超导磁悬浮列车的工作原理 超导磁悬浮列车工作时主要利用了磁性物质同性排斥异性吸引的基本原理,从而最终达到了列车悬浮在车轨上方,列车在磁力的牵引下高速前行,列 车在高速前行过程中自动调整姿势以避免倾斜的目的. 首先,对于列车之所以能够悬浮在轨道上方做简单说明: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，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力 平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。 那么，磁体间为什么能产生如此强大的磁场而最终让沉重的车厢悬浮起 来呢？在演示实验中我们用的是极冷的液氮冷却那种放在车厢底部的超导元 件办到的。超导元件在相当低的温度下具有的完全导电性和完全抗磁性。而 实际运用的超导磁体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。。超导磁悬浮列车的工作原理是利用超导材料 的抗磁性，将超导材料置于永久磁体（或磁场）的上方，由于超导的抗磁性，磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体（或磁场）和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在上方。 其次，磁悬浮列车的高速前进也是利用电磁体间的磁力完成的。 简单的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为 电磁铁。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。 具体地讲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
上海高速磁浮列车运营示范线开通以来，受到国内外各界人士广泛关注。广大科技工作者对于高速磁浮交通技术的技术经济特征和磁浮技术在综合交通技术发展中的意义也非常关心。为此，作者根据上海高速磁浮列车运营示范线的建设和运营实践，结合“十五”８６３计划高速磁浮交通技 术重大专项的研究情况，就大家关心的问题作一些介绍，尤其为关心我国交通技术发展的科技及规划研究人员提供参考。 本文简要介绍上海磁浮系统的建设、试验与运营情况，同时也对各种悬浮列车技术的比较以及我国磁浮技术发展等问题进行一些讨论。 １．１ 建设成本 磁浮交通系统的建设成本主要由线路土建工程、牵引供电与运行控制设备、车辆购置等三大部分费用构成。 与一般轨道交通工程类似，磁浮系统的线路建设成本在系统总投资中所占比重最高。磁浮系统车辆的高速度和车轨之间的小间隙特征，使人们对线路土建工程产生技术精度很高的 想象。实际上，磁浮线路中精度要求很高的不是土建结构整体，而是车辆与线路的界面，我们称之为功能面。由于高速列车飞行的惯性，时速４００～５００ｋｍ／ｈ的高速磁浮线路，其功能面的精度要求与时速３００ｋｍ／ｈ左右的高速轮轨铁路钢轨的精度要求并没有本质上的差别。磁浮列车高速飞行时要求车、轨之间功能面不能接触；而３００ｋｍ／ｈ左右的高速列车运行时要求其轮、轨之间保持足够压力的接触。表１为目前典型的高速铁路与磁浮轨道精度指标。 由于磁浮线路的功能面与承重的轨道梁连为一体，客观上对轨道梁（上海线为钢筋混凝土结构）的尺寸稳定性有较高要求，需要对混凝土梁的收缩、徐变、温度和动载变形加以控制。其技术关键是预应力钢筋混凝土梁的设计和施工方案，一旦从技术方案上得以解决，并不一定会增加制作成本。上海线建设中已成功解决了这一问题，取得了一批自主知识产权， 并研究了更经济的结构设计方案。另一方面，由于磁浮列车对线路的作用力基本上是均布荷载，尽管列车速度很高，动力冲击不大，这也有利于改善线路结构的经济性。 根据一年多的运行观察和测试，磁浮轨道的平顺性指标，即使因某种原因产生了某些偏离，也因为其悬浮导向的主动控制作用，除影响一点局部舒适度外，仍能保证列车的安全运行。此点，对于没有主动控制的轮轨列车来说，恐怕是难以接受的。 目前，磁浮交通系统的车辆、牵引供电和运行控制等设备在国际上尚未形成规模生产能力，因而成本还相对高一些。以车辆为例，上海线磁浮车辆的购置单价大约是德国ＩＣＥ高速车辆的３倍。由于这个原因，使上海线的上述３项设备的费用占系统总成本的近５０％（一般成熟的轨道交通系统，这个比例应当在２０％～３０％）。通过规模化生产，尤其是实现本地化和国产化生产后，设备费用应有显著的 上海高速磁浮列车 及磁浮技术发展刍议 □ 吴祥明 常文森 刘万明表１ 高速磁浮与高速轮轨线路的轨道精度要求
内容摘要： 摘要：高速磁浮交通技术是利用电磁理论，采用直线电机牵引和列车自动控制等高科技技术，具有高速、安全、环保等特点，在中长距离城际客运交通领域具有比较优势，有一定的前景。本文简要地阐述磁浮的理论基础、技术进展和应用前景，并针对沪杭磁浮项目提出了建设性意见：要开拓创新，进一步消化吸收上海示范线的磁浮关键技术；通过技术谈判和交流合作，力争掌握核心技术，同时坚定不移走机电设备国产化道路，降低工程造价，提高市场竞争力。在目前沪杭磁浮工程可行性阶段，一定要进行多方案比选（高速轮轨与高速磁浮系统），并开展相应的专题研究，广泛征求意见和建议，采取多元化投资策略，充分利用中央、省市地方资源，创新体制机制，举全社会力量，大力推进磁浮项目的进程。 前言 1 理论基础 在长期的生产实践中，人们发现了天然的磁性物质（如磁铁矿或磁铁等），由于特有的排斥或吸引特性，中国古代发明了“指南针”，并应用于航海。在漫长的岁月里，人们对电磁一直处于感性认识，直到1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场，奠定了电磁科学基础。随后，法拉第发明了电磁感应定律，定量描述了感应电动势与磁通量（磁场强度）的变化关系。19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦（1831-1879）建立了完整的电磁理论并提出了电磁波的猜想。20年以后，赫兹通过实验验证了电磁波的存在，为现代通讯和控制技术的应用奠定了基础。 从基础理论科学走向实践应用，同样经历了艰辛的探索，而且与当时的社会经济条件和科学进步水平密切相关。1922年，德国科学家赫尔曼.肯佩尔（hermann kemper）发明了电磁浮铁路原理，并于1934年8月获得了世界上第一项磁浮技术专利。 磁浮技术从悬浮方式上可以分为电磁磁浮（ems）和电动磁浮（eds）两大类[1]。 电磁磁浮技术是一种常导下的吸引式磁浮系统，即对车载的、置于导轨下方的悬浮电磁铁通电励磁而产生电场，磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引，将列车向上吸起悬浮于轨道上，磁铁与铁磁轨道之间的悬浮间隙一般为8-12mm。列车通过控制悬浮磁铁的励磁电流来保证稳定的悬浮间隙，通过直线电机来牵引列车走行。电磁式磁浮列车以德国transrapid（简称tr）型和日本的hsst型为代表，结构原理见图1。 电动磁浮技术是一种超导下排斥式电动磁浮系统，即当列车运动时，车载磁体（一般为低温超导线圈或永久磁铁）的运动磁场，在安装与线路上的悬浮线圈中产生感应电流，两者相互作用，产生一个向上的磁力将列车悬浮于路面一定高度（一般为100-150mm）。通过直线电机来牵引列车走行。与电磁式相比，电动式悬浮系统在静止条件下不能悬浮，必须达到一定速度（约150km/h）后才能悬浮。由于间隙大，一般无须主动控制。电动式磁浮列车以日本mlx 型超导列车为代表。 2 磁浮技术进展 1969年，在工业界和德国联邦铁路公司的大力推动下，开始了大运量高速铁路研究（hsbstudien），随后生产了第一代磁浮列车transrapid-01，简称tr-01，车重5.86吨，4个座位，在试验线（660m）上进行了试验，最大车速90km/h。根据试验，对列车进行了不断改进，研制了tr-02（1971）、tr-03（1972）、tr-04（1973）、hmb2（1976）、tr-05（1979）、tr-06（1984）、tr-07（1989）、tr-08（1999）。1999年研制的tr-08型列车，净重92吨，长51米，最大速度500km/h，并在埃姆斯兰（emsland，tve）双环形试验线（31.5km）运行。
磁悬浮技术在汽车工程中的应用分析 摘要：电磁悬浮系统具有较好的可控性，永磁悬浮系统具有良好的非线性刚度特性，且具有使用寿命长、技术实施要求不高、无噪声、无污染等优点。本文综述和分析了磁悬浮技术在汽车主动悬架、汽车减振器、汽车座椅、救护车担架中的应用，提出了一些需要思考和解决的问题，并展望了磁悬浮技术在汽车工程中应用的前景。 关键词：磁悬浮汽车应用 1 前言 磁悬浮是在没有接触性约束的条件下，在磁力作用下，使物体在空间处于稳定的一种状态。由于它具有非接触、无摩擦、无污染等特征，使其在工程中的应用场合显示出极大的优越性，近年来倍受工程技术人员关注。 按悬浮方式分，如图 1 所示，磁悬浮机构可分为排斥式和吸引式两种类型。排斥悬浮的优点是对应于负荷上下位置比较稳定，但为防止其侧向移动而需垂直导向；吸引悬浮的优点是左右位置比较稳定，但上下位置不能调整，左右位置需导向。按动力来源分，磁悬浮机构可分为电磁悬浮和永磁悬浮两种类型。电磁悬浮系统是通过控制电磁铁的电流来达到控制间隙、悬浮物体的目的。目前，磁悬浮产品的研制尚主要限于超导技术、电磁技术范畴，其在振动控制中亦主要用于主动隔振。随着超导技术的飞速发展，磁悬浮列车已步入实用化阶段，磁悬浮轴承在工业中获得了越来越广泛的应用。但因电磁悬浮系统需要较强的动力供给，控制系统较复杂，技术水平要求较高且价格昂贵，从而限制了其在工程中的应用。永磁悬浮系统是利用永磁体的磁感现象以及永磁体之间的斥力和引力来达到悬浮的目的。20 世纪70 年代以来，永磁材料的应用范围日益扩大。目前，永磁材料已进入第三代，并在磁性材料的研究上取得了重要突破。Nd-Fe-B系永磁材料被称为现代磁王，其潜在磁能积的理论值高达525.4KJ/m3，能推起相当于自身重量640 倍的重物，而一般铁氧体也能推起相当于自重120 倍的重物。由于永磁悬浮系统具有技术实施及维修保养水平要求不高、成本较低等优点，其在工程中的应用愈来愈广泛。 图1 磁悬浮机构悬浮方式原理示意图 目前，成熟的磁悬浮系统在汽车工程中的应用较少，但磁悬浮技术在磁悬浮列车中的应用给我们带来了启示：既然采用磁场作为弹性介质的磁悬浮列车比采用钢板弹簧和螺旋弹簧的旧式列车有更好的减振性能，那么将磁悬浮技术应用于汽车也应当有类似的结果。因而，一些
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910193665.1 (22)申请日 2019.03.14 (71)申请人 北京交通大学 地址 100044 北京市海淀区西直门外上园 村3号 (72)发明人 刘湘黔 徐洪泽 张文静 岳强 杨光 仲维锋 (74)专利代理机构 北京市商泰律师事务所 11255 代理人 黄晓军 (51)Int.Cl. H04W 4/42(2018.01) H04W 4/44(2018.01) H04W 76/10(2018.01) H04B 10/25(2013.01) (54)发明名称 一种中高速磁浮列车的车地无线通信系统 (57)摘要 本发明提供了一种中高速磁浮列车的车地 无线通信系统。包括：车载无线电系统，以及设置 在轨道沿线的分区中的分区无线电控制单元、无 线电基站和中央无线电控制单元。车载无线电系 统通过38G无线电与无线电基站连接和通信，无 线电基站将接收到的列车信号通过光纤网络传 送至分区无线电控制单元，分区无线电控制单元 将接收到的列车信号传输给分区安全计算机、牵 引控制系统和中央无线电控制单元，实现车地信 息传输。本发明的系统通过采用通信分区与运控 分区交错布置，车地通信的跨分区交接和运控系 统的跨分区交接分开执行，降低了因通信连接失 败而导致的运控分区交接失败率，从而降低了牵 引切断和紧急制动次数，提高了线路准点率以及 乘客舒适度。权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 110049468 A 2019.07.23 C N 110049468 A
高速磁悬浮列车车载电源系统 李健鸣(株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，湖南株洲412001) 摘要：上海高速磁悬浮列车是世界上第一条商业运行的高速磁悬浮列车。简述了高速磁悬浮列车车载电源系统的结构及功能，并详细阐述其系统的各个基本组件、部件的结构及功能。 关键词：高速磁悬浮；车载电源；升压斩波器；配电；磁悬浮列车 0 引言 我国在本世纪之初引进德国技术，在上海建设世界第一条高速磁悬浮列车商业运行线。上海引进的常导高速磁浮车辆是整个高速磁悬浮交通的核心技术之一，而车载电源系统又是车辆的核心技术之一。经多年运行，显示出该技术的优越性。本文介绍该车载电源系统的结构和功能。 1 车载电源系统结构和功能 上海磁悬浮列车采用了如下的供电方案：列车在速度小于20 km/h时完全由供电轨供电；列车速度在约20～100 km/h时由地面的供电轨与列车自带的直线发电机联合对车辆供电；在列车速度大于100 km/h时完全由直线发电机供电；车载蓄电池作为列车紧急或故障运行情况下的电源；在使用涡流制动器紧急制动时，高速运行段（速度大于约150 km/h）电能由直线发电机提供，当较低速度时直线发电机电能不能满足涡流制动需要，此时由蓄电池与直线发电机联合提供电能，紧急制动过程中不使用供电轨向列车供电。 每一节车的车载电源包括以下几部分： ①4套相互独立的440 V直流电源，每套最大容量为128 kW； ②4套相互独立的24 V直流电源，每套容量为1.6 kW； ③2套相互独立的230 V三相交流电源，每套容量约为5.5 kW； ④1套外部440 V直流供电电源。440 V电源是车上的主电源，24 V电源与230 V电源都是通过相应的变流设备从440 V电源变换得到的。24 V电源是车上的控制电源，主要向控制设备供电。每套440 V电源与24 V电源上都接有一组蓄电池作为备用电源。440 V电源与24 V电源都有较大的冗余，当部分供电设备出现故障时不会影响对车辆的供电。230 V电源则主要向车上与安全无关的用电设备供电，它在每节车上没有冗余。 1.1 基本组件及结构 整个车载电源主要包括如下组件： ①440 V直流车载电源基本组件。它包括的部件为：440 V车载电源开关箱；440 V蓄电池箱；蓄电池通风机；升压斩波器。 ②24 V直流车载电源基本组件。它包括的部件为：24 V蓄电池箱；蓄电池通风机；DC-DC 变流器；24 V车载电源配电柜；24 V车载电源开关箱。 ③230 V交流车载电源基本组件。它包括的部件为：230 V车载电源开关箱；230 V车载逆变器及230 V车载电源配电柜。 ④外部供电基本组件。它包括的部件为：外部供电车载电源；开关箱受流器；受流器的气动控制组件。 车载电源供电部件的关系结构如图1所示。
高速磁悬浮列车动力学研究 摘要：随着物流行业的崛起，同时面临交通发展的瓶颈。经济发展离不开交通基建与交通工具的进步，目前高铁建设的竞赛已经趋于稳定阶段，我国的高铁总里程数超过2.5万公里，现在世界各国竞相开展对磁悬浮列车的研究，准备下一场交通技术的迭代更新，因此对于磁悬浮列车的进行研究很有必要，其中磁悬列车动力学研究尤为关键，它对施工、运行的平稳性有密切关系，本文以我国某市磁悬浮列车为研究对象，通过建立列车动力学模型来研究磁悬浮列车运行稳定性的关键因素。 1.1磁悬浮列车技术发展现状 交通史的发展就是人类历史文明交流的急先锋，从丝绸之路兴起和大航海时代，从工业革命的蒸汽火车到飞机的发展，目前形成飞机、火车、轮船和汽车运输的三位一体的陆海空的运输行业，尤其是近些年高铁的发展，中国的高铁总里程数达到2.5万公里，居世界之首。但是轨道交通未来的发展趋势更趋向于超高速发展模式，即磁悬浮列车。从1970年起外国已经开始了对磁悬浮列车的研发试运行，并取得较好的成果。两千年后我国也开始研制自己的磁悬浮列车，并成功的投入实际运营中。目前世界上最快的磁悬浮列车是日本研制的它的时速超过580Km/h。 1.1.1国外现状 磁悬浮列车是在普通高速列车的基础上提出的新型轨道交通，对于磁悬浮列车最早提出是德国人赫尔曼肯佩尔，他认为磁悬浮的技术主要是两个动力系统，首先是让磁悬浮列车飘起来电磁力，另一个动力是牵引列车运行系统。 1.1.2国内现状 我国是从上世纪八十年代开始进行对磁悬浮列车进行研究的，九十年代初我国的一些科研单位和高校进行合作研究。之后磁悬浮列车技术被列入国家重要科研项目。到九五年是我国正真的突破磁悬浮列车的关键技术，掌握制造中低速列车的能力。 2.1磁悬浮列车的介绍 我国某市的高度磁悬浮列车全称三十公里，车辆的构成见下图2-1，本磁悬浮列车一部分技术是从德国引进，一部分是我国自行研发的。 2.1.1基本运行原理 列车的上浮系统是利用电励磁产生电磁场，电磁场利用和磁悬浮列车的轨道的磁铁之间的引力使得磁悬浮列车上浮一定的高度，这样一来列车就没有了与常规列车与轨道间的摩擦力，这是实现超高度的前提，另一方面是利用电磁场产生牵引力牵引磁悬浮列车前进，这是磁悬浮另一个重要动力系统，是实现磁悬浮列车高速行驶的主要动力。 2.1.2车辆系统 磁悬浮列车中最重要的组成部分就是车辆，是否能实现磁悬浮列车悬浮和高速行驶车辆是重中之重。本文研究的示范磁悬浮列车是参考德国的技术。磁悬浮列车的车厢是三段式组成，主要是由铝构成的，外形进行了风动实验后得到的最佳的空气动力学的外形，磁悬浮列车在行驶中最主要的阻力就是空气阻力，因此减小空气阻力是提升磁悬浮列车高速运行和保证列车安全运行的重要因素。 2.1.3路线系统 本文研究的研究的磁悬浮列车的轨道的曲线主要有六段，占总长的百分之六
高速磁悬浮列车电磁场的模拟计算 newmaker 摘要：采用有限元法研究了高速磁悬浮列车的悬浮和推进电磁场，重点研究了车辆在不同运行条件下悬浮力和推力的变化规律，并得出了经验公式。分析和计算结果表明，悬浮力和推力的大小与功角有关，并且由于定子齿槽和材料不连续的影响，悬浮力和推力都存在六倍频的波动。 关键词：磁悬浮列车；直线同步电机；电磁场分析；有限元法；模拟计算 常导高速吸浮型磁悬浮列车是一个典型的直线同步电机对象，而且又有别于一般的直线同步电机。其长定子轨道上的初级线圈采用三相交流激磁，悬浮电磁铁上的次级线圈采用直流激磁，而且次级磁极上也有齿槽，用于设置发电绕组，因此其磁场分布极为复杂。其悬浮力和推力不仅受到转子电流、定子电流和气隙宽度的影响，而且受到定子齿槽、发电齿槽、功角等因素的影响，因此深入分析悬浮力和推力与这些因素的关系对于保证悬浮和推进的可靠性有着十分重要的意义。尽管国内外学者对于直线同步电机的磁场分布已作了许多研究[ 5 ] ，但是对于高速磁悬浮列车电磁场分布的系统研究尚未见到详细的报道。为此我们应用大型有限元分析软件ANSYS ，从分析气隙磁场的分布入手，采用空间离散手段，对常导高速磁悬浮列车的电磁场进行了比较全面的分析和计算，获得了一些与文献报道和以往试验数据相符的结果[1 ] 。 1 常导吸浮型高速磁悬浮列车中直线同步电机的结构 常导磁悬浮列车所用的直线同步电机的结构如图1 ，它属于单边长定子直线同步凸极电动机。长定子由地面上的轨道构成，转子由车载电磁铁构成。转子绕组中加有直流电流，形成悬浮磁场，与定子作用产生悬浮力。而长定子绕组中通有三相交流电，形成行波磁场与车载电磁铁的磁极相互作用，从而产生推力[1 ] 。
专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 在1500公里旅行距离内，磁浮磁悬浮火车好还是乘飞机好？ --中国将建造全长8000公里的高速客运专用网磁浮磁悬浮火车技术能入选吗？ --磁浮磁悬浮火车技术已近成熟，中国如何发挥後发优势，实现技术跨越？ 整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。每一种新型交通工具的出现和重大技术的突破都伴随 速度的显著提高。二十世纪在这方面尤为突出，飞机、汽车与火车均在不断刷新 其速度的纪录磁浮磁悬浮火车发展尤为令人瞩目。 传统轮轨铁路的运营速度经过100多年的发展，达到了300-350公里／小时，其进一步提高受到了用轮轨支承和受电弓供电的限制磁浮磁悬浮火车用电磁力将火车浮起而取消轮轨，采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动火车高速行驶，从而取消了受电弓，实现了与地面没有接触、不带燃料的地面飞行，克服了传统轮轨铁路的主要困难。从六十年代起，日本、德国作为强大的国家研究发展计划，投入了数十亿美元的资金，经过持续努力，使整个技术已经成熟到可以建造实用运营 ，最高试验运营速度已达550公里／小时。从而，人类地面客运的速度可望在21世纪前、中期达到500公里／小时的新水平，使高速地面交通的发展继续长足前进。 作为目前最快速的地面交通磁浮磁悬浮火车技术的确有 其他地面交通技术无法比拟的优势。 首先，它克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。 第一条轮轨铁路出现在1825年，经过140年努力，其运营速度才突破200公里／小时，由200公里／小时到300公里／小时又花了近30年，虽然技术还在完善与发展，继续提高速度的余地已不大，而困难很大。还应注意到，轮轨铁路提高速度的代价是很高的，300公里／小时高速铁路的造价比200公里／小时的准高速铁路高近两倍，比120公里／小时的普通铁路高三至八倍，继续提高速度，其造价还将急剧上升。世界磁浮磁悬浮火车小型模型是1969年在德国出现的，日本是1972年造出的。可仅仅十年後的19磁浮磁悬浮火车技术就创造了517公里／小时的速度纪录。目前技术已经成熟，可进入500公里／小时实用运营 的建造阶段。 磁浮磁悬浮火车是当今唯一能达到运营速度500公里／小时的地面客运交通工具，具有不可取代的优越性，火车时刻表将因此改写。
加快发展磁浮交通，助力国家战略 ——高速磁浮交通技术及产业发展战略研讨会在京举行本报讯，8月6日，中国工程院“高速磁浮技术与产业发展战略研究”课题组与由北京科技协作中心共同主办的“高速磁浮技术与产业发展战略研讨会”，在北京京仪大厦隆重举行。 来自中国工程院、科研院所、政府部门和国内铁路勘察设计、高速列车制造、铁路工程建设、城市轨道交通领域的骨干企业的专家出席会议。部分地方政府交通建设管理机构、科技创新企业和国外磁浮技术开发企业代表参加了会议。 会议由国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心主任高仕斌教授主持，“高速磁浮技术与产业发展战略研究”课题组组长、中国工程院钱清泉院士首先介绍了中国工程院设立“高速磁浮技术与产业发展战略研究”重大咨询课题的背景。田红旗、乐嘉陵、刘大响、顾国彪等院士从空气动力、电磁控制等角度提出了高速磁浮交通技术工程化发展战略的建议。与会专家认为，我国于2002年率先建成世界上首条高速磁浮示范线，已安全稳定运行近13年，共计超过1400万公里，证明了高速磁浮交通的安全性与实用性。我国科研院所在车辆悬浮和驱动技术上进行了30多年的探索，进行了几代样车的试制，已具备高速磁浮技术工程化的各种能力，后期应尽快建设一条具有商业应用前景的中等长度（150-200km)工程试验线，形成我国高速磁浮交通系统产业链。同时，自2013年美国Elon Musk公布了一份关于
真空管道列车Hyperloop的方案以后，包括美国Hyperloop-one等公司在内的多家企业已经开始高速真空管道列车的开发竞赛。2014年，日本东京至大阪的高速磁浮应用线路已经开工建设。我们国家的高速磁浮技术工程化不能再次落后于世界。 国家科技支撑计划重大项目“高速磁浮交通关键技术研究”负责人、中国中车青岛四方车辆有限公司丁叁叁副总工程师介绍了高速磁浮交通技术的先进性和国家科技支撑项目设置的必要性，阐述了“十三五”计划期间高速磁浮交通技术开发的国家目标：将全面掌握自主设计、制造、调试和试验评估方法，研制时速600公里工程化常导磁浮交通系统；建立完善的高速磁浮系统研发、制造、试验平台，形成自主研发创新能力；建立具有国际适应性的中国高速磁浮系统核心技术和标准规范体系；初步搭建全链条自主化产业平台；在“十四五”期间争取示范工程，实现新型高速磁浮系统的产业化目标，打造完整的国产化产业链，促进规模化效应，具备国际竞争能力。 “我们计划在5年内建成中国的跨海真空列车项目。”北京九州动脉隧道技术有限公司董事长刘子忠告诉记者。据介绍，该公司提出的跨海隧道技术方案与传统盾构隧道相比，投资显著节省，列车运行速度将来可以超过1000公里每小时。重要的是这种列车完全对天气免疫。他们也考察了舟山群岛、长山列岛、崇明岛、平潭岛、海南岛周围的一些目标地，计划把海岛交通、旅游和海岛综合开发结合起来。其中舟山市表现出了巨大兴趣，双方正在就舟山到桃花岛项目进行前期论证。
高速磁浮车辆悬浮架动力学模型研究 发表时间：2019-06-21T09:22:17.243Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：魏志欣王培东[导读] 摘要：在高速磁浮列车的运行中，铝合金悬浮架会受到非常大的力，这样就使其弹性变形较大。（中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111）摘要：在高速磁浮列车的运行中，铝合金悬浮架会受到非常大的力，这样就使其弹性变形较大。通过建立悬浮架有限元的模型，对其结构模态进行分析，并依据等效变形的原则进行刚性悬浮架模型的建立。以弹性和刚性悬浮架为基础进行磁浮车辆动力学模型的建立，通过实际计算发现建立的等效刚性悬浮架模型合理。其在计算效率与计算精度上要高于弹性模型。而弹性悬浮架模型能够更加准确、全面地 进行弹性形变与振动响应的模拟。 关键词：高速磁浮车辆；动力学模型；悬浮架高速磁浮列车底部分部有四个悬浮架，在每个悬浮架左右都安装有电磁铁模块，而相邻的悬浮架通过电磁铁进行连接，可以说其具有独特的走行部的结构。悬浮架一般由铝合金构成，这样能够减轻重量，便于进行速度的提升。此外，其还具备一定的弹性，其弹性变形对磁浮车辆具有明显的影响。进行悬浮架的研究建立模型必不可少，而弹性模型能够得到准确的数值，但该模型较为复杂，这样会在很大的程度上降低计算的效率。本文通过采用ANSYS软件进行弹性悬浮架模型的建立，并展开分析，然后进行等效刚性模型的建立，并将这两种模型进行对比。 1.悬浮架模型与参数分析 1.1悬浮架有限元建模与模态分析通过建模并进行体映射网格划分，然后利用平面切割法对其进行控制，这样可以得到悬浮架上的关键节点，建立有限元模型[1]。其前后C型框通过纵梁进行连接，这样就构成一个悬浮架的结构。通过对悬浮架前四阶模态频率与振型进行对比，发现悬浮架纵向扭转、横向弯曲以及竖向弯曲的刚度都比较小，其对电磁铁机械解耦、悬浮架的曲线通过都非常有利[2]。在考虑车辆行驶安全的情况下，将悬浮架的最大弹性形变进行严格控制非常必要[3]。 1.2等效刚性悬浮架模型 对于悬浮架而言，铰点是磁轨间隙变化的重要因素，这样在进行悬浮架等效刚性模型建立时，要确保刚性与弹性悬浮架模型加载相同载荷时铰点垂向位移相等的原则。将悬浮架在纵梁中间进行刚性悬浮框单元的划分，然后将两个刚体通过弹簧进行连接，这样就建立好了刚性悬浮架模型。等效弹簧的刚度决定了刚性悬浮架能否模拟实际悬浮架弹性变形。然后根据悬浮架有限元模型，进行刚性等效方法的采用，从而得到刚性悬浮架等效弹簧参数，像等效扭转刚度为1.07M?N?m/rad、横向和竖向弯曲刚度分别为2.02和3.61M?N?m/rad。悬浮架结构阻尼非常小，所以其等效阻尼为零。 1.3基于刚、弹性悬浮架的整车动力学模型通过SIMPACK软件能够建立弹性和刚性的悬浮架磁浮车辆动力学模型，这样方便进行两者之间的研究。除去车辆悬浮架之外的部分都进行刚体建模，然后建立主动悬浮以及导向控制模块。在建模中弹性悬浮架要采用有限元软件对其进行预处理，然后运用模态凝聚技术将其自由度进行缩减，该过程需要进行SIMPACK柔性接口模块的调用。对于刚性悬浮架模型仅通过进行模型构建，然后在车辆建模时进行该模型的调用即可。 2.平衡速度下悬浮架曲线通过响应比较因为弹性悬浮架的分析较为复杂，其中要考虑到弹簧的弹性形变，所以通过仿真进行两种模型的动态分析具有非常重要的作用。对SIMPACK数值进行积分时要采用自适应步长，然后使其每0.0055s进行一次计算结果的输出。仿真结果中弓形脚点的垂向位移为铰点相对于移动轨道坐标的位移距离。当车辆模型以一定的速度通过线路时，其对应曲线如图1和图2所示。 图 1 弹性悬浮架上铰点垂向位移
说明文阅读《高速磁悬浮列车》 （1）近日，随着国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项“磁浮交通系统关键技术”项目启动，我国时速600公里高速磁浮研发正式拉开序幕。 （2）2016年10月21号，我国轨道交通设备制造商中国中车股份有限公司宣布，将启动时速600公里高速磁浮项目的研发。近日，科技部认证微博再次发文称，该项目由中车青岛四方机车车辆股份有限公司牵头组织实施，将建成一条长度不少于5公里高速磁浮的试验线，研制一列设计时速600公里高速磁浮试验列车。与国外同类高速磁浮相比，悬浮能耗降低35%、电磁铁温升降低40℃、单位有效载荷车辆减重6%以上，最终建成具有影响力的高速磁浮运输系统协同创新与集成化试验平台。形成国际领先的标准规范体系和综合评估及评价方法。 （3）据了解，目前世界上在磁浮方面领先的是日本和德国。日本采用超导磁浮，最高试验时速603公里;德国采用常导磁浮，最高试验时速505公里。上海的磁浮线路采用德国技术，运营时速430公里。据中国之声《央广新闻》报道，科技部表示，这个项目的实施，将使磁浮交通运营的速度达到一个新高度，更进一步提升磁浮交通的舒适度，降低运行能耗，为后高铁时代做好前沿技术的储备。 （4）尽管中国铁路网尤其是高铁网的运营和再建规模、系统很大，但地域广、人口多、中东部地区城市密集的特点，使得中国的点对点大容量高速旅客的运输需求很大，比如上海到北京，成都和重庆之间。北京交通大学教授贾利民认为，磁悬浮技术是一种点对点大容量的运输技术，可以作为现在高速和城际铁路路网系统的有益补充。 1、（2分）与外国同类高速磁浮相比，我国研发的高速磁浮项目的优点是什么？ 2、（4分）高速磁浮项目的实施有哪些益处？ 3、（2分）指出下列句子所使用的说明方法。（一个括号内只能填写一种说明方法） 与国外同类高速磁浮相比，悬浮能耗降低35%、电磁铁温升降低40℃、单位有效载荷车辆减重6%以上。（）（） 4、（3分）是什么“使得中国的点对点大容量高速旅客的运输需求很大”？
高速磁悬浮列车电磁场的模拟计算 陈棣湘潘孟春罗飞路田武刚胡媛媛摘要:采用有限元法研究了 高速磁悬浮列车的悬浮和推进电磁场,重点研究了车辆在不同运行条件下悬浮力和推力的变化规律,并得出了经验公式。分析和计算结果表明,悬浮力和推力的 大小与功角有关,并且由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在 六倍频的波动。关键词:磁悬浮列车;直线同步电机;电磁场分析;有限元法;模拟计算常导高速吸浮型磁悬浮列车是一个典型的直线同步电机对象, 而且又有别于一般的直线同步电机。其长定子轨道上的初级线圈采用三相交流 激磁, 悬浮电磁铁上的次级线圈采用直流激磁, 而且次级磁极上也有齿槽,用于设置发电绕组,因此其磁场分布极为复杂。其悬浮力和推力不仅受到转子电流、定子电流和气隙宽度的影响,而且受到定子齿槽、发电齿槽、功角等因素的影响, 因此深入分析悬浮力和推力与这些因素的关系对于保证悬浮和推进的可靠性有 着十分重要的意义。尽管国内外学者图1 常导高速磁悬浮列车中直线同步电 机的结构示意图对于直线同步电机的磁场分布已作了许多Fig. 1 The structure diagram of linear synchronous motor in 研究[ 5 ] ,但是对于 高速磁悬浮列车电磁场normal conducted high speed magnetic levitation vehicle 分布的系统研究尚未见到详细的报道。为此我们应用大型有限元分析 软件ANSYS , 从分析气隙磁场的分布入手,采用空间离散手段,对常导高速磁悬 浮列车的电磁场进行了比较全面的分析和计算,获得了一些与文献报道和以往试验数据相符的结果[1 ] 。1 常导吸浮型高速磁悬浮列车中直线同步电机的结构常导磁悬浮列车所用的直线同步电机的结构如图1 , 它属于单 边长定子直线同步凸极电动机。长定子由地面上的轨道构成,转子由车载电磁铁构成。转子绕组中加有直流电流,形成悬浮磁场,与定子作用产生悬浮力。而长 定子绕组中通有三相交流电,形成行波磁场与车载电磁铁的磁极相互作用,从而 产生推力[1 ] 。2 有限元模型的建立所研究磁悬浮列车的每节 车厢上有7 个悬浮电磁铁组合,分布在车厢的两侧。每个悬浮电磁铁组合由6 对悬浮电磁铁构成。定子(轨道) 的厚度为90mm , 极距τ = 258mm 。定子轨 道上的线圈匝数为1 , 通三相交流电;悬浮电磁铁上的线圈匝数为270 , 通直 流电。由于在实际情况中,定子(轨道) 的长度远大于转子(悬浮电磁铁) 的长度,并且定子(轨道) 和转子(悬浮电磁铁) 沿垂直于车辆运动方向( z 方向) 的每 一横截面的形状均相同,因此我们采用2-D 长定子模型进行分 析。分析常导高速磁悬浮列车电磁场时,既要模拟恒定磁场,又要模拟时变磁场,这是特别困难的。而且由于定子和转子上均有齿槽,材料不具有连 续性,定子和转子运转到不同位置时磁路结构不同,磁场分布也不相同。为了在 有限元分析中体现出这种不同,我们采用了空间离散的方法,即通过离散电机转 子的位置,建立若干个不同位置的模型进行分析。只要相邻模型之间位置的差距足够小,这种方法的精度就足够高。此时每个模型内的磁场都可以看成是恒定磁场。在分析过程中,通过设定周期性边界条件克服了直线电机的纵向边端效应的影响,并且对于每极槽数为整数的直线同步电动机来说,由于其结构具有对称性,转子模拟一对磁极就可以了。3 结论3. 1 磁感应强度的分布情 况如图2 、图3 中,图中幅值大者为垂直分量B Y , 幅值小者为 水平分量B X 。从图中可以看出,齿槽的存在对磁感应强度的分布影响很大。 该结论已得到实验验证,详细情况将在后续文章中介绍。图2 没有齿槽时
磁浮交通长大干线经济评价 3.1.1磁悬浮列车简介 磁悬浮列车是一种采用无接触电磁悬浮导向和驱动系统的高速列车系统，时速可达400公里以上，是一种当今世界速度最快的地面客运交通工具，具有能耗低、噪音小、安全舒适、低污染等优点。高速磁悬浮交通技术，是第一个完全不用轮子、采用非接触行进的列车系统，不是滚动而是浮动。她克服了传统的轮轨技术的羁绊，使轨道交通技术更适于环境保护，更经济、更快捷、更安全。 高速磁悬浮列车系统是根据电磁悬浮原理实现支撑和导向的。在车厢的两侧装有可单独控制的电磁铁，在导轨的下面装有定子组，支撑和导向就是靠它们之间的吸引力来实现的。悬浮磁铁从下面向上把车厢吸引向导轨，同时，导向磁铁将车厢横向就位。一个带冗余的电子控制系统保证车厢与导轨的悬浮距离为10毫米。与汽车或传统的火车不同，高速磁悬浮列车系统的推进系统不在车上，而是安装在轨道上。使其能够以很快的速度前进，并有良好的加速性，它可以有效地用于相对的短距离线路或停靠站较多的线路。 磁悬浮高速列车的技术概念已经消除了与传统运输方式的安全风险问题。导轨推进系统的原理使得撞车成为不可能。如果在同一区间有两列或多于两列的列车同时行驶，导轨上的电机会迫使它们在同一方向上按相同的速度行驶。因为磁悬浮高速列车导轨没有交叉，所以不会与其他交通系统相撞，车厢包着导轨也不会发生“脱轨”。与其他交通系统相比，磁悬浮高速列车系统作用在导轨和车厢上的负载极低，从而降低了总体运行风险。这要归功于悬浮和导向磁铁沿列车两侧的连接车厢的负载传输。 2003年年初，将建成中国乃至世界上第一条正式商业化运营的磁悬浮交通线。它包括：建设一条从浦东国际机场到市区龙阳路长约35公里的双线、高架磁悬浮铁路，与穿越黄浦江的地铁二号线衔接；初期引进德国高速、常导型的最新磁悬浮列车3列，每列为3辆。投资来源可能采用政府、社会、海外三方合作的办法解决。这一示运营线的启动意义深远。对而言，磁悬浮列车可以用7—8分钟时间将旅客送达目的地，而且票价远比出租车便宜，将吸引大量进出浦东的客流；同时，将改善的投资环境，提升的国际形象。更重要的是，将借助磁悬浮列车，推动相关高精尖技术及企业和产业的发展。它所积累的经验，将为我国城市轨道交通和干线高速交通体系带来深远的影响。 磁悬浮具有以下显著优势：
0.磁悬浮技术与高速轮轨技术相比优势何在？ 速度高 常导磁悬浮可达４００—５００公里／小时，超导磁悬浮可达５００—６００公里／小时。轮轨高速的最高运营速度一般认为不宜超过４００公里／小时。磁悬浮的高速度使其在１０００至１５００公里的距离范围可与航空竞争。 能耗低 据德国资料，在３００公里／小时的速度下，磁悬浮比ＩＣＥ３高速轮轨能耗少２８％。 维修少 磁悬浮列车属于无磨损运行，要维修的主要是电气设备。随着电子工业的发展，器件可靠性将不断提高。 无污染 采用电力驱动，无需燃油，无有害气体排放。此外还有噪音小（在速度较低时极明显）、乘坐舒适、爬坡能力强、通过的曲线半径小、加速减速快等优点。 1.TR05、06、07、08有什么不同，各有什么进步？解决了什么问题？ 1979年, 世界第一列准许载客的长定子动力装置磁悬浮列车TR05在汉堡国际运输展览会运行。在为期三周的展览会中,TR05客超过50000人。 1980年, 在Emsland的Transrapid测试中心开始建筑导轨和TR06试验车。该车有2节, 长54m, 重102t , 有192个座位, 利用电磁悬浮和制导系统,动力装置使用同步长定子线性感应电机, 设计速度为400km/h。1988年1月, TR06创下载人时速为412.6km/h的记录。 1987年,TVE建成了耗资7.8亿马克,可以在与实际应用相似的条件下, 用于长期运行的有两个环、总长31.5km 的闭合轨道;并开始研究设计目标最高速度为500km/h的应用车TR07 。TR07由两节构成,总长51m ; , 车重92t, 利用电磁悬浮和导向系统, 使用同步长定子线性感应电动机作动力装置, 额定气隙10mm;, 运行速度在300-500km/h。1993年6月10日, 在普通的运行条件下,TR07在TVE创下了速度达450km/h的新世界记录。 1997年4 月, 在汉诺威博览会上展出了transrapid的最新产品—设计速度为550km/h、有6节客车的.TR08, 它就是将在柏林一汉堡的路线上运行的磁悬浮列车原型。它比.TR07更轻, 更符合空气动力学, 噪声更小, 更经济。 2。在气温不同的长大干线上，如果车辆过长会遇到什么问题？如何解决？利用电机学中学过的方法加以分析
- 88 - 第4期2019年8月No.4 August，2019 信息化教学就是在信息化环境中，教育者与学习者借助现代教育媒体、教育信息资源和教育技术方法进行的双边活动。信息化教学设计的发展趋势为职业院校教师与学生依据教学标准共同合作，从而设计出适合学生认知特点的学习路径与方法，为学生学习提供科学、有效、及时的支持 与服务[1] 。 “直线电机与磁浮驱动”课程是铁道机车车辆制造与维护专业基础领域的一门课程，是该专业学生的拓展必修课。在传统的理论课堂中，教师更多实行“填鸭式”教学，这种满堂灌的方式极难调动学生的课堂参与性与整个学习思考过程的主动性，从而使学生对一节课的重点与难点很难把握，造成上课效果不佳的后果，因而，急需进行教学方法和教学手段的改进。实施信息化教学对提升教学效果是一种有 效的教学改进[2] 。本课题以西安铁路职业技术学院“直线电机与磁浮驱动”课程中“德国常导超高速磁浮列车的工作原理”这节课为例，进行信息化教学设计，以提升教学效果，同时为高职铁道机车类专业其他相关课程的信息化教学开展提供示范。1 教学环境1.1 学生情况 本次教学设计的教学对象是西安铁路职业技术学院机车车辆制造专业大二的学生，他们能够熟练使用计算机、手机等信息化设备与各种网络技术，是“95后”—信息化时代的原住民。1.2 教材 本门课程选用的教材是《直线电机与磁浮驱动》，该教材的主编是西安铁路职业技术学院省级名师李益民教授，由西南交通大学出版社出版。这本教材也是全国首家介绍磁浮列车原理的高职教材。笔者在对教材内容十分熟悉的基础上调研了西南交通大学磁浮技术，同时，对长沙磁浮快线进行了参观与学习，从而对磁浮技术有了较深的理解。1.3 课程标准 “磁悬浮与直线驱动”这门课程是铁道机车车辆制造 与维护专业的拓展必修课，主要讲述磁悬浮与直线电机的 发展及现状，并简要介绍磁悬浮与直线电机的结构与工作原理，在“磁悬浮与直线驱动”的课程标准中，德国常导超高速磁浮列车的工作原理占用2课时。1.4 教学设备 首先，西安铁路职业技术学院为每个班级都配备了可以播放PPT 与视频的多媒体教室。其次，教师针对所带班级建立了一个微信群，在充分发挥网络作用的同时方便与学生进行交流。最后，让学生下载安装蓝墨云班课软件APP ，进行课前预习与课后复习，该软件具有互动、总结、评价、测试等功能。2 教学设计内容2.1 教学目标 本部分教学内容与本节课的教学目标是依据铁道机车车辆制造与维护专业人才培养方案和“磁悬浮与直线驱动”的课程标准要求确定的。本节课的学习目标是：（1）电磁铁的工作原理。（2）直线同步电机的工作原理。本节课的能力目标是：掌握德国磁浮列车的悬浮、导向、驱动3大基本原理。2.2 教学内容与教学过程 教学内容为德国常导超高速磁浮列车的悬浮、导向与驱动的工作原理。教学过程如下：首先，学生利用蓝墨云班课教学平台，课前预习电磁铁的工作原理、控制方法以及三相旋转同步电机的工作原理。其次，在课堂上，先讲解电磁铁的工作原理，之后通过在课堂上演示悬浮原理即使悬浮小球处于稳定悬浮状态，让学生明白在实际中怎样通过电磁铁来实现控制磁浮列车的悬浮状态。再次，在课堂中讲解导向的原理并通过观看德国磁悬浮列车视频，让学生明白列车如何进行导向。最后，通过现场演示直线同步电机原理与观看视频，让学生明白磁浮列车如何进行驱动。2.3 重难点 重点：磁浮列车的悬浮与导向原理。难点：磁浮列车的驱动原理。2.4 教学拓展与教学创新 作者简介：任瑞琪（1994— ），女，陕西西安人，助教，硕士；研究方向：磁悬浮列车，电力电子技术，神经网络等。 摘 要：社会经济的不断发展对交通运输工具提出了快捷、安全、舒适及符合环保等更高的要求。以“德国常导超高速磁浮列 车的工作原理”为研究对象，从教学环境、教学设计内容、教学方法、教学策略、教学反思5方面进行教学设计，具体展示了其信息化教学的设计过程。关键词：磁浮列车；信息化教学设计；信息技术“德国常导超高速磁浮列车的工作原理” 的信息化教学设计 任瑞琪，朱慧勇，张 笛，房 楠 （西安铁路职业技术学院,陕西 西安 710026） 现代盐化工 Modern Salt and Chemical Industry