磁悬浮列车的基本工作原理

磁悬浮列车的基本工作原理

摘要：作为高新技术产业的当家花旦之一，磁悬浮列车的上镜率是十分高的。像许多高新技术的产物一样，它的基本原理其实并不复杂。这儿我们就磁悬浮列车的基本原理进行一个初步的探究。

磁悬浮列车的定义：

对磁悬浮列车的研究，我们首先需要对磁悬浮列车进行一个比较准确的定义，根据相关文献，我们可以得出如下资料：

中文名称：磁悬浮列车

英文名称：maglev train;magnetic suspension train

定义：以超导电磁铁相斥原理建设的铁路运输系统。区别于通常的轮轨黏着式铁路。其最高时速可以达到350～500km。

从这个定义中我们可以的出的结论有三点：

1、磁悬浮列车的基本原理运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使我们乘坐的庞大的列

车，从轨道上悬浮起来的。

2、磁性浮列车所使用的电磁铁是采用的超导电磁铁，那么着就牵涉到关于超导材料的问

题，这个我们将在后文解释。

3、磁悬浮列车能够达到350～500km的超高时速，那么我们在研究它的基本原理的时候，

不仅要研究它是如何从轨道上悬浮起来的，还要研究它的驱动力，即是磁悬浮列车采用何种驱动方式让它能够达到如此之高的速度，并且在这一速度下比较稳定的运行的。

悬浮原理：

悬浮列车的悬浮有两种基本形式：

一种是利用磁铁“同性相斥”的原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，利用车上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。

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，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

这两种悬浮方式目前都已被投入使用，前者称为推斥式，后者为吸力式。上海磁悬浮列车便是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车，也就是利用“吸力式”原理设计。

超导材料：

我们把具有在一定的低温条件下呈现等于零以及排斥磁力线的性质的材料称为超导体。我们现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。超导材料的应用面很广，我们所提到的磁悬浮列车就是它的重要应用领域之一。我们现如今基于磁悬浮的概念其实正是基于超导材料的超导电性可制作磁体的特性所发展起来的。

悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。

电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流，而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。基于这一点，我们可以看得出来，利用超导材料的这种特性设计的列车是用巨大的优势的，虽然由于技术和成本方面的原因，我们大多投入使用的磁悬浮列车还是基于电力悬浮系统设计的，但是超导材料在磁悬浮列车设计和制造方面的前景还是不容小觑的。

驱动原理：

试验室的模型向我们展示的磁悬浮列车悬浮的原理，所以它用的是简易的驱动方式，我们这里不做讨论，但是落实到实际中就要另加考虑了。

我们知道，既然磁悬浮列车是脱离地面轨道的，不存在摩擦力了，所以我们利用摩擦驱动交通工具的常规设计思路就变得不可行了。

在悬浮状态下，列车需要可以完全实现非接触的牵引和制动，在实际的磁悬浮列车上，我们利用的任然是电磁铁的特性，在车辆上装有车载超导磁体，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三项交流电时，一个移动的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。

结语：

作为目前最快速的地面交通工具，磁悬浮列车技术的确有着其他地面交通技术无法比拟的优势，它的市场前景是十分广阔的，必将成为未来地面交通的重要组成部分。所以，作为当代大学生，了解它的基本原理是有必要的。

参考文献：

∙《磁悬浮列车工作原理》（西南交通大学超导技术研究开发中心）

∙《上海磁悬浮列车的工作原理》（中国磁悬浮网站）∙《磁悬浮列车：行驶无轨飞行无翅》（卢丹青中国知网

）