本的HSST则用于城市内或市郊的 交通以及连接机场与市区等，被称为低速磁悬浮列车。

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
在上述三个有代表性的磁悬浮铁路系统中，德国磁悬浮

高速铁路系统最接近商业应用。本专题主要介绍德国磁悬浮

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1.1 磁悬浮铁路的发展
目前达到或接近应用水平的磁悬浮铁路系统集中在德国

和日本。德国联邦政府曾于 1997 年决定修建柏林至汉堡的高
速磁悬浮铁路应用线，原计划 2000 年开工，但主要由于预测 旅客量下降，而建设投资增加，造成线路经营的经济风险提

高。2000 年2月 5日，德国联邦交通部、铁路公司和磁悬浮铁

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
按运行速度范围来分，德国的Transrapid磁悬浮列车最

大运行速度大致在400~500km/h，日本的HSST磁悬浮列车最
大运行速度为100km/h左右，日本的MLX超导磁悬浮列车最 大运行速度在500~550km/h之间。所以，德国磁悬浮列车和
和隧道，不能完全满足应用试验要求。 1992 年在山梨县境内开始建设山 梨试验线。1997年4月3日，开始在新建成的18.4km长的试验线上进行试

验运行。山梨线为双线，分别称为南线和北线。线路的 87%在隧道内，
变电站和控制中心设在露天线路旁。在1997年12 月24日的不载人试验运 行中，最高试验速度达到550km/h，创下地面交通速度的最高世界纪录。 1999年4月14日，载人运行试验速度达到552km/h, 再次刷新地面交通工具 最高试验速度。

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日本超导高速磁悬浮列车MLX断面简图

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
磁悬浮列车的牵引电机都是直线电机，总的可分为两种

型式，即长定直线同步电机和短定子直线感应电机。
日本的HSST低速磁悬浮列车采用短定子直线感应电机牵 引。短定子直线感应电机结构比较简单，制造成本较低；缺
电动悬浮(EDS—electrodynamic-suspension)

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
电磁悬浮就是对车载的、置于导轨下方的悬浮电磁铁通

电励磁而产生电磁场，电磁铁与轨道上的铁磁性构件（钢质
导轨或长定子直线电机定子铁芯）相互吸引，将列车向上拉 起悬浮于轨道上，电磁铁和铁磁轨道之间的悬浮间隙（称为
电动悬浮就是当列车运动时，车载磁体（一般为低温超

导线圈）运动磁场在安装于线路上的悬浮线圈中产生感应电
流，两者相互作用，产生一个向上的磁力将列车悬浮于路面 一定高度（一般为10~15厘米）。列车运行靠直线电机牵引。

与电磁式相比，电动式磁悬浮系统在静止时不能悬浮，必须
达到一定速度（约 150km/h）后才能起浮。电动式悬浮系统 在应用速度下，悬浮气隙较大，不需要对悬浮气隙进行主动 控制。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
1983年6月30日，随着TR06试验磁悬浮列车从试验中心大厅驶出，标

志着试验线第一段正式投入使用。1985年初，磁悬浮铁路试验和规划委员
会(MVP)作为试验设施的所有者与经营者接管了试验设施。考虑到将来的 实际应用，Transrapid系统以400km/h以上速度，按实际运营要求连续运 行的前提条件是一条闭合的环形试验线，因此德国联邦研究与技术部于19 84年决定在TVE扩建南环线，即试验线路的第二线路段。南环线1984年开 工，1987年竣工。至此，TVE的试验线总长达到31.5km。同年，TR06磁 悬浮列车在试验线上达到406km/h的速度。1988年，试验速度提高到412.6
高速铁路的技术、系统特点以及经济性等，最后简述日本的 超导磁悬浮高速铁路MLX系统和低速磁悬浮铁路HSST系统

的技术与系统特点。

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1.3 德国磁悬浮高速铁路系统特点
德国的Transrapid磁悬浮铁路系统是一个有轨的交通系

统，在技术上，它具有以下主要特点:
（1）通过可控制的电磁铁，实现车辆和轨道之间无接触、 无磨损的支承和导向（EMS技术）。
在车上；当采用短定子直线感应电机时，电机的定子安装在 车上而转子在轨道上。采用长定子直线同步电机时，直接在

线路上实现牵引能量的转换。在高速运行中，车与线路之间
完全无接触，因而长定子直线同步电机适合于较高速度的磁 悬浮列车牵引，德国的Transrapid常导磁悬浮列车和日本的 MLX超导磁悬浮列车都采用了长定子同步直线电机牵引。

1996 年，由于故障率高，维护困难，伯明翰磁悬浮铁路关闭停运。英国
的磁悬浮铁路实际上没有发展为有市场价值的商业应用系统。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
日本的HSST系统磁悬浮列车最初是由日航投资成立HSST公司研究开

发，希望用于机场到市区的快速轨道交通，后又与其它股东联合开发。1
990年在名古屋附近的大江动工兴建1.5 km长的试验线，并于1991年5月开 始试运行。试验线正线的最小转弯半径为100m，最大坡度为7%，最高运 行速度110 km/h。1993年3月，以运输省、建设省和其他单位的专家学者 组成的可行性研究委员会对试验结果进行了最后论证，考察了它的噪声、 振动和磁场的影响，结论是: HSST是舒适的低污染交通系统，能够应付 紧急情况，长期的运行试验证明它是可靠的，并且由于悬浮的优点，使

更小，爬坡能力比传统铁路更高。
（7）在可以比较的速度范围内, 噪声低于汽车和传统轮轨 铁路。

（8）安全性、乘坐舒适性高。
（9）运行成本比轮轨高速铁路低。 （10）在德国平原地区，线路投资比完全新建的轮轨高速 铁路高20%~30%；在中等山区，线路造价不高于轮轨高速铁 路。

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路和7所著名大学的专家组成工作组，由位于慕尼黑的联邦铁路中心局牵
头，对Transrapid系统进行了独立、全面的评价和鉴定。1991年得出该系 统在技术上应用成熟的结论。以此为基础，联邦交通部在评价6条可能的 磁悬浮铁路应用线后，于1992年7月将柏林—汉堡线作为磁悬浮铁路第一 条应用线纳入“92联邦交通线路计划”。
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气隙）一般约 8~10mm。列车通过直线电机来牵引行走，通
过控制悬浮电磁铁的励磁电流来保证稳定的悬浮气隙。

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德国TR高速磁悬浮列车结构简图

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日本HSST磁悬浮列车原理简图

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HSST的导向原理示意图

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点

（2）通过长定子同步直线电机，实现无接触的牵引和制动，
由地面固定的设备实现牵引功率的控制和变送。 （3）在行驶中，无接触地对列车提供车上所需电能。 （4）最高应用速度400~500km/h。 （5）加速能力比传统铁路更高。

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1.3 德国磁悬浮高速铁路系统特点
（6）选线参数较灵活；相同速度时，转弯半径比传统铁路

92 km复线，其中高架线路占45%，地面低置线路占55%，包
括车辆等运营设备在内的总投资为 98亿德国马克（1996年物 价，不包括建造期间物价上涨和投资利息）。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
日本于1962年开始磁悬浮铁路的研究，1977年在南部九州建成7 km

超导磁悬浮列车试验线，即宫崎试验线。宫崎试验线是单线，没有坡道

磁悬浮列车主要依靠电磁力实现传统铁路中的支承、导向和
牵引功能。由于运行的磁悬浮列车和线路之间无机械接触或 大大避免机械接触，从根本上突破了轮轨铁路中轮轨关系和

弓网关系的约束，因而磁悬浮列车可以比轮轨铁路更经济地
达到较高的速度（400-550km/h），且对环境的影响较小。低 速运行的磁悬浮列车，在环境保护方面也比其他公共交通工 具有明显优势。
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浙江大学 电气工程学院 方攸同 Youtong@zju.edu.cn

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一、概述 1.1 磁悬浮铁路的发展 1.2 磁悬浮列车分类和主要特点 1.3 德国磁悬浮高速铁路系统特点

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1.1 磁悬浮铁路的发展
磁悬浮铁路系统是一种新型的有导向轨的交通系统。
路工业联合体首脑会谈后，交通部长宣布放弃柏林 -汉堡磁悬 浮铁路应用线，政府继续支持磁悬铁路的开发，并在两年内 在德国选定另一条新的线路，建设Transrapid高速磁悬浮铁路 样板线。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
1999年日本决定建一条大约8.9km长的低速磁悬浮铁路商

业运行线，连接名古屋一个地铁车站和市郊的一个现代化居
住区， 2005 年将在这里举办一次国际博览会，这条磁悬浮铁 路线路将在博览会前建成通车。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
德国磁悬浮铁路的发展始于1969年关于“高运力快速铁路系统”的研

究。德国联邦交通部、联邦铁路和德国工业界参与了这一目的在于探讨德
国发展高速交通系统的经济和技术可能性的研究项目。所研究的高速交通 涉及到传统的轮轨系统高速铁路技术和全新的磁悬浮铁路技术。为了建造 第一段试验线路，德国工业界组成了磁悬浮铁路Transrapid联合体。在德 国西北部的埃姆斯兰(Emsland)地区建设Transrapid试验线(简称TVE)。第 一期工程包括21.5km长的试验线路、试验中心和试验车Transrapid 06(简 称TR06)。第一期工程在1979~1984年之间实施完成。

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1.1 磁悬浮铁路的发展
从60 年代开始，日本、德国、英国、前苏联、韩国和中国等国都先

后投入力量研究中低速磁悬浮列车。在英国，为了将新建的伯明翰机场
终端与国际博览会展区及火车站连接起来，建造了一条620m长的磁悬浮 铁路线，该线路于1984年投入载客运行。这条线路是复线，轨道架在6m 高的钢结构线路上，来往运行3辆有电磁支承、导向系统和直线电机驱动 的小型磁悬浮列车，速度可达 50km/h。磁悬浮列车辆重约 5t，具有铝焊 接底架和玻璃纤维强化塑料制成的车厢结构。一辆车有6个座位和26个站 位。伯明翰磁悬浮铁路是第一个用在公共旅客运输上的磁悬浮铁路系统。

得它的维修量降低。作为城市交通系统，HSST已达到实用阶段。到1999
年底为止，在低速磁悬浮铁路系统中，只有日本的HSST常导低速磁悬浮 铁路系统发展到实用水平，并具有商业应用的可能性。

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1.2 磁悬浮列车分类和主要特点
磁悬浮列车从悬浮机理上可分为：

电磁悬浮（EMS—electromagnetic-suspension) 和

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1.1 磁悬浮铁路的发展

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1.1 磁悬浮铁路的发展
经过近5年的争论，1997年4月25日, 德国联邦交通部长维

斯曼 (Wissmann) 公布了由两个咨询公司对 Transrapid 磁悬浮
高速铁路柏林-汉堡项目的运营经济性评价结果，宣布德国政 府决定修建柏林—汉堡磁悬浮铁路。这条磁悬浮铁路为全长2