上海磁悬浮列车

技术系统 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，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。下面分别对这三部分所采用 的技术进行介绍。 悬浮系统：目前悬浮系统的设计，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）。图4给出了两 种系统的结构差别。
比高速列车的优越性 由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间 不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几 乎没有轮、轨之间的摩察，运行速度快，能超过500 千米/小时，运行平稳、舒适，易于实现自动控制； 无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护；可节 省建设经费；运营、维护和耗能费用低；磁悬浮列车 可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车 的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时 速达300公里以上时，噪声只有65分贝，仅相当于 一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；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。

磁悬浮列车的发展 由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景 十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里／小时，超导磁悬浮 列车可达500至600公里／小时。它的高速度使其在1000至1500公 里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因 素，它比目前最先进的高速火车省电30%。在500公里／小时速度下， 每座位／公里的能耗仅为飞机的1／3至1／2，比汽车也少耗能30%。 因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大 减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它 的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电 力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。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。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。 它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可 能出轨。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
推进系统： 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像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，它就像 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 一起就像电机的“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。


“常导型”磁悬浮列车 世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后， 从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。上海磁 悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用 “异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧 转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生 的吸力是车辆浮起来。 列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方 和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使 电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的吸引力与列 车重力相互平衡，利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右，使列车悬 浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。
2003年，西南交大在四川成都青山磁悬浮列车线 完工，该磁悬浮试验轨道长420米，主要针对观光 游客，票价低于出租轿车费。悬浮列车的原理并不 深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性 质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬 浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路 运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成 为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是 所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。
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。



“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼· 肯佩尔于1922年提 出。 “常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只 是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨 道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的 动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推 动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用， 列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。 上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车 运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半 径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。 乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进 的隔离装置。 它是21 世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁 悬浮列车。目前，我国和日本、德国、英国、美国都在积极研究这种 车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验，即将进入实用阶段，运 行时速可达500 千米以上。
电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结 合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引 产生悬浮。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。
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。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从 而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车 必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时 进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小 时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发 展。 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。


悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说，在位于轨 道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它于列车 上的电磁体的相互作用，使列车开动。 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，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前 进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极 变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。 稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列 车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车 上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复 正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁 中的电流进行控制，达到控制运行目的。
中国国产磁悬浮列车 西南交通大学在2000年研制的世界第 一辆载人高温超导磁悬浮列车“世纪号”以 及后来研制的载人常温常导磁悬浮列车“未 来号”等受到胡锦涛、江泽民等党和国家领 导人的高度关注和充分肯定。据介绍，早在 1994年，西南交大就研制成功中国第一辆 可载人常导低速磁浮列车，但那是在完全理 想的实验室条件下运行成功的。
来自百度文库
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。其原理就像冲浪运动一样，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。
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。
上海磁悬浮列车
上海磁悬浮列车 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。

目录 “常导型”磁悬浮列车 中国国产磁悬浮列车 原理 比高速列车的优越性 技术系统 推进系统： 磁悬浮列车的发展
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 上海磁悬浮列车 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——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1—10cm），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20—25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 552公里。据德国科学家预测，到2014年，磁悬浮列车采用新 技术后，时速将达1000公里。而一般轮轨列车的最高时速为 350公里。