磁悬浮列车的工作原理及技术经济特性

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悬浮磁列车知识点总结

悬浮磁列车知识点总结

悬浮磁列车知识点总结一、悬浮磁悬浮列车的发展历史悬浮磁悬浮列车的发展历史可以追溯到20世纪60年代,当时研究人员开始尝试利用电磁力将列车悬浮在轨道上,并通过电磁力推进列车运行。

1971年,德国工程师Hermann Kemper首次提出磁悬浮列车的概念,从而开启了磁悬浮列车的研发之路。

随后,日本、中国、法国等国家也相继开展了悬浮磁悬浮列车的研究工作,推动了磁悬浮列车的发展。

二、悬浮磁悬浮列车的工作原理悬浮磁悬浮列车采用磁力悬浮和线性感应推进技术,其工作原理主要包括以下几个方面:1. 磁悬浮技术:悬浮磁悬浮列车利用强磁场将列车悬浮在轨道上,实现对列车的悬浮支撑。

通常采用超导磁体或电磁悬浮系统产生磁场,通过磁场与轨道上的导向磁铁相互作用,从而产生稳定的悬浮力,使列车浮在轨道上。

2. 线性感应推进技术:悬浮磁悬浮列车利用线圈在磁场中运动时所产生的感应电流,通过电磁力推动列车运行。

一般情况下,轨道上安装有线圈,列车上则装有永磁体或电磁体,当列车在轨道上运行时,通过与轨道上的线圈相互作用,产生感应电流,并产生电磁力,推动列车运行。

三、悬浮磁悬浮列车的分类根据悬浮方式和推进方式的不同,悬浮磁悬浮列车可以分为多种类型,主要包括以下几种:1. 永磁悬浮列车:永磁悬浮列车采用永磁体和轨道上的导向磁铁相互作用,实现悬浮和推进。

由于永磁体具有常态磁化特性,因此可以在不接通电源的情况下产生磁场,从而实现悬浮和推进。

2. 电磁悬浮列车:电磁悬浮列车采用电磁体产生磁场,与轨道上的导向磁铁相互作用,实现悬浮和推进。

相比永磁悬浮列车,电磁悬浮列车可以通过控制电流来调节磁场强度,实现悬浮高度的调节。

3. 线圈推进式磁悬浮列车:线圈推进式磁悬浮列车采用列车上的线圈在轨道上的线圈产生感应电流,从而产生电磁力,推动列车运行。

这种类型的磁悬浮列车推进效率高,运行速度快。

四、悬浮磁悬浮列车的优点悬浮磁悬浮列车相对于传统的轮轨列车具有许多优点,主要包括以下几个方面:1. 运行速度高:悬浮磁悬浮列车采用磁力悬浮和线性感应推进技术,可以实现高速运行,其运行速度可达到每小时500公里以上。

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(Maglev train)是一种基于磁悬浮原理运行的高速列车。

它通过磁力驱动和悬浮技术,使列车在轨道上悬浮并以高速运行。

磁悬浮列车的工作原理主要包括磁悬浮悬浮原理和磁悬浮推进原理。

1. 磁悬浮悬浮原理:磁悬浮列车通过磁力使列车车体悬浮在轨道上,消除了与轨道的接触摩擦,从而减小了能量损失和噪音。

磁悬浮悬浮原理主要包括电磁悬浮和永磁悬浮两种方式。

- 电磁悬浮:磁悬浮列车的轨道上布置了一系列的线圈,称为轨道电磁铁。

车体下方的车身装置也包含有线圈,称为车体电磁铁。

当轨道电磁铁通电时,产生的磁场与车体电磁铁产生相互作用,产生电磁力,使列车悬浮在轨道上。

- 永磁悬浮:磁悬浮列车的轨道上布置了一系列的永磁体,称为轨道永磁体。

车体下方的车身装置也包含有永磁体,称为车体永磁体。

由于相同极性的磁体互相排斥,轨道永磁体和车体永磁体之间产生的磁力使列车悬浮在轨道上。

2. 磁悬浮推进原理:磁悬浮列车通过磁力推动列车在轨道上高速行驶。

磁悬浮推进原理主要包括线圈电流和磁场相互作用以及电动机推进两种方式。

- 线圈电流和磁场相互作用:轨道电磁铁通电时产生的磁场与车体电磁铁产生相互作用,产生推力,推动列车在轨道上运行。

通过改变轨道电磁铁的电流大小和方向,可以控制列车的速度和方向。

- 电动机推进:磁悬浮列车的车体装有电动机,电动机通过轮轴带动车轮转动,从而推动列车在轨道上运行。

电动机的能量来源可以是电池、电网或其他形式的能源。

磁悬浮列车的工作原理使得列车悬浮在轨道上,减小了接触摩擦,从而降低了能量损失和噪音。

磁悬浮列车具有高速、平稳、安全等优点,被认为是未来城市交通发展的重要方向。

目前,世界上已经有一些磁悬浮列车项目投入运营,如中国的上海磁浮列车和日本的JR磁浮列车。

需要注意的是,磁悬浮列车的建设和运营需要解决一系列的技术、经济和环境等问题。

例如,轨道的建设需要具备高精度和高稳定性,电磁系统的设计需要考虑电流和磁场的控制,车体的设计需要具备良好的悬浮和推进性能。

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近年来越来越受到关注和研发的高速交通工具。

它与传统的轮轨列车相比,具有更高的运行速度和更低的摩擦阻力。

磁悬浮列车的运行原理基于磁悬浮技术和磁力驱动技术,下面将介绍其工作原理和相关应用。

1. 磁悬浮技术磁悬浮技术是磁悬浮列车实现高速运行的关键。

它通过利用大型电磁系统来产生强大的磁场,使列车浮在轨道上。

磁悬浮技术主要包括电磁悬浮和永磁悬浮两种。

1.1 电磁悬浮电磁悬浮是通过在列车和轨道之间生成电磁力来支撑列车的运行。

列车上的电磁体和轨道上的电磁体之间通以电流,产生磁场相互作用。

这个磁场相互作用会产生电磁力,使列车悬浮在轨道上。

同时,根据列车的位置和速度,系统可以调整电磁力的大小和方向,从而控制列车的运行和悬浮高度。

1.2 永磁悬浮永磁悬浮技术是利用永磁体的吸引和排斥效应来实现列车的悬浮。

列车上的永磁体与轨道上的永磁体之间产生磁场相互作用,使列车悬浮在轨道上。

与电磁悬浮不同的是,永磁悬浮不需要通以电流,因此能够减少能耗和系统复杂性。

2. 磁力驱动技术磁力驱动技术是实现磁悬浮列车运动的关键。

它利用磁力对列车进行牵引和推动,从而使列车沿轨道高速行驶。

2.1 线性同步电动机线性同步电动机是磁悬浮列车常用的驱动技术之一。

它由列车上的线圈和轨道上的电磁铁组成。

当列车通过电磁铁时,电磁铁会根据列车的位置和速度产生相应的磁场,这个磁场会相互作用产生电流,并转化为机械动力,从而推动列车运行。

2.2 电磁感应推进电磁感应推进是另一种常用的磁力驱动技术。

它利用列车和轨道之间的磁场相互作用来产生感应电流,从而推动列车运行。

当列车通过轨道上的磁场时,产生的感应电流会产生磁场,与轨道上的磁场相互作用,形成斥力或吸力,从而推动列车前进。

3. 应用与展望磁悬浮列车作为一种高速交通工具,具有许多优点和广阔的应用前景。

它的高速和低摩擦特性使其成为城市间快速通勤的理想选择,同时也适用于机场、地铁等城市交通场景。

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)是一种通过磁力浮起和推动来进行运行的现代化交通工具。

与传统的轮轨列车相比,磁悬浮列车采用全新的运行原理,具有更高的速度、更低的摩擦和更大的耐久性。

本文将解析磁悬浮列车运行的工作原理,并阐述其优势。

一、磁悬浮技术磁悬浮技术是磁悬浮列车能够浮起和推动的基础。

其核心是超导磁体和线圈的相互作用。

在磁悬浮轨道上,铺设有一系列的线圈,被称为导向磁体。

磁悬浮车厢内则搭载了超导磁体,被称为浮动磁体。

当超导磁体和导向磁体之间产生电磁吸引力时,列车便能够在轨道上浮起。

二、浮起和推动磁悬浮列车的浮起和推动过程可以分为三个阶段:浮起、加速和维持运行。

在开始运行时,超导磁体内通电,产生的电流会在导向磁体中诱导出电磁场。

由于电磁场相互作用,导向磁体会产生一个向上的力,将车厢浮离地面,实现浮起。

随着浮起的完成,列车进入加速阶段。

该阶段是通过改变超导磁体的磁场强度来实现的。

当电流改变时,超导磁体产生的磁场也随之改变,从而改变了列车周围的磁场分布。

根据洛伦兹力的作用原理,这种磁场变化会推动列车向前加速。

在列车达到期望的速度后,进入维持运行阶段。

维持运行的关键是保持超导磁体的电流,以及确保磁场的稳定性。

通过恒定的电流和精确控制的磁场,列车可以保持在悬浮状态,并保持稳定的运动。

三、磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相对于传统轮轨列车具有许多优势。

首先,由于磁悬浮列车实现了真正的浮起,没有与轨道的接触,因此摩擦损耗非常小。

这使得列车能够以更高的速度运行,最高时速可以达到600公里以上。

其次,磁悬浮列车的运行非常平稳,几乎没有颠簸和噪音。

这对于乘客来说是一个很大的优势,提供了更加舒适的乘坐体验。

此外,磁悬浮列车具有更高的安全性。

由于不接触轨道,不存在脱轨的危险。

同时,磁悬浮列车还能够通过控制磁场的力度来调整运行速度,增加了运行的可控性和安全性。

最后,磁悬浮列车的环保性也值得一提。

由于没有燃烧物质的排放,磁悬浮列车减少了环境污染。

磁悬浮列车的原理及其应用

磁悬浮列车的原理及其应用

磁悬浮列车的原理及其应用随着世界科技的不断发展,交通工具的发展也越来越快。

在这些交通工具中,磁悬浮列车是一种非常独特的交通工具。

磁悬浮列车的原理利用了磁力学的基本原理,而它的应用也在市场上越来越广泛。

第一部分:磁悬浮列车的原理磁悬浮列车的基本原理是利用相同磁性的极性互斥的特性来使列车浮起,利用反相磁性的极性互斥的特性来使列车运动。

磁悬浮列车利用了电磁力和电动机的原理,通过电场产生电磁场,利用电动机将电能转换为机械能,使列车在磁场的作用下运动。

磁悬浮列车的主要部件包括:磁浮系统、牵引系统、导引系统、控制系统和人机交互系统。

其中,磁浮系统是磁悬浮列车的核心部分,它由定子和浮子组成。

定子上有一系列的电磁线圈,浮子中心有一个通过超导材料制成的电磁线圈,当电流通过这些电磁线圈时,它们会互相排斥产生磁场,使得浮子悬浮在定子上。

当列车运动时,导引系统会引导列车前进,牵引系统会施加力使列车前进。

第二部分:磁悬浮列车的应用随着经济的发展和城市化的进程,交通拥堵和环保问题越来越受到大家的关注。

因此,磁悬浮列车作为一种无污染、高效、高速的交通工具,具有广阔的市场前景。

在公共交通领域,磁悬浮列车可以替代地铁、轻轨等传统交通工具。

它具有更高的速度和更大的运能,并且不受道路条件的限制,可以沿着既定路线进行无缝对接的运营。

在旅游领域,磁悬浮列车可以作为旅游景点的一种新亮点,吸引更多游客。

在国防领域,磁悬浮列车的高速度和无声无息的特点使得它成为了一种理想的作战工具。

第三部分:磁悬浮列车的发展前景磁悬浮列车发展前景广阔,未来发展方向主要体现在以下方面:1.技术创新磁悬浮列车技术创新是未来发展的主要方向。

技术的提高使得列车速度和运能不断提高,安全性和舒适性也得到了保障。

未来,磁悬浮列车将会在自动驾驶、人机交互等方面得到不断改进,成为更加智能化的交通工具。

2.市场逐渐扩大近年来,磁悬浮列车市场逐渐扩大。

中国磁悬浮列车的发展速度很快,已经建成了上海磁悬浮列车。

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。

磁悬浮列车运作的原理与技术

磁悬浮列车运作的原理与技术

磁悬浮列车运作的原理与技术磁悬浮列车,也被称为磁浮列车,是一种运用磁悬浮技术实现悬浮和自由运动的列车系统。

它可以在列车本身受到的摩擦力非常小的情况下高速运行,极大地提升了列车的运行速度和效率,成为了现代化高速交通的代表。

在本文中,我们将会探讨磁悬浮列车的运作原理和技术。

一、基础理论磁悬浮列车的运行原理基于两个重要的物理现象:磁性和浮力。

磁性是指物体由于自身局部电荷的排布而产生的吸引或排斥力。

这种现象广泛存在于物质世界中,且其力量通常很强。

浮力则是指物体受到上方介质的推力而悬浮在空中的力量。

把这两种现象结合起来,我们就可以设计一种令车辆悬浮于轨道上的磁力系统。

当车辆它处于轨道上并被电磁吸引时,车辆就会悬浮在轨道上方,形成一种稳定的平衡状态。

为此,磁悬浮列车使用了磁悬浮技术和电磁感应技术两种技术。

二、磁悬浮技术磁悬浮技术是磁悬浮列车最基础的技术。

这一技术主要基于电磁学原理,设定了指定方向的磁场,并在轨道上施加交变电流。

这种电流会在车体表面产生一个值得注意的变化,激活了车体表面上的磁性力,实现了车辆悬浮的状态。

磁悬浮技术也包含了电气、机械和控制技术。

它具有高精度、高速度、高效率和自动化等特点,既能保证车辆的稳定性和平滑性又能降低轨道的磨损和噪音。

三、电磁感应技术磁悬浮列车的运行原理还涉及到电磁感应技术。

这一技术可以通过在车体和轨道之间放置电磁感应线圈,并通过交变电场产生电场感应,进而通过电磁力产生电磁悬浮的效果。

此外,电磁感应还可以实现制动和加速的效果。

通过加速和减速装置,可以控制车辆的运行速度并且精确地控制车辆的位置。

四、运行的优点自磁悬浮列车出现以来,它的高速运行、安全性和经济效益等优势便广受关注。

高速运行是磁悬浮列车最重要的优势。

由于车体悬浮、运动时摩擦力很小,可以达到极高的速度,且经过专门设计的车体和轨道结构可达到与高铁相当的高速度。

此外,磁悬浮列车的运行平稳,安全性高,对环境污染也很少,因此受到了广泛的青睐。

磁悬浮列车的工作原理及技术经济特性

磁悬浮列车的工作原理及技术经济特性

磁悬浮机车及技术经济特性魏庆朝,冯雅薇(北京交通大学土木建筑工程学院翃北京 100044)施翃翃(北京城建设计研究总院北京 100037)摘要:直线电机已开始在磁悬浮铁路、城市轨道交通中应用。

介绍了直线电机的分类、3种典型的磁悬浮铁路和直线电机驱动的轮轨交通,对上述交通方式的技术经济特征进行了对比,总结了上述交通方式的适用范围。

关键词:直线电机;磁悬浮;城市轨道交通;适用范围The Modes and features of the Transit Systems Driven by Linear MotorWEI Qingchao1, FENG Yawei1, SHI Hong1,2(1. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University2. Beijing Urban Engineering Design & Research Institute.) Abstract: Linear motor has been successfully used in Meglev transit system and rapid rail transit system for years. The transit systems driven by linear motor are classified as Maglev system and wheel-rail system. The typical Maglev system includes Japanese MLX system, German TransRapid system and Japanese HSST system. The technical and economic features of these systems are compared and the suitable application fields of these systems are summarized in the paper.Keywords: linear motor; Maglev; urban rapid rail transit; suitable application fields1、引言从1825年世界第一条铁路出现算起,轨道交通已有近180年的历史。

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磁悬浮机车及技术经济特性魏庆朝,冯雅薇(北京交通大学土木建筑工程学院翃北京 100044)施翃翃(北京城建设计研究总院北京 100037)摘要:直线电机已开始在磁悬浮铁路、城市轨道交通中应用。

介绍了直线电机的分类、3种典型的磁悬浮铁路和直线电机驱动的轮轨交通,对上述交通方式的技术经济特征进行了对比,总结了上述交通方式的适用范围。

关键词:直线电机;磁悬浮;城市轨道交通;适用范围The Modes and features of the Transit Systems Driven by Linear MotorWEI Qingchao1, FENG Yawei1, SHI Hong1,2(1. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University2. Beijing Urban Engineering Design & Research Institute.) Abstract: Linear motor has been successfully used in Meglev transit system and rapid rail transit system for years. The transit systems driven by linear motor are classified as Maglev system and wheel-rail system. The typical Maglev system includes Japanese MLX system, German TransRapid system and Japanese HSST system. The technical and economic features of these systems are compared and the suitable application fields of these systems are summarized in the paper.Keywords: linear motor; Maglev; urban rapid rail transit; suitable application fields1、引言从1825年世界第一条铁路出现算起,轨道交通已有近180年的历史。

特别是上个世纪中叶以来,随着科技的进步,轨道交通运输方式不仅在诸如速度、密度、重量等性能方面有了很大提高,而且轨道交通方式本身也发生了巨大的变革。

快速轨道交通有地铁、轻轨、单轨等多种方式。

牵引方式历经蒸汽牵引、内燃牵引、电力牵引等阶段,目前在世界范围内又发展出直线电机牵引的交通方式,包括磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。

该交通方式目前正在迅速发展,将来会成为本世纪的主要交通方式之一。

本文介绍以直线电机作为牵引方式的新型客运交通方式,主要包括技术原理和技术经济分析,最后对我国发展轨道交通系统提出发展建议。

2. 直线电机及分类2.1 直线电机原理传统的轮轨接触式铁路,车辆所获得的牵引力(或称驱动力)、导向力和支承力均依靠轮轨相互作用获得,电传动内燃机车或电力机车的牵引动力来自于传统的旋转电机。

直线电机交通系统不使用传统的旋转电机而使用直线电机(liner motor)来获得牵引动力。

可以想象将传统的旋转电机从转子中心向一侧切开并且展直,这样旋转电机则变为直线电机。

或者认为直线电机是半径无限大的旋转电机。

这时定子中的旋转磁场将变为直线移动磁场,车辆将随着直线电机磁场的移动而向前运动。

2.2直线电机分类直线电机可以根据磁场是否同步、定子长度及驱动方式等因素进行分类。

2.2.1 按直线电机定子长度划分根据定子长度的不同,直线电机可以划分为长定子直线电机和短定子直线电机。

长定子直线电机的定子(初级线圈)设置在导轨上,其定子绕组可以在导轨上无限长地铺设,故称为“长定子”。

长定子直线电机通常用在高速及超高速磁悬浮铁路中,应用在长大干线及城际铁路领域。

短定子直线电机的定子设置在车辆上。

由于其长度受列车长度的限制,故称为“短定子”。

短定子直线电机通常用在中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交通中,用在城市轨道交通领域。

2.2.2 按直线电机的磁场是否同步划分导轨磁场与车辆磁场可以同步运行,也可以不同步运行。

据此可以将直线电机划分为直线同步电机和直线感应电机两大类型。

直线同步电机LSM(Liner Synchronous Motor)一般采用长定子技术,定子线圈(初级线圈)安装在导轨上,而转子线圈(次级线圈)安装在车辆上。

导轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行,控制定子磁场的移动速度就可以准确控制列车的运行速度。

高速、超高速磁悬浮铁路一般使用该种长定子直线同步电机。

德国的运捷TR和日本的MLX系统均使用这种直线同步电机。

其原理见图1。

图1 长定子直线同步电机原理图直线感应电机LIM(Liner Induction Motor) 一般采用短定子技术,与LSM正好相反,定子线圈(初级线圈)安装在车辆上,而转子部分则安装在导轨上。

转子磁场与定子磁场不同步运行,故也称为直线异步电机。

中低速磁悬浮铁路(如HSST)及直线电机轮轨交通一般使用该种电机。

其原理见图2。

图2. 短定子直线感应电机原理图2.2.3 按驱动方式划分列车的运行工况(牵引、惰行、制动)及运行速度完全由定子绕组中的移动磁场控制。

按照直线电机的初级线圈(定子线圈)的安设位置不同,直线电机牵引的轨道交通可以划分为导轨驱动和车辆驱动两种类型。

导轨驱动也称为路轨驱动或地面驱动,采用长定子直线同步电机LSM。

直线电机的初级线圈(定子线圈)设置在导轨上,采用长定子同步驱动技术。

其列车的运行工况及运行速度由地面控制中心控制,列车司机不能直接控制。

导轨驱动技术一般用于长大干线铁路或城际轨道交通。

德国的运捷TR和日本的MLX系统均使用这种驱动技术。

列车驱动技术采用短定子直线感应电机LIM。

直线电机的初级线圈(定子线圈)设置在车辆上,其列车的运行工况及运行速度由列车司机控制,故称为列车驱动。

列车驱动技术一般用于城市轨道交通,用于中低速磁悬浮铁路(如HSST)及轮轨直线电机铁路。

3.直线电机交通模式直线电机交通主要包括磁悬浮铁路和直线电机牵引的轮轨交通两种类型。

磁悬浮铁路的典型模式包括日本的超导超高速磁悬浮MLX、德国的常导超高速磁悬浮“运捷”TR和日本中低速磁悬浮HSST。

3.1 德国常导磁悬浮TR系统德国常导磁悬浮TR系统采用了长定子直线同步电机(LSM)驱动,悬浮和导向采用电磁悬浮EMS原理,利用在车体底部的可控悬浮电磁铁和安装在导轨底面的铁磁反应轨(定子部件)之间的吸引力使列车浮起,导向磁铁从侧面使车辆与轨道保持一定的侧向距离,保持运行轨迹(图3)。

高度可靠的电磁控制系统保证列车与轨道之间的平均悬浮间隙保持在10mm,两边横向气隙均为8~10mm。

3.2 日本超导磁悬浮MLX系统日本超导磁悬浮MLX系统采用了长定子直线同步电机(LSM)驱动,见图4。

在导轨侧壁安装有悬浮及导向绕组。

当车辆高速通过时,车辆上的超导磁场会在导轨侧壁的悬浮绕组中产生感应电流和感应磁场,控制每组悬浮绕组上侧的磁场极性与车辆超导磁场的极性相反从而产生引力、下侧极性与超导磁场极性相同产生斥力,使得车辆悬浮起来,悬浮高度为100mm。

如果车辆在平面上远离了导轨的中心位置,系统会自动在导轨每侧的悬浮绕组中产生磁场,并且使得偏离侧的地面磁场与车体的超导磁场产生吸引力,靠近侧的地面磁场与车体磁场产生排斥力,从而保持车体不偏离导轨的中心位置(如图5所示)。

2002年6月在山梨试验线新投入试验运行的MLX01-901试验车见图6,该试验车最近创造了580km/h的列车最高试验速度。

3.3 日本中低速磁悬浮HSST系统中低速磁悬浮系统以日本的HSST为代表,主要应用于速度较低的城市轨道交通和机场铁路。

日本HSST为地面交通系统,采用列车驱动方式,电机为短定子直线感应电机(LIM)。

电机的初级线圈(定子)安装在车辆上,转子(或称次级线圈)沿列车前进方向展开设置在轨道上,见图2。

在悬浮原理方面,HSST系统与德国TR相似,不同之处在于HSST系统将导向力与悬浮力合二为一。

我国的磁悬浮铁路研究目前大都侧重于中低速范围,并且大都参照HSST技术研制。

将来用于名古屋东部丘陵线的车辆及轨道见图7。

图7. HSST车辆及轨道3.4 直线电机轮轨交通系统如前所述,磁悬浮铁路与传统轮轨铁路在驱动、支承(悬浮)和导向三方面的原理和所采用技术完全不同。

在轨道交通体系中,直线电机轮轨交通系统是一种新型的介于上述二者之间的轨道交通形式。

该种轨道交通利用车轮起支承、导向作用,这与传统轮轨系统相似。

但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线感应电机(LIM)驱动,工作原理与HSST系统直线电机原理基本相同(见图2)。

当初级线圈通以三相交流电时,由于感应而产生电磁力,直接驱动车辆前进,改变磁场移动方向,车辆运动的方向也随之改变。

车辆平稳运行时,定子与感应轨之间的间隙一般保持在10mm左右。

该系统原理见图8,车辆见图9。

迄今为止,该系统已经在4个国家的9个城市建成,总里程已超过180km。

见表1。

表1 直线电机轮轨交通系统应用情况统计表另外日本福冈地铁3号线将于2006建成,韩国、美国华盛顿、法国巴黎等国家和城市有可能建设,我国广州地铁4、5号线已决定采用该系统,首都机场线也在研究采用该系统。

4. 技术经济比较4.1 德、日高速磁浮铁路比较德国常导超高速磁悬浮铁路TR与日本超导超高速磁悬浮铁路MLX 系统的主要技术性能方面的比较见表2。

表2 德日磁浮系统主要技术特点比较综合对比分析日本电动悬浮MLX与德国电磁悬浮TR系统在技术、经济、环境三方面的性能,可以得出如下结论。

1、MLX系统造价高、超导技术难度大;TR系统造价相对较低,虽然控制系统复杂、精确,但技术相对成熟,大部分零部件具有通用性,市场供应方便。

2、MLX系统车辆悬浮气隙较大,对轨面平整度要求较低、抗震性能好、速度快并且还有进一步提高速度的可能性,它还具有低速时不能悬浮的特点,因此更适合于大运量、长距离、更高速度的客运。

3、从经济和效率来看,在450km/h以上速度运行时,日本MLX系统优于德国TR系统;在300—450km/h的速度范围内运行时,TR系统比较优越;300km/h以下速度时,采用轮轨高速可能更好。

4.2 磁悬浮铁路与轮轨高速铁路比较近年来,高速铁路发展迅猛,高速列车试验速度已经达到515.3km/h,实际运营速度也达到250~300km/h。

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