磁悬浮列车原理

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磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理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dddd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1d10cm),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20d25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`最高时速是公里。

据德国科学家预测,到xxxx年,磁悬浮列车采用新技术后,时速将达公里。

而一般轮轨列车的最高时速为公里。

磁悬浮列车分成常导型和超导型两大类。

常导型也表示常导磁吸型,以德国高速常导磁悬浮列车transrapid为代表,它就是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,漂浮的气隙较小,通常为10毫米左右。

常导型高速磁悬浮列车的速度仅约每小时~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,一般为毫米左右,速度可达每小时公里以上。

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。

磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理
磁悬浮列车是一种通过磁力悬浮技术来使列车浮起并在轨道上运行的交通工具。

它的工作原理主要包括磁力悬浮、线圈电流控制和感应电流制动三个方面。

首先,磁力悬浮是磁悬浮列车能够离开地面浮起的基础原理。

磁悬浮列车使用了电磁吸力原理,通过轨道上的线圈产生磁场,而列车底部搭载了超导磁体,当超导磁体中通入电流时,产生的磁场与轨道线圈的磁场相互作用,产生吸力使列车浮起来。

其次,线圈电流控制是磁悬浮列车能够保持稳定悬浮和平稳行驶的关键。

通过控制线圈通入的电流大小,可以调节列车与轨道之间的磁力大小,从而实现列车的浮起、降落和调整悬浮高度等操作。

这种电流控制系统能够根据列车速度、荷载以及轨道条件的变化,实时调节电流使列车保持稳定。

最后,感应电流制动是磁悬浮列车减速和停车的关键技术。

当列车运行速度较高时,将超导磁体中的电流迅速切断,磁场消失,此时列车就会受到自身运动产生的感应电流的制动作用,从而实现快速减速和停车。

这种制动方式不仅可以实现高效的制动效果,还能够回收制动能量,提高能源利用效率。

综上所述,磁悬浮列车的工作原理是通过磁力悬浮、线圈电流控制和感应电流制动三个方面紧密配合,实现列车的浮起、稳定运行和减速停车。

这种先进的交通工具具有速度快、能效高、环保等优点,被广泛应用于一些特定的城市间交通线路。

磁悬浮列车运行工作原理

磁悬浮列车运行工作原理

磁悬浮列车运行工作原理磁悬浮列车(Maglev train)是一种利用电磁力使列车悬浮并在轨道上运行的交通工具。

相较于传统的轨道交通方式,磁悬浮列车具有更高的运行速度和更低的摩擦阻力,因此被视为未来高速交通的重要发展方向。

本文将介绍磁悬浮列车的运行工作原理。

一、基本工作原理磁悬浮列车的运行主要依靠两种基本原理:磁力和悬浮。

磁力:磁悬浮列车运行时,轨道上嵌有一组电磁体,产生与列车上的磁铁相互作用的磁场。

当电流通过轨道上的电磁体时,会产生磁力,使得列车在轨道上悬浮并运行。

悬浮:磁悬浮列车通过列车底部的磁悬浮体实现悬浮。

磁悬浮体上嵌有一组超导磁体,超导磁体可以在低温下产生强磁场,使列车与轨道之间产生磁力抗衡重力,从而实现悬浮状态。

二、磁悬浮系统组成磁悬浮列车的运行不仅依赖于磁力和悬浮的作用力,还需要其他系统的支持。

1. 引导系统:磁悬浮列车在高速运行过程中需要保持稳定。

引导系统主要通过引导导向轮和引导导向轨道,确保列车沿着预定的轨道行驶。

2. 推进系统:磁悬浮列车的推进系统主要由电力系统和磁力系统组成。

电力系统提供动力,通过电动机驱动磁悬浮列车前进;磁力系统则利用轨道上的电磁体与列车上的磁铁相互作用,产生推进力。

3. 控制系统:磁悬浮列车需要通过控制系统来调节列车运行状态,以确保安全和平稳。

控制系统主要包括列车速度的控制、悬浮力的调节等。

三、工作原理解析磁悬浮列车的工作原理可以分为如下几个步骤:1. 启动阶段:当磁悬浮列车准备启动时,引导系统将列车引导至轨道上的起点。

控制系统通过电力系统提供动力,将列车逐渐加速。

2. 悬浮阶段:当列车加速到一定速度时,悬浮系统开始工作。

超导磁体在低温下产生强磁场,与轨道上的电磁体产生磁力抗衡重力,使列车悬浮在轨道上。

3. 推进阶段:当列车悬浮在轨道上时,推进系统开始工作。

电动机驱动列车前进,并且轨道上的电磁体与列车上的磁铁相互作用,产生推进力,推动列车前进。

4. 运行阶段:磁悬浮列车在轨道上以高速运行,控制系统能够根据需要调节列车速度和悬浮力,以确保运行安全和平稳。

磁悬浮列车的工作原理

磁悬浮列车的工作原理

磁悬浮列车的工作原理
磁悬浮列车是一种基于磁力原理运行的高速交通工具。

它的工作原理主要涉及到磁力和电磁感应。

磁悬浮列车通过在轨道上设置一系列的磁石和电磁线圈来实现悬浮和推动。

车辆的底部封装有磁体,轨道上埋有电磁线圈。

当列车靠近轨道时,电磁线圈中的电流会激发产生磁场。

这个磁场会与列车底部磁体中的磁场相互作用,产生排斥力,从而使列车悬浮在轨道上。

为了保持悬浮状态,列车需要不断感应和调整悬浮高度。

在列车前后部分分别装有传感器和控制器。

传感器会检测列车与轨道的距离,并将信号传输到控制器中。

控制器会根据传感器的信号,调整电磁线圈的电流,以使列车保持稳定的悬浮高度。

在列车的驱动方面,磁悬浮技术采用了线性电机原理。

列车底部的磁体被视为一种悬挂的传动体。

轨道上的线性电机则被视为一种被驱动的传动体。

当电流通过轨道上的线性电机时,会产生电磁力。

这个电磁力会推动列车前进。

通过控制电磁线圈中的电流大小和方向,可以调整列车的速度和方向。

磁悬浮列车的工作原理,主要依靠磁力原理实现了列车的悬浮和推进。

通过精确的控制和调节磁场和电磁力的大小和方向,可以实现高速、平稳的列车运行。

同时,由于列车与轨道之间没有接触,磁悬浮列车具有较低的运动阻力和噪音,能够实现更高的速度和更好的乘坐体验。

磁悬浮列车的基本原理

磁悬浮列车的基本原理

磁悬浮列车的基本原理磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”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.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,并使导轨钢板的吸引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。

通俗的讲就是,在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变为电磁体.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.磁悬浮分2类,其中推斥式的就是日本的,属于高速类型,需要起落架,推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力,使列车悬浮起来.这种磁悬浮列车车厢的两侧,安装有磁场强大的超导电磁铁;吸引式的,就是德意志的,也就是上海目前使用的吸引式的,轨道不存在任何的电磁铁,他是用感应钢板安装在轨道外缘的,车上有电磁铁,使用车载电源吸引感应钢板悬浮和导向,利用直线电机对感应钢板的作用,产生推进,停止和倒退等动力输出.超导磁悬浮列车的原理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.应用准确的定义来说,磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向,实现列车与地面轨道间的无机械接触,再利用线性电机驱动列车运行.根据吸引力和排斥力的基本原理,国际上磁悬浮列车有两个发展方向.一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统--EMS系统,利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理,把列车吸引上来,悬空运行,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;另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统--EDS系统,它使用超导的磁悬浮原理,使车轮和钢轨之间产生排斥力,使列车悬空运行,这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上.这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的,都在把各自的技术推向实用化阶段.估计到下一个世纪,这两种技术路线将依然并存.自1825年世界上第一条标准轨铁路出现以来,随着火车速度的提高,轮子和钢轨之间产生的猛烈冲击引起列车的强烈震动,发出很强的噪音,当火车行驶速度超过每小时300公里时,就很难再提速了.如果能够使火车从铁轨上浮起来,消除了火车车轮与铁轨之间的摩擦, 科学家想到了两种解决方法:一种是气浮法,即使火车向铁轨地面大量喷气而利用其反作用力把火车浮起;另一种是磁浮法,而且会产生很大的噪音,会对环境造成很大的污染,.当今,世界上的磁悬浮列车主要有两种"悬浮"形式,一种是推斥式;,这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环,致使其中产生感应电流,同时产生一个同极性反磁场,静止时,由于没有切割电势与电流,车辆不能产生悬浮,速度达到80公里/小时以上时,将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上,两者之间产生一个强大的磁场,并相互吸引时,我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型. "若即若离",车体与轨道处于一种"若即若离"的状态,磁悬浮间隙约1厘米,因而有"零高度飞行器",具有低噪音,低能耗,无污染,安全舒适和高速高效的特点,由于具有转弯半径小,爬坡能力强等优点,特别适合城市轨道交通.德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车研究的国家, (Magnetically Levitated Trains),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.磁悬浮列车运行原理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,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,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,~500公里,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,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.德国的常导磁悬浮列车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,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态.地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,当作为定子的电枢线圈有电时,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就象电机的"转子",列车可以完全实现非接触的牵引和制动.日本的超导磁悬浮列车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,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,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式,精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行.超导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电,并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而驱动,当列车接近该绕组时,列车超导磁铁的强电磁感应作用将自动地在地面绕组中感生电流,因此在其感应电流和超导磁铁之间产生了电磁力,从而将列车悬起,并经精密传感器检测轨道与列车之间的间隙,与悬浮绕组呈电气连接的导向绕组也将产生电磁导向力,保证了列车在任何速度下都能稳定地处于轨道中心行驶.目前存在的技术问题尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点,但仍然存在一些不足:(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮,导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施,.(2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度,路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高.(3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响.。

磁悬浮列车原理

磁悬浮列车原理

磁悬浮列车原理
磁悬浮列车是一种采用磁力原理运行的交通工具。

它利用电磁力将列车悬浮在轨道上,并通过磁力进行推进和导向,从而实现高速、平稳的运行。

磁悬浮列车的悬浮系统一般使用电磁悬浮技术。

列车底部装有磁悬浮装置,它包括一系列的磁铁和线圈。

列车下方的磁体产生一个向上的磁场,而底部的线圈则产生一个向下的电流。

根据安培定律,这会产生一个向上的磁力,与地面上的轨道磁铁相互作用,使列车悬浮起来。

通过控制线圈中的电流,可以调整悬浮高度。

推进系统使用线性电机。

在列车底部的轨道上,布置有与列车底部磁悬浮装置相互作用的线圈。

当通过线圈通电时,会在列车上产生一个向前的磁场。

根据洛伦兹力定律,这会产生一个向后的推力,推动列车进行前进。

通过控制线圈中的电流,可以调整列车的速度。

导向系统使用永磁轨道和导向翼。

列车底部的永磁轨道可以产生一个稳定的磁场,用于导向列车沿着正确的路径行驶。

同时,列车的侧面还装有可调节的导向翼,用于平衡列车的横向稳定性,确保列车始终保持在轨道上。

总体来说,磁悬浮列车是通过控制磁场和电流的相互作用来实现悬浮、推进和导向的。

它的运行速度快、噪音低、震动小,是一种高效、舒适的交通工具。

在未来,磁悬浮列车有望在城市间高速交通领域发挥更大的作用。

磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车是一种利用磁力原理来悬浮和推动列车的先进交通工具。

它采用了磁力悬浮技术和线性机电技术,可以在轨道上以高速运行,具有较低的磨擦阻力和较高的运行效率。

磁悬浮列车的工作原理可以分为两个主要部份:悬浮系统和推进系统。

1. 悬浮系统:磁悬浮列车的悬浮系统利用磁力原理实现列车的悬浮状态。

在轨道上布置了一系列的永磁体,称为导向磁铁,它们产生一个垂直于轨道的磁场。

列车的底部装有超导磁体,称为悬浮磁体,它们产生一个与导向磁铁相互作用的磁场。

当两者之间的磁场相互作用时,会产生一个向上的力,使列车悬浮在轨道上。

这种悬浮方式被称为吸力悬浮。

此外,磁悬浮列车还采用了控制系统来维持列车的稳定悬浮状态。

控制系统通过感应和测量列车与轨道之间的距离和速度,调整悬浮磁体的电流,以保持列车在合适的高度悬浮,并对列车进行稳定控制。

2. 推进系统:磁悬浮列车的推进系统利用线性机电原理来推动列车前进。

在轨道上布置了一系列的线圈,称为牵引线圈,它们与列车上的线圈相互作用。

当通过牵引线圈通电时,会在列车上产生一个磁场,与轨道上的磁场相互作用,从而产生一个向前的推力。

这种推进方式被称为牵引力推进。

磁悬浮列车的推进系统还包括能量供应系统和控制系统。

能量供应系统通过供电给牵引线圈提供所需的电能,以产生推进力。

控制系统通过调整牵引线圈的电流和频率,控制列车的速度和加速度。

总结:磁悬浮列车通过悬浮系统和推进系统的相互作用,实现了列车的悬浮和推动。

悬浮系统利用磁力原理使列车悬浮在轨道上,而推进系统利用线性机电原理推动列车前进。

这种工作原理使得磁悬浮列车具有较低的能耗、较高的运行效率和较快的速度,成为现代高速交通工具的重要发展方向。

磁悬浮 原理

磁悬浮 原理

磁悬浮原理
磁悬浮是一种基于磁力原理实现的悬浮运输系统。

其原理可以简单描述为利用磁铁和电磁线圈之间的相互作用,产生磁力使列车悬浮在轨道上,并通过电磁线圈的变化来控制列车的运动。

具体而言,磁悬浮系统通常由轨道、导向系统、列车和控制系统组成。

轨道上覆盖有一系列线圈,这些线圈可以通过通电来产生磁场。

而列车上的车体底部则安装有磁铁,可以与轨道上的线圈相互作用。

当电磁线圈通电生成磁场时,磁场会产生一个垂直于轨道的磁力,将列车悬浮在轨道上。

这个磁力也可以通过调节电磁线圈的电流来控制,从而实现列车的悬浮高度的调节。

此外,磁悬浮系统还可以利用线圈的变化产生推动力,使列车运动。

当列车向前移动时,控制系统会调整线圈的电流,使磁力在列车前方增加,同时在列车后方减小,从而推动列车向前移动。

反之,当列车需要减速或停下时,控制系统则相应地调整线圈电流,减小前方磁力,使列车减速或停下。

总的来说,磁悬浮的原理是通过磁力的相互作用来实现列车悬浮和运动的,其中控制系统的精确调节可以使列车实现平稳、高速的运行。

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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。

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,磁悬浮列车连轮子也没有了。

"铁路"上行驶的这种超级列车并没有传统意义上的牵引机车,它运行时并不接触地面,只是在离轨道10厘米的高度"飞行"。

磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年Hermann Kemper先生就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁浮列车的专利。

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。

根据当时轮轨极限速度的理论,科研工作者们认为,轮轨方式运输所能达到的极限速度为每小时350公里左右,要想超越这一速度运行,必须采取不依赖于轮轨的新式运输系统。

这种认识引起许多国家的科研部门的兴趣,但后来都中途放弃,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。

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。

日本超导磁悬浮列车MAGLEV超导磁悬浮列车导轨1. 什么是磁悬浮列车磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向,实现列车与地面轨道间的无机械接触,再利用线性电机驱动列车运行。

虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统,并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点,但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触,因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题,所以它也许会成为人们梦寐以求的理想陆上交通工具。

2. 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。

3. 德国的常导磁悬浮列车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。

常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。

车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,它就象同步直线电动机的长定子绕组。

从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动。

同样,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就象电机的“转子”一样被推动做直线运动。

从而在悬浮状态下,列车可以完全实现非接触的牵引和制动。

4. 日本的超导磁悬浮列车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。

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,正是这种推力推动列车前进。

其原理就象冲浪运动一样,冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。

与冲浪者所面对的难题相同,超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。

为此,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式,精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。

超导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电,并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而驱动,实现非接触性牵引和制动。

但地面导轨两侧的悬浮导向绕组与外部动力电源无关,当列车接近该绕组时,列车超导磁铁的强电磁感应作用将自动地在地面绕组中感生电流,因此在其感应电流和超导磁铁之间产生了电磁力,从而将列车悬起,并经精密传感器检测轨道与列车之间的间隙,使其始终保持100毫米的悬浮间隙。

同时,与悬浮绕组呈电气连接的导向绕组也将产生电磁导向力,保证了列车在任何速度下都能稳定地处于轨道中心行驶。

5. 目前存在的技术问题尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点,但仍然存在一些不足:(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的,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很长时间的运行考验。

(2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。

(3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响。

6. 中国磁悬浮列车的研究状况目前,中国对磁悬浮铁路技术的研究还处于初级阶段。

经过铁科院、西南交大、国防科大、中科院电工所等单位对常导低速磁悬浮列车的悬浮、导向、推进等关键技术的基础性研究,已对低速常导磁悬浮技术有了一定认识,初步掌握了常导低速磁悬浮稳定悬浮的控制技术。

继1994年西南交大成功地进行了4个座位、自重4吨、悬浮高度为8毫米、时速为30公里的磁悬浮列车试验之后,由铁科院主持、长春客车厂、中科院电工所、国防科技大学参加,共同研制的长为6.5米、宽为3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单转向架磁悬浮试验车在铁科院环行试验线的轨距为2米、长36米、设计时速为100公里的室内磁悬浮实验线路上成功地进行了试验,并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定。

6吨单转向架磁悬浮试验车的研制成功,为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础,填补了我国在磁悬浮列车技术领域的空白。

§9.2 磁悬浮列车发展史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。

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