磁悬浮列车技术的分析与展望

磁悬 浮列 车主要 由悬浮系统 、推进系统和导 向系统三大部 车 小 。
分组 成 。
４）安全可靠性高 。磁悬浮列车悬浮 高度 大约在 １０ ｍｍ左
１）悬浮系统 ：目前 比较 成熟 的悬 浮系统 的设计 ，分为 常导 右 ，一旦遇到悬浮系统失效 ，磁悬浮 列车车体 就会降 落在轨道
磁吸式与超导磁斥式的磁悬浮技 术。
铁 通 电后 产 生 电磁 吸力 ，吸 引 位 于 其 上 方 轨 道 中 的导 磁 体 。 当 据 德 国试 验 ，当 ＴＲ磁 悬 浮 列 车 （ＥＭＳ）时 速 达 到 ４００ ｋｍ／ｈ时 ，
引力 大 于重 力 时 ，即 可 实 现 列 车 悬 浮 。该 方 式 产 生 的 吸 力 较 其 每座位公里能耗与 时速 ３００ ｋｒｎ／ｈ的高 速轮轨列 车持平 ；而
先进 的低温超导磁体技术产生强磁场 ，在列 车运行时与地 面的
随着经济的高速发展 ，面对越来 越拥挤 的交通 压力 ，磁悬
绕 组 相 互 作 用 ，产 生 斥 力 使 列 车 悬 浮 。
浮列车噪音小 、占地少 、爬坡 能力强 、污染少 、能耗 低等优 点开
２）推进系统 ：运用的是 直线 电机 的原理 。车辆下部支撑 电 始彰显 ，并作 为一种现代化交通工具逐渐被大家越来越重视 。
磁铁线圈的作用就像是直线 电机 的励磁线圈 ，地面轨道 内侧 的
２００３年 ，我 国在 上 海 正 式 开通 了高 速 常 导 磁 悬 浮列 车 的运
三相移动磁场驱动绕组起到 电枢的作用 ，它就像 直线电机 的长 营 ，从 上海浦 东机场 到龙 阳路 地铁 站 ，全长 ２９．８６３ ｋｍ。２０１５
１ 概 述
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
早在 ２０世纪 ６Ｏ年代 ，德国和 日本就 开始着手研制磁悬 浮 而在悬 浮状态下 ，列 车可以完全实现非接触 的牵 引和制动 。
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技 术 。磁 悬 浮 列 车 与 普 通列 车最 大 的 区别 在 于 ，磁 悬 浮 列 车是
速 度 可 以达 到 很 高 。
中心的拉力 ，当列 车偏离 轨道时 ，列车 上安装 的横 向滑撬 将提
２ 磁 悬 浮 列 车 技术 的工 作 原 理
供横 向力 ，使列车 向轨道 中心靠拢 ，从而实现导向作用 。
磁 悬 浮 的 基 本 原理 是 利 用 “同性 相 斥 、异 性 相 吸 ”的电 磁 原 ４ 磁 悬 浮 列 车 的特 点
小 ，悬浮气隙较小 ，约为 １０ ｍｍ。
当磁 悬 浮 列 车 时 速 也 降 到 ３００ ｋｍ／ｈ时 ，它 的每 座 位 公 里 能 耗
（２）超导磁斥式磁悬 浮列 车是 在列 车上 安装超导 电磁铁 ， 可 比轮 轨 铁 路 低 ３３％ 。
由分布在沿线的地面导轨两侧 的驱动绕组提供 三相 交流 电，用 ５ 磁 悬 浮 列 车 的展 望
技 术与 市 场 ２０１６年第２３卷 第５期
技 术研 发
磁 悬 浮 列 车 技 术 的分 析 与展 望
朱彦锦
（湖 南省株 洲 市第二 中学 ，湖 南 株 洲 ４１２０００）
摘 要 ：介 绍 了磁 悬 浮 列 车 的 工作 原 理 及 其 主 要 技 术 系统 的 组 成 ，对 磁 悬 浮 列 车 的 特 点 进 行 了分 析 ，最后 展 望 了磁 悬 浮 列 车 的发 展 前 景 。 关键 词 ：磁 悬 浮 列 车 ；技 术 ；特 点 ；发 展 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１６．０５．０９９
轨间保持 １０～１５ ｍｍ的间隙 ，并使导轨钢板的吸引力 与车辆 的 下 ，悬浮列车振动小 ，运行平稳 。
重力平衡 ，从而使车体悬浮于车道 的导轨面上运行 。
３）爬 坡 能力 强 。磁 悬 浮 列 车 爬 坡 能 力 可 达 １００％ ，而 轮 轨
３ 磁悬浮 列车的主要技术系统原理
高速时为 ４０％ ，在 同等速度下 ，磁悬 浮列车转弯半 径 比普通列
上 ，不 易 出轨 ，比普 通 列 车 安 全 。
（１）常导磁 吸式磁悬浮技术是利用 直流电磁铁 的电磁吸力
５）能耗较低 。据 日本研究 与实 际试验的结果 ，在时速 同为
原理 ，在车体两侧位 于轨道下方 的车体 安装受控 电磁铁 ，电磁 ５００ ｋｍ／ｈ下 ，磁 悬 浮 列 车 每 座 位 公 里 的 能 耗 仅 为 飞 机 的 １／３。
２）平稳舒适 、噪音小。磁悬浮列车因为车身与轨道之 间无
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 接触 ，没有车轮与轨道的摩擦 音 ，所以噪音小。同时 ，由于磁悬
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 浮列车车体环抱 轨道 ，不容 易脱 轨 ，且在磁 场均匀分 布的情况
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 统 地 面 交 通 工 具 速 度 一 般 在 ４００ ｋｍ／ｈ以 下 。 因 此 ，磁 悬 浮 列
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 车具有较大的速度优 势。
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
３）导 向系统 ：导 向系统是用侧向力来保证悬浮的列车能沿
悬浮在轨道上前进 ，而不 是用车 轮接触 轨道行进 ，它的最大 阻 着 导轨 的方 向运动 。在磁悬 浮列车底 部安装 的电磁铁不 仅可
力不是来源于地面摩擦力 ，而是来 自于 空气 的阻力 ，所 以它 的 以为悬 浮系统提供 向上的动力 ，同时也为导 向系统提供 向轨道
理 ，让磁铁对抗地心引力 ，让车辆悬浮起来 ，然 后通过直线 电机
１）速度快。磁悬 浮列车是大面积悬浮支撑 ，单位面积受力
推动列车前行。具体来说为 ：一种是利用磁铁 同性相斥原理而 较小。其 中 ，常 导 磁 悬 浮 列 车 运 行 速 度 可 达 ４００ ｋｍ／ｈ一
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 ５００ ｋｍ／ｈ，超导磁悬浮列 车运行速度 可达 ５００～６００ ｋｍ／ｈ。传