磁悬浮铁路
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技攻关计划。 – 1994年西南交大研制4t载人磁悬浮列车。 – 1995年国防科大研制6t载人磁悬浮列车。 – 2001年长春客车厂生成我国第1辆磁悬浮列车；世界上
第1台高温超导磁悬浮载人实验车“世纪号” 通过验收。 – 2001年3月，上海磁悬浮项目正式开工建设。
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
推力
常导吸引型（EMS）
超导排斥型（EDS）
10mm左右，控制不稳定
100mm以上，控制稳定
能耗较小
励磁绕组极距小，相同供电条 件下高速时推力小
基于超导涡流效应，能耗较大
由于超导绕组极距大，在高速 时推力大
外部停电影响
外部停电时必须靠蓄电池励磁 悬浮，否则车辆会突然落下来
只要车辆有速度，外部停电时 车辆不会突然落下来
HSST－l00型磁浮列车悬浮与导向原理图
§11-3 磁浮列车的工作原理
2) 牵引原理
短定子直线电机的定子与转子
§11-3 磁浮列车的工作原理
3 长定子同步直线电机推进的低温超导排斥型
以日本的MLX01型为例介绍
MLX01低温超导排斥型磁浮列车 与路轨相互作用示意图
1-车上的悬浮导向及直线 电机转子功能合一的超导电 磁铁；
2 短定子感应直线电机推进的常导吸引型
以日本的HSST-100型为例介绍
1-车上悬浮及导向电磁铁； 2-路轨上导向轨及直线转子板； 3-车上直线电机短定子绕组； 4-车上发电系统。
HSST－l00型短定子常导吸引型 磁浮列车与路轨相互作用示意图
§11-3 磁浮列车的工作原理 1) 悬浮与导向原理
• 采用悬浮电磁铁与导向电磁铁合一的方法。
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型
• 低温超导磁悬浮——采用-269℃液氦冷却， 日本的MLX；
• 高温超导磁悬浮——采用-192℃液氮冷却， 中国的“世纪号”。
§11-2 磁悬浮系统的分类
2 按导轨结构形式划分
– 1）“T”形导轨 – 2）“⊥”形导轨 – 3）“U”形导轨 – 4）“一”形导轨
距25～40km。 • 根据该段线路的具体情况，确定该段直线电机的
功率，再确定为该段线路供电变电站的功率与距 离。
§11-3 磁浮列车的工作原理
6) 制动原理
• 正常制动利用同步直线电机作为发电机来控制。 – 当列车高速运行时，采用再生制动方式； – 当列车速度较低时，再生制动改为电阻制动； – 当列车的速度很低时，直线电机改为反接制动， 即电机的牵引方向与列车的运行方向相反，直 到列车停止。
2-路轨上的长定子绕组和 悬浮、导向8字形绕组；
3-辅助支撑车轮； 4-横向支撑车轮。
§11-3 磁浮列车的工作原理
1) 悬浮原理
超导排斥型磁浮列车悬浮原理图
§11-3 磁浮列车的工作原理
2) 导向原理
超导排斥型磁浮列车导向原理图
4 常导吸引型与超导排斥型的比较
项目 悬浮高度及 控制稳定性 悬浮能耗
线圈绕组容易发热，列车的运行速度受到一定 的限制。 • 应用：德国的运捷TR、日本的HSST及我国。
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型——超导现象 • 1911年荷兰科学家翁纳斯（Onnes）在 测量低温下水银电阻率的时候发现， 当 温度降到零下269度附近，水银的电阻 竟然消失。
§11-3 磁浮列车的工作原理
7) 列车信号传输
• 磁浮列车与地面的联系以无线通信方式进行。沿 线路每隔大约300m有一根无线电杆，通过38 MHz 的高频专用信道以安全编码方式与列车进行双向 通信，传输所有与安全有关的数据及指令。与安 全无关的信号（如语音）通过其他频道传输。
§11-3 磁浮列车的工作原理
1 长定子同步直线电机推进的常导吸引型
以德国TR系列常导吸引型磁浮列车为例介绍
1) 悬浮原理
• T型梁翼底部为同步直线电机的定子，其下方为安 装在车体上的悬浮电磁铁。
• 悬浮电磁铁通电时产生磁场，与直线电机定子的 铁心产生吸引力，把磁浮车往上拉向定子。
§11-3 磁浮列车的工作原理
2) 导向原理
• 列车的车体从两侧将T形轨道梁的翼缘围抱，T形梁 翼缘两侧面为导向轨，安装在车体上的导向电磁铁 通电后将与之产生吸引力。
T型导轨
“U”形线路结构图
日本MLX01型磁浮列车
中国“世纪号”磁浮实验车
§11-3 磁浮列车的工作原理
1 长定子同步直线电机推进的常导吸引型 2 短定子感应直线电机推进的常导吸引 3 长定子同步直线电机推进的低温超导排斥型 4 常导吸引型与超导排斥型的比较
§11-3 磁浮列车的工作原理
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型——超导体的2个基本性质 • 零电阻效应：电流无衰减，一旦在超导回路 中激励起电流，不需要任何电源向回路补充 能量，电流可以持续地存在下去。 • 抗磁性：即磁场中的超导体只要处于超导态， 则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消， 从而内部的磁感应强度为零。也就是说，磁 力线完全被排斥在超导体外面。
第十一章 磁悬浮铁路
11.1 磁悬浮铁路的发展概况 11.2 磁浮系统的分类 11.3 磁浮列车的工作原理
§11-1 磁悬浮铁路的发展概况
传统轮轨系统与磁浮系统的驱动原理比较
§11-1 磁悬浮铁路的发展概况
• 1922年，德国人赫尔曼·肯佩尔（Hermann Kemper） 提出了电磁浮原理，并在1934年获得了磁浮技术 的发明专利。
§11-3 磁浮列车的工作原理
4) 车上非接触供电的原理
• 设置车载电源和直线发电机，为导向电磁铁、悬 浮电磁铁、以及车载控制、照明、空调等供电。
• 车载电源的充电，在列车运行时靠直线发电机， 停站时靠车站的供电轨。
§11-3 磁浮列车的工作原理
5) 同步直线电机定子的供电原理
• 列车动力和其他用电从同步直线电机定子获取。 • 定子分段铺设于线路上，一般为300～2000m。 • 定子线圈供电来自沿线的变电站，变电站一般相
§11-2 磁悬浮系统的分类
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型
• 线圈绕组使用超导材料。 • 优点：磁场强大，工作效率高，列车悬浮高
度高、速度快。 • 缺点：超导磁铁结构复杂，体积庞大，要配
置制冷装置。 • 应用：日本的MLX；中国的“世纪号”
§11-2 磁悬浮系统的分类
• 通过测量两侧导向电磁铁与导向轨之间的距离，并 调节导向电磁铁的电流，控制列车位于轨道中间。
§11-3 磁浮列车的工作原理
3) 牵引原理——靠长定子同步直线电机实现
• 工作原理：类似于转动的同步电动机，只是将转 动的电机的定子切开，并且沿着线路方向展开。 在定子上产生的就不再是一个旋转的行波磁场， 而是一个移动的行波磁场。
– 1) 常导吸引型——Electro Magnetic Suspension，简称EMS型，或电磁悬浮型
– 2) 超导排斥型——Electro Dynamic Suspension ，简称EDS型，或电动悬浮型
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 1) 常导吸引型
• 线圈绕组使用普通材料。 • 优点：结构简单、养护维修方便。 • 缺点：线圈绕组中电阻较大。功率损失较大，
低速时运行 不用车轮支撑系统
必须有车轮支撑系统，用于低 速时启动或制动
车载励磁电源 必须具备
不用具备
车辆自重
强磁场影响 成本
较重，TR-08型1000座，492.8t
超导绕组是空心的，自重轻， MLX01型950座，270t
弱
强
较高
高
• 20世纪60年代，高速轮轨系统铁路与磁浮系统铁 路同时起步研究。
• 目前投入研究的国家：德、日、美、英、法、加、 前苏联、韩及中国等。德、日技术水平处于世界 前列。
• 德——常导吸引型 ；日——超导排斥型。
源自文库
§11-1 磁悬浮铁路的发展概况
• 中国：
– 20世纪80年代初开始。 – 1992年“磁悬浮列车关键技术”列入“八五”国家科
第1台高温超导磁悬浮载人实验车“世纪号” 通过验收。 – 2001年3月，上海磁悬浮项目正式开工建设。
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
推力
常导吸引型（EMS）
超导排斥型（EDS）
10mm左右，控制不稳定
100mm以上，控制稳定
能耗较小
励磁绕组极距小，相同供电条 件下高速时推力小
基于超导涡流效应，能耗较大
由于超导绕组极距大，在高速 时推力大
外部停电影响
外部停电时必须靠蓄电池励磁 悬浮，否则车辆会突然落下来
只要车辆有速度，外部停电时 车辆不会突然落下来
HSST－l00型磁浮列车悬浮与导向原理图
§11-3 磁浮列车的工作原理
2) 牵引原理
短定子直线电机的定子与转子
§11-3 磁浮列车的工作原理
3 长定子同步直线电机推进的低温超导排斥型
以日本的MLX01型为例介绍
MLX01低温超导排斥型磁浮列车 与路轨相互作用示意图
1-车上的悬浮导向及直线 电机转子功能合一的超导电 磁铁；
2 短定子感应直线电机推进的常导吸引型
以日本的HSST-100型为例介绍
1-车上悬浮及导向电磁铁； 2-路轨上导向轨及直线转子板； 3-车上直线电机短定子绕组； 4-车上发电系统。
HSST－l00型短定子常导吸引型 磁浮列车与路轨相互作用示意图
§11-3 磁浮列车的工作原理 1) 悬浮与导向原理
• 采用悬浮电磁铁与导向电磁铁合一的方法。
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型
• 低温超导磁悬浮——采用-269℃液氦冷却， 日本的MLX；
• 高温超导磁悬浮——采用-192℃液氮冷却， 中国的“世纪号”。
§11-2 磁悬浮系统的分类
2 按导轨结构形式划分
– 1）“T”形导轨 – 2）“⊥”形导轨 – 3）“U”形导轨 – 4）“一”形导轨
距25～40km。 • 根据该段线路的具体情况，确定该段直线电机的
功率，再确定为该段线路供电变电站的功率与距 离。
§11-3 磁浮列车的工作原理
6) 制动原理
• 正常制动利用同步直线电机作为发电机来控制。 – 当列车高速运行时，采用再生制动方式； – 当列车速度较低时，再生制动改为电阻制动； – 当列车的速度很低时，直线电机改为反接制动， 即电机的牵引方向与列车的运行方向相反，直 到列车停止。
2-路轨上的长定子绕组和 悬浮、导向8字形绕组；
3-辅助支撑车轮； 4-横向支撑车轮。
§11-3 磁浮列车的工作原理
1) 悬浮原理
超导排斥型磁浮列车悬浮原理图
§11-3 磁浮列车的工作原理
2) 导向原理
超导排斥型磁浮列车导向原理图
4 常导吸引型与超导排斥型的比较
项目 悬浮高度及 控制稳定性 悬浮能耗
线圈绕组容易发热，列车的运行速度受到一定 的限制。 • 应用：德国的运捷TR、日本的HSST及我国。
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型——超导现象 • 1911年荷兰科学家翁纳斯（Onnes）在 测量低温下水银电阻率的时候发现， 当 温度降到零下269度附近，水银的电阻 竟然消失。
§11-3 磁浮列车的工作原理
7) 列车信号传输
• 磁浮列车与地面的联系以无线通信方式进行。沿 线路每隔大约300m有一根无线电杆，通过38 MHz 的高频专用信道以安全编码方式与列车进行双向 通信，传输所有与安全有关的数据及指令。与安 全无关的信号（如语音）通过其他频道传输。
§11-3 磁浮列车的工作原理
1 长定子同步直线电机推进的常导吸引型
以德国TR系列常导吸引型磁浮列车为例介绍
1) 悬浮原理
• T型梁翼底部为同步直线电机的定子，其下方为安 装在车体上的悬浮电磁铁。
• 悬浮电磁铁通电时产生磁场，与直线电机定子的 铁心产生吸引力，把磁浮车往上拉向定子。
§11-3 磁浮列车的工作原理
2) 导向原理
• 列车的车体从两侧将T形轨道梁的翼缘围抱，T形梁 翼缘两侧面为导向轨，安装在车体上的导向电磁铁 通电后将与之产生吸引力。
T型导轨
“U”形线路结构图
日本MLX01型磁浮列车
中国“世纪号”磁浮实验车
§11-3 磁浮列车的工作原理
1 长定子同步直线电机推进的常导吸引型 2 短定子感应直线电机推进的常导吸引 3 长定子同步直线电机推进的低温超导排斥型 4 常导吸引型与超导排斥型的比较
§11-3 磁浮列车的工作原理
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型——超导体的2个基本性质 • 零电阻效应：电流无衰减，一旦在超导回路 中激励起电流，不需要任何电源向回路补充 能量，电流可以持续地存在下去。 • 抗磁性：即磁场中的超导体只要处于超导态， 则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消， 从而内部的磁感应强度为零。也就是说，磁 力线完全被排斥在超导体外面。
第十一章 磁悬浮铁路
11.1 磁悬浮铁路的发展概况 11.2 磁浮系统的分类 11.3 磁浮列车的工作原理
§11-1 磁悬浮铁路的发展概况
传统轮轨系统与磁浮系统的驱动原理比较
§11-1 磁悬浮铁路的发展概况
• 1922年，德国人赫尔曼·肯佩尔（Hermann Kemper） 提出了电磁浮原理，并在1934年获得了磁浮技术 的发明专利。
§11-3 磁浮列车的工作原理
4) 车上非接触供电的原理
• 设置车载电源和直线发电机，为导向电磁铁、悬 浮电磁铁、以及车载控制、照明、空调等供电。
• 车载电源的充电，在列车运行时靠直线发电机， 停站时靠车站的供电轨。
§11-3 磁浮列车的工作原理
5) 同步直线电机定子的供电原理
• 列车动力和其他用电从同步直线电机定子获取。 • 定子分段铺设于线路上，一般为300～2000m。 • 定子线圈供电来自沿线的变电站，变电站一般相
§11-2 磁悬浮系统的分类
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 2) 超导排斥型
• 线圈绕组使用超导材料。 • 优点：磁场强大，工作效率高，列车悬浮高
度高、速度快。 • 缺点：超导磁铁结构复杂，体积庞大，要配
置制冷装置。 • 应用：日本的MLX；中国的“世纪号”
§11-2 磁悬浮系统的分类
• 通过测量两侧导向电磁铁与导向轨之间的距离，并 调节导向电磁铁的电流，控制列车位于轨道中间。
§11-3 磁浮列车的工作原理
3) 牵引原理——靠长定子同步直线电机实现
• 工作原理：类似于转动的同步电动机，只是将转 动的电机的定子切开，并且沿着线路方向展开。 在定子上产生的就不再是一个旋转的行波磁场， 而是一个移动的行波磁场。
– 1) 常导吸引型——Electro Magnetic Suspension，简称EMS型，或电磁悬浮型
– 2) 超导排斥型——Electro Dynamic Suspension ，简称EDS型，或电动悬浮型
§11-2 磁悬浮系统的分类
1 按电磁铁种类划分
– 1) 常导吸引型
• 线圈绕组使用普通材料。 • 优点：结构简单、养护维修方便。 • 缺点：线圈绕组中电阻较大。功率损失较大，
低速时运行 不用车轮支撑系统
必须有车轮支撑系统，用于低 速时启动或制动
车载励磁电源 必须具备
不用具备
车辆自重
强磁场影响 成本
较重，TR-08型1000座，492.8t
超导绕组是空心的，自重轻， MLX01型950座，270t
弱
强
较高
高
• 20世纪60年代，高速轮轨系统铁路与磁浮系统铁 路同时起步研究。
• 目前投入研究的国家：德、日、美、英、法、加、 前苏联、韩及中国等。德、日技术水平处于世界 前列。
• 德——常导吸引型 ；日——超导排斥型。
源自文库
§11-1 磁悬浮铁路的发展概况
• 中国：
– 20世纪80年代初开始。 – 1992年“磁悬浮列车关键技术”列入“八五”国家科