磁悬浮列车的原理及应用_陆一娣
磁悬浮列车的原理
超导磁斥型
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，悬浮间隙较大，一般为 100mm左右，速度可达500km/h以上。
磁悬浮列车的原理
随着超导和高温超导热的出现，推动了超导 磁悬浮列车的研制。这种超导磁悬浮列车利 用超导磁石使车体上浮，通过周期性地变换 磁极方向而获得推进动力。
列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁 流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能 出现几辆列车速度不同或相向而动的现象， 从而排除了列车追尾或相撞的可能。
列车的整个安全系统可以相互检测，自动替 补，这在其它交通工具是不具备的，因而它 是一种高安全度的交通工具。
磁悬浮列车的原理
当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声 只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话， 比汽车驶过的声音还小；
它的磁感应强度非常低，与地球磁场相当， 远低于家用电器。由于它以电为动力，在轨 道沿线不会排放废气，无污染，是一种名副 其实的绿色交通工具。 磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平 地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态 环境造成的破坏。
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车的爬坡能力为100%，而一 般铁路的最高坡度只有40%。
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车的原理（二）
磁悬浮列车采用长定子同步直流电机将 电供至地面线圈，驱动列车高速行驶。 磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统 铁路中的支撑、导向、牵引和制动功能。 列车在运行过程中，与轨道保持一定距 离，处于一种“若即若离”的状态。
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车的种类
磁悬浮列车的原理
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）是一种基于磁力原理运行的高速列车，
它具有极高的运行速度和较低的摩擦阻力。
本文将对磁悬浮列车的工
作原理进行详细的介绍。
磁悬浮列车的工作原理主要包括电磁悬浮和线圈感应两个部分。
一、电磁悬浮
电磁悬浮是磁悬浮列车能够悬浮在轨道上运行的关键技术。
磁悬浮
列车轨道上安装有一系列的电磁铁，而列车的底部则装有与之对应的
永磁体。
当电磁铁通电时，会产生一个垂直向上的磁场，与永磁体产
生排斥力使列车悬浮在轨道上。
通过调整电磁铁的电流大小，可以控
制列车的悬浮高度。
二、线圈感应
线圈感应是磁悬浮列车的驱动原理。
轨道上的线圈由交流电源供电，形成一组交变磁场。
列车底部的线圈则通过感应，产生电流，形成与
轨道上的磁场反向的磁场。
根据洛伦兹力定律，线圈中的电流在磁场
的作用下会受到一个垂直与磁场和电流方向的力，从而驱动列车运行。
这种线圈感应的驱动方式使得磁悬浮列车在运行时没有直接的物理
接触，减小了能量损耗和摩擦阻力。
与传统的轮轨摩擦相比，磁悬浮
列车的运行速度更高，并且具有更好的垂直稳定性。
总结：
磁悬浮列车工作原理包括电磁悬浮和线圈感应两个关键技术。
通过电磁悬浮技术，列车能够悬浮在轨道上，实现与轨道的无接触；而线圈感应技术则实现了列车的驱动。
这种运行方式使得磁悬浮列车具有较高的速度和较低的摩擦阻力，为未来高速交通提供了一种新的解决方案。
（以上内容仅供参考，具体细节可根据实际情况进行补充和调整）。
磁悬浮技术原理及磁悬浮列车工作原理分析及简介
磁悬浮技术原理及磁悬浮列车工作原理分析及简介磁悬浮技术原理及磁悬浮列车工作原理分析及简介发布: 2011-8-19什么是磁悬浮列车？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400什么是磁悬浮列车？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。
上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。
磁悬浮列车技术基础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。
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。
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车利用“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。
磁悬浮列车是怎样运行的？磁悬浮列车是利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。
排斥力使列车悬起来，吸引力让列车开动。
磁悬浮列车车厢上装有超导磁铁，铁路底部安装线圈。
通电后，地面线圈产生的磁场极性与车厢的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”。
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。
磁悬浮列车工作原理
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车是一种基于磁力原理运行的先进高速交通工具，它可以在轨道上悬浮并以高速行驶。
磁悬浮列车的工作原理主要涉及磁力和电力两个方面。
一、磁力原理：磁悬浮列车利用磁力来悬浮和推动列车运行。
具体来说，磁悬浮列车的轨道上布置有一组电磁铁，这些电磁铁产生的磁场与列车上的磁铁相互作用，从而实现列车的悬浮和推动。
1. 悬浮原理：磁悬浮列车的轨道上布置有一组线圈，这些线圈通电后会产生磁场。
列车上的磁铁也会产生磁场。
当列车靠近轨道时，轨道上的线圈会感应到列车上的磁场，并产生一个反向的磁场。
这个反向的磁场会与列车上的磁场相互排斥，从而使列车悬浮在轨道上。
2. 推动原理：磁悬浮列车的轨道上的线圈可以根据列车的运行速度和位置来调整电流。
通过调整电流的大小和方向，可以产生一个与列车运动方向相同的磁场。
这个磁场会与列车上的磁铁相互作用，从而产生一个推动力，推动列车向前运行。
二、电力供给：磁悬浮列车的悬浮和推动都需要电力供给。
列车上的电源通过轨道上的供电系统进行供电，以保证列车的正常运行。
1. 供电系统：磁悬浮列车的供电系统一般采用无接触供电方式。
轨道上的供电系统由一组电源和供电线圈组成。
电源将电能传输到供电线圈中，然后供电线圈将电能传输到列车上的电源系统中。
2. 制动系统：磁悬浮列车的制动系统也是通过电力来实现的。
制动时，列车上的电源系统会改变电流方向，从而改变与轨道上供电线圈的相互作用，产生一个减速的力，从而实现列车的制动。
磁悬浮列车的工作原理使得列车可以在轨道上悬浮并以高速行驶，具有较低的摩擦和空气阻力，因此具有更高的运行速度和更低的能耗。
此外，磁悬浮列车还具有较好的运行稳定性和安全性，可以提供更舒适的乘坐体验。
总结起来，磁悬浮列车的工作原理主要涉及磁力和电力两个方面。
通过轨道上的电磁铁和列车上的磁铁之间的相互作用，实现列车的悬浮和推动。
同时，通过轨道上的供电系统，为列车提供所需的电力。
磁悬浮列车以其高速、低能耗和舒适的特点，被视为未来城市交通的重要发展方向。
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。
磁悬浮列车工作原理
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车（Maglev train）是一种利用磁力悬浮技术进行悬浮和推动的高速列车。
它是一种创新的交通工具，具有超高的速度和平稳的行驶体验。
磁悬浮列车基于磁悬浮原理，通过电磁力将列车悬浮在轨道上，并利用同样的原理推动列车前进。
一、磁悬浮原理和构造磁悬浮列车的悬浮和推动是基于磁力的相互作用。
列车上装有磁铁，而轨道上则铺设有磁力线圈。
当列车通过轨道时，轨道上的磁力线圈会激活，产生一个强大的磁场。
这个磁场会与列车上的磁铁相互作用，产生排斥力，从而悬浮起整个列车。
同时，轨道上的磁力线圈会持续改变磁场的极性，产生一个向前的推动力，推动列车沿轨道行驶。
为了实现磁悬浮列车的悬浮和推动，轨道上的磁力线圈需要与列车上的磁铁进行精确的匹配。
通常，磁悬浮列车采用线圈阵列的形式，轨道上均匀分布多个磁力线圈。
这些线圈之间通过电路连接，可以灵活地控制磁场的生成和改变。
列车上的磁铁则被安装在车体底部，并采用特殊的形状和材料以增强磁力的作用。
二、磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相较于传统的轮轨列车具有许多优势。
首先，磁悬浮列车无轮轴和轨道的直接接触，从而避免了摩擦和磨损，减少了能量损耗和噪音产生。
其次，磁悬浮列车能够实现高速行驶，目前最高时速已超过了600公里。
这得益于悬浮系统的稳定性和轨道上磁力的驱动。
此外，磁悬浮列车行驶过程中感受到的动力和振动均很小，乘坐舒适。
磁悬浮列车还具备对环境友好的特点。
由于无需燃烧化石燃料，不会产生尾气和噪音污染，磁悬浮列车是一种低碳清洁的交通工具，相对环保。
此外，磁悬浮列车的运营成本较低，维护成本相对较低，且可靠性高，具备长期运营的潜力。
三、磁悬浮列车的应用目前，磁悬浮列车已在一些国家和地区投入实际运营。
例如，中国的上海磁浮列车、德国的Transrapid等。
这些磁悬浮列车通常用于城市间或机场之间的高速交通连接，实现了快速、高效的出行。
磁悬浮列车还在不断发展和改进，未来有望应用于更广泛的范围。
电磁悬浮的原理和应用
电磁悬浮的原理和应用1. 什么是电磁悬浮技术？电磁悬浮技术是一种利用磁力将物体悬浮在空中的技术。
它是通过在悬浮体上布置一组电磁铁和一组传感器来实现的。
利用传感器检测悬浮体的位置和姿态，然后根据检测到的信号来控制电磁铁的工作状态，从而实现物体的悬浮。
2. 电磁悬浮的原理电磁悬浮的原理主要是基于磁力的作用。
根据法拉第电磁感应定律，当通过线圈的电流发生变化时，会产生磁场，而当磁场变化时，会产生感应电动势。
利用这一原理，可以通过改变线圈中的电流来控制磁场的变化，进而控制悬浮体的位置和姿态。
3. 电磁悬浮的应用电磁悬浮技术在许多领域都有广泛的应用。
3.1 高速列车电磁悬浮技术被应用于高速列车中，可以大大减小列车与轨道之间的摩擦，从而提高列车的运行速度。
利用电磁悬浮的原理，可以使列车悬浮在轨道上，实现无轮高速行驶。
这种方式具有较低的噪音和较小的能耗，同时也能提供更平滑的乘坐体验。
3.2 磁浮列车磁浮列车是一种利用电磁悬浮技术实现列车悬浮的交通工具。
磁浮列车利用电磁悬浮的原理，通过在轨道上放置线圈，悬浮体内部的磁铁与轨道上的线圈相互作用产生磁力，使列车悬浮在轨道上。
与传统列车相比，磁浮列车具有更高的运行速度、更平稳的行驶以及更低的能耗。
3.3 医疗设备电磁悬浮技术被应用于医疗设备中，例如磁悬浮手术器械。
磁悬浮手术器械可以通过悬浮技术实现无接触悬浮，减小手术切口，降低手术创伤。
同时，由于悬浮器械可以精确控制位置和姿态，医生可以更精确地进行手术操作，提高手术效果。
3.4 工业生产电磁悬浮技术也被应用于工业生产中，例如用于悬浮液体槽的电磁搅拌器。
悬浮液体槽电磁搅拌器可以实现无接触搅拌，避免了传统搅拌器中机械部件的磨损和污染。
同时，由于电磁悬浮技术可以精确控制搅拌器的位置和姿态，可以实现更精确的搅拌效果，提高生产效率和产品质量。
4. 电磁悬浮技术的优势电磁悬浮技术相比传统悬浮技术具有许多优势。
• 4.1 无接触：电磁悬浮技术可以实现无接触悬浮，减小了与悬浮体的物理接触，减小了机械磨损和能量损耗。
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利用磁力原理进行悬浮和推进的高速交通工具。
它与传统的轮轨交通方式相比，具有更高的速度、更低的能耗和更小的噪音。
磁悬浮列车的原理主要包括磁悬浮和推进两个方面。
磁悬浮技术是磁悬浮列车的核心原理之一。
其基本原理是利用同性磁极的排斥作用和异性磁极的吸引作用来实现列车的悬浮。
磁悬浮系统由列车车体上的磁体和轨道上的电磁线圈组成。
当列车车体上的磁体与轨道上的电磁线圈相互作用时，会产生磁力，使列车悬浮在轨道上。
通过控制电磁线圈的电流，可以调整列车与轨道之间的磁力大小，从而实现列车的悬浮高度的变化。
磁悬浮技术的优势在于其减少了与轨道的接触面积，减少了能量损耗和摩擦，从而提高了列车的速度和能效。
此外，磁悬浮系统可以实现列车在轨道上的平稳运行，减少了列车的震动和噪音，提高了乘坐的舒适性。
磁悬浮列车的推进原理主要包括线性电机和电磁感应两种方式。
线性电机是一种将电能直接转化为机械能的装置，通过电磁力将列车推动。
在磁悬浮列车中，列车车体上的电磁线圈与轨道上的磁铁相互作用，产生电磁力，从而推动列车前进。
线性电机推进方式具有高效能、高加速度和高速度的优点，能够实现列车的快速起动和平稳加速。
另一种推进方式是电磁感应。
电磁感应是利用电磁变化产生的感应电流来推动列车。
在磁悬浮列车中，轨道上的电磁线圈被供电时，会产生变化的磁场。
当列车经过时，车体上的电磁线圈会感应到轨道上的磁场变化，并产生感应电流。
这些感应电流会产生反向的磁场，与轨道上的磁场相互作用，从而推动列车前进。
电磁感应推进方式具有简单可靠、无需直接供电和低能耗的优点。
磁悬浮列车是一种利用磁力原理进行悬浮和推进的高速交通工具。
通过磁悬浮技术和推进方式的结合，磁悬浮列车实现了高效能、高速度和低能耗的特点。
磁悬浮列车的发展将为现代交通带来革命性的变化，提高交通效率，改善人们的出行体验。
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基于磁力原理进行悬浮和推进的高速交通工具。
它通过磁力的相互作用实现列车的悬浮和推动，与传统的轮轨接触方式不同，磁悬浮列车可以减少摩擦和能量损耗，从而实现更高的运行速度和更低的能耗。
磁悬浮列车的工作原理主要包括磁悬浮和磁推进两个方面。
1. 磁悬浮原理：磁悬浮列车的悬浮系统采用了磁力的相互排斥原理。
在列车的底部安装了一组磁悬浮装置，通常由超导磁体和磁悬浮导轨组成。
超导磁体通过通电产生强大的磁场，而磁悬浮导轨则具有一定的磁导性。
当超导磁体通电后，产生的磁场与磁悬浮导轨上的磁场相互作用，产生排斥力使列车悬浮起来。
通过控制超导磁体的电流和磁场强度，可以实现列车的悬浮高度的调节。
2. 磁推进原理：磁悬浮列车的推进系统采用了磁力的相互吸引原理。
在列车的底部和轨道上分别安装了线圈和磁铁组成的推进系统。
当列车通过线圈时，线圈中通电产生的磁场与轨道上的磁铁产生相互吸引力，推动列车前进。
通过控制线圈的电流和磁场强度，可以实现列车的推进力的调节。
磁悬浮列车的工作原理可以简单概括为：通过磁悬浮系统实现列车的悬浮，通过磁推进系统实现列车的推进。
整个系统通过精确的控制和反馈机制，可以实现列车的稳定悬浮和高速运行。
磁悬浮列车相比传统的轮轨列车具有许多优势。
首先，磁悬浮列车可以减少摩擦和能量损耗，从而实现更高的运行速度和更低的能耗。
其次，磁悬浮列车的悬浮和推进系统采用了非接触式的设计，减少了噪音和振动，提高了乘坐舒适度。
此外，磁悬浮列车还具有较强的适应性，可以在各种地形和复杂环境下运行。
目前，磁悬浮列车已经在一些国家和地区得到了广泛应用。
例如，中国的上海磁浮列车已经成为上海市内的一种快速交通工具，最高时速可达到430公里。
日本的JR磁浮列车也在东京和长崎等地投入使用。
磁悬浮列车的发展前景非常广阔，可以应用于城市交通、高速铁路等领域，为人们提供更快速、高效、环保的出行方式。
总结：磁悬浮列车是一种基于磁力原理进行悬浮和推进的高速交通工具。
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21卷第6期 (总126期) · 43 · 磁悬浮列车的原理及应用 陆一娣 众所周知，传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力，车轮和钢轨之间的相互作用作为运行导向，由铁路线路承受压力，借助于车轮沿着钢轨滚动前进的。而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的“同性相斥、异性相吸”的特性将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直线电机将电能直接转换成推进力，来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。与传统铁路相比，磁悬浮列车有以下优点。 适于高速运行 磁悬浮列车最大特点在于它没有通常的轮轨系统，由于消除了与轮轨之间的接触，不存在由于轮轨摩擦及黏着所造成的诸如极限速度等影响列车运行的问题，速度可达500 km/h以上。 稳定安全 列车运行平稳，能提高旅客舒适度，由于磁悬浮系统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故，提高了列车运行的安全性和可靠性。 污染小，易维护 磁悬浮列车在运行中既不产生机械噪声，也不排放任何废气、废物，对周边环境的污染极小，有利于环境保护，加上磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦组件，可以省去大量维修工作和维修费用。 效率高 能充分利用能源、获得较高的运输效率。另外，磁悬浮列车可以实现全自动化控制，因此将成为未来最具有竞争力的一种交通工具。 磁悬浮列车的发展史 磁悬浮列车是大约二百年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸汽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来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50千米。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204千米，到1979年12月又进一步提高到517千米。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411千米。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18.4千米长的试验线已于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400千米。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31.5千米的试验线，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300千米，1984年又进一步增至400千米。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11年之后被宣布停止营业，其运送旅客的任务由机场班车所取代。 · 44 · 现代物理知识
磁悬浮列车的分类 （1）按电磁铁种类 磁悬浮列车根据所采用的电磁铁种类可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。 常导吸引型 常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，在一般情况下，其悬浮间隙大小在10 mm左右，这种磁悬浮列车的运行速度通常在300~500 km/h范围内，适合于城际及市郊的交通运输。 超导排斥型 超导排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，其悬浮间隙大小一般在100 mm左右，这种磁悬浮列车低速时并不悬浮，当速度达到100 km/h时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1 000 km/h，当然其建造技术和成本要比常导吸引型磁悬浮列车高得多。 （2）按悬浮方式 磁悬浮列车按悬浮方式有电磁吸引式悬浮(electromagnetic suspen-sion，EMS)和永磁力悬浮(permanent repulsivesuspension，PRS)及感应斥力悬浮(electrody-namics suspension，EDS)。 EMS 该方式利用导磁材料与电磁铁之间的吸引力，绝大部分悬浮采用此方式。 PRS 这是一种最简单的方案，利用永久磁铁同极间的斥力，一般产生斥力为0.1 MPa。其缺点为横向位移的不稳定因素。 EDS 依靠励磁线圈和短路线圈的相对运动得到斥力，所以列车要有足够的速度才能悬浮起来，大约为100 km/h，它不适用于低速。 （3）按列车的驱动方式 长转子、短定子异步直线电机驱动 这种电机的“定子”安装在车辆的底部，“转子”线圈安装在轨道上。它适合于低速运行。 长定子、短转子同步直线电机驱动 此方式是将电机的“转子”线圈装在车辆上，“定子”线圈装在轨道上。它适合于高速运行。 磁悬浮列车的原理 （1） 悬浮原理 磁浮有3个基本原理。第一个原理是当靠近金属的磁场改变，金属上的电子会移动，并且产生电流。第二个原理就是电流的磁效应。当电流在电线
或一块金属中流动时，会产生磁场。通电的线圈就成了一块磁铁。磁浮的第三个原理我们就再熟悉不过了，磁铁间会彼此作用，同极性相斥，异极性相吸。现在看看磁浮是如何作用的：磁铁从一块金属的上方经过，金属上的电子因磁场改变而开始移动（原理一）。电子形成回路，所以接着也产生了本身的磁场（原理二）。图1以最简单的方式来表达这个过程，移动中的磁铁使金属中出现一块假想的磁铁。这块假想磁铁具有方向性，因是同极性相对，因此会对原有的磁铁产生斥力。也就是说，如果原有的磁铁是北极在下，假想磁铁则是北极在上；反之亦然。因为磁铁的同极相斥（原理三），让磁铁在一块金属上方移动，结果会对移动中的磁铁产生一股往上推动的力量。如果磁铁移动得足够快，这个力量会大得足以克服向下的重力，举起移动中的磁铁。所以当磁铁移动时，会使得自己浮在金属上方，并靠着本身电子移动产生的力量保持浮力。这个过程就是所谓的磁浮，这个原理可以适用在列车上。如图2，如果在列车的地板上安装一些磁铁，列车一开动（例如，可以收起的充气胎），就可产生向上的力量。这个时候，列车就像飞机在跑道上加速准备起飞。当向上的力量足够时，就可使得列车离开地面，浮在金属导轨之上。事实上，列车经过特别的设计，使得车厢在离地面10~150mm处。这样列车就可以飞速前进了。从以上的讨论可以发现磁浮列车的第一个优点。因为没有轮子和铁轨，它就没有轮轨间的摩擦力所造成的能量损失。如此一来，就少了一个传统列车的主要能量损耗来源。理论上，就只剩下风阻会影响列车的行车速度了。如果观察一下列车是怎样行进的，就可以发现磁浮列车的第二个优点。虽然同极性会相斥（用以产生浮力），但异性可以相吸。磁浮列车就是运用这个原理前进的。当列车下方导轨因电子运动而产生浮力的同时，两侧导轨的线路开始通电，产生另一组比列车稍前的磁铁。经过特殊安排，导轨上的南极会靠近列车上的磁北极。由于这股吸力，列车得以往前移动。通过调整导轨两侧的电流，得以让这股吸引磁力恰好落在列车前方。事实上，列车是陷在所谓的磁波或磁场之中。可以想象导轨两侧移动的磁铁产生一股波浪，列车就像骑在这浪头的冲浪者一样（图3）。 下面介绍常导磁吸式（EMS）和超导磁斥式（EDS）列车的具体运行原理。 21卷第6期 (总126期) · 45 ·
图1 悬浮原理 图2 磁浮列车
图3 磁浮列车周围的磁波 常导磁吸式(EMS) 利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起，见图4所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳，使直线电机有较高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，使磁场保持稳定的强度和悬浮力，使车体与导轨之间保持大约10 mm的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮，对控制系统的要求也可以稍低一些。 超导磁斥式(EDS) 此种形式在车辆底部安装超导磁体（放在液态氦储存槽内），在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列车运行时，给车上线圈(超导磁体)通电流，产生强磁场，地上线圈(铝环)与之相切割，在铝环内产生感应电流。感应电流产生的磁场
与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。因此，超导磁斥式就是利用置于车辆上的超导磁体与铺设在轨道上的无源线圈之间的相对运动，来产生悬浮力将车体抬起来的。如图5所示。
图4 常导吸引式磁悬浮原理图 图5 超导磁斥式磁悬浮原理图 由于超导磁体的电阻为零，在运行中几乎不消耗能量，而且磁场强度很大。在超导体和导轨之间产生的强大排斥力，可使车辆浮起。当车辆向下位移时，超导磁体与悬浮线圈的间距减小电流增大，使悬浮力增加，又使车辆自动恢复到原来的悬浮位置。这个间隙与速度的大小有关，一般到100km/h时车体才能悬浮。因此，必须在车辆上装设机械辅助支承装置，如辅助支持轮及相应的弹簧支承，以保证列车安全可靠地着地。控制系统应能实现起动和停车的精确控制。