磁悬浮列车
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磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车是一种利用磁力原理实现悬浮并运行的新型交通工具。
其基本原理是利用同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的特性来实现悬浮和运行。
磁悬浮列车的轨道上安装了一系列的电磁体,称为轨道磁铁。
这些轨道磁铁分为两种,一种是导向磁铁,另一种是悬浮磁铁。
导向磁铁的作用是提供轨道的导向力,防止列车在运行过程中偏离轨道。
悬浮磁铁的作用是提供列车所需的悬浮力。
磁悬浮列车的车辆底部安装了一组称为悬浮体的电磁体。
悬浮体与轨道磁铁相互作用,形成一种磁悬浮力,使列车能够悬浮在轨道上方。
通过调节悬浮体电磁体的电流,可以控制悬浮力的大小,从而实现列车的悬浮高度和稳定度的调节。
磁悬浮列车的推进是通过磁悬浮线圈在列车底部产生的磁场与轨道磁铁间的相互作用来实现的。
当列车通过轨道时,磁悬浮线圈会通过变换电流来改变其磁极性,从而与轨道磁铁产生相互吸引或排斥的力。
通过不断改变磁悬浮线圈的电流,可以使列车在轨道上高速行驶。
除了磁悬浮力驱动,磁悬浮列车还采用气垫技术进行辅助悬浮,提高列车的稳定性和平顺性。
气垫技术通过在列车底部产生气压,使列车悬浮在一层气垫上,减小了列车与轨道之间的接触面积,从而减小了阻力和摩擦力,提高了列车的运行效率。
总体来说,磁悬浮列车的运行原理是通过轨道磁铁、悬浮体电
磁体以及磁悬浮线圈的相互作用,实现列车的悬浮和推进。
这种原理不仅减小了阻力、提高了运行效率,还有助于减少能量消耗和环境污染,具有很大的发展潜力。
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车(Maglev Train)是一种利用磁力悬浮和推进的高速列车。
它不需要接触式的轨道,而是通过磁力将列车悬浮在轨道上,从而减少了摩擦和空气阻力,提高了列车的速度和运行效率。
本文将详细介绍磁悬浮列车的工作原理。
1. 磁悬浮原理磁悬浮列车利用磁力将列车悬浮在轨道上,主要有两种方式:吸引型和排斥型。
- 吸引型磁悬浮:轨道上铺设一系列电磁铁,列车底部装有永磁体。
当列车靠近轨道时,轨道上的电磁铁会产生磁场,吸引列车底部的永磁体,使列车悬浮在轨道上。
- 排斥型磁悬浮:轨道上铺设一系列电磁铁,列车底部装有电磁体。
当列车靠近轨道时,轨道上的电磁铁会产生磁场,与列车底部的电磁体相互排斥,使列车悬浮在轨道上。
磁悬浮列车的悬浮高度由磁场的强度和列车底部装置的设计决定。
为了保持稳定悬浮,磁悬浮列车还配备了控制系统,通过调整磁场的强度和列车底部装置的位置,使列车保持在预定的悬浮高度上。
2. 磁悬浮列车的推进原理磁悬浮列车不仅能够悬浮在轨道上,还能够通过磁力推进,实现高速运行。
主要有两种推进方式:线性感应推进和线性电机推进。
- 线性感应推进:在轨道上铺设一系列的线圈,列车底部装有永磁体。
当列车运行时,轨道上的线圈会产生变化的磁场,通过感应作用在列车底部的永磁体上产生感应电流,进而产生反作用力推动列车前进。
- 线性电机推进:在轨道上铺设一系列的线圈,列车底部装有电磁体。
当列车运行时,轨道上的线圈会产生变化的磁场,与列车底部的电磁体相互作用,通过电磁力推动列车前进。
磁悬浮列车的推进力由线圈产生的磁场强度和列车底部装置的设计决定。
为了实现高速运行,磁悬浮列车还配备了控制系统,通过调整线圈的电流和列车底部装置的位置,使列车保持在预定的速度上。
3. 磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相比传统的轮轨列车具有以下优势:- 高速运行:由于减少了摩擦和空气阻力,磁悬浮列车能够实现更高的速度。
目前已有的磁悬浮列车可以达到每小时500公里以上的速度,甚至有望突破1000公里/小时。
我国磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车是利用电磁悬浮原理实现的一种新型轨道交通运输系统。
它不需要依靠传统的钢轨,而是通过磁场力来支撑列车的运行。
磁悬浮列车的工作原理主要包括以下几个方面:
1. 悬浮原理
磁悬浮列车采用电磁悬浮技术,利用列车底部的电磁铁与地面导轨上的电磁铁之间的相互排斥力,使列车悬浮于导轨之上,从而消除了传统轮轨之间的机械摩擦。
2. 推进原理
磁悬浮列车的推进系统采用线性电动机原理,将导轨分为多个节,每个节都有一个三相交流电源。
通过控制每个节的三相电流,就可以产生移动的磁场,从而推动列车运行。
3. 制导原理
磁悬浮列车的制导系统利用了电磁力的特性。
在导轨两侧设置了一对制导磁铁,与列车侧面的磁铁相互吸引,从而实现了列车在导轨上的稳定运行。
4. 控制系统
磁悬浮列车的控制系统是整个系统的大脑,负责监控和调节悬浮高度、推进力、制导力等各种参数,确保列车安全、平稳、高效地运行。
我国自主研发的磁悬浮列车技术已经达到了世界先进水平,在上海、
长沙等地建设了商业运营线路,展现了我国在这一领域的创新能力。
磁悬浮列车以其高速、安全、节能等优势,正逐步成为未来城市轨道交通的新选择。
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车(Maglev train)是一种利用磁力悬浮技术进行悬浮和推动的高速列车。
它是一种创新的交通工具,具有超高的速度和平稳的行驶体验。
磁悬浮列车基于磁悬浮原理,通过电磁力将列车悬浮在轨道上,并利用同样的原理推动列车前进。
一、磁悬浮原理和构造磁悬浮列车的悬浮和推动是基于磁力的相互作用。
列车上装有磁铁,而轨道上则铺设有磁力线圈。
当列车通过轨道时,轨道上的磁力线圈会激活,产生一个强大的磁场。
这个磁场会与列车上的磁铁相互作用,产生排斥力,从而悬浮起整个列车。
同时,轨道上的磁力线圈会持续改变磁场的极性,产生一个向前的推动力,推动列车沿轨道行驶。
为了实现磁悬浮列车的悬浮和推动,轨道上的磁力线圈需要与列车上的磁铁进行精确的匹配。
通常,磁悬浮列车采用线圈阵列的形式,轨道上均匀分布多个磁力线圈。
这些线圈之间通过电路连接,可以灵活地控制磁场的生成和改变。
列车上的磁铁则被安装在车体底部,并采用特殊的形状和材料以增强磁力的作用。
二、磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相较于传统的轮轨列车具有许多优势。
首先,磁悬浮列车无轮轴和轨道的直接接触,从而避免了摩擦和磨损,减少了能量损耗和噪音产生。
其次,磁悬浮列车能够实现高速行驶,目前最高时速已超过了600公里。
这得益于悬浮系统的稳定性和轨道上磁力的驱动。
此外,磁悬浮列车行驶过程中感受到的动力和振动均很小,乘坐舒适。
磁悬浮列车还具备对环境友好的特点。
由于无需燃烧化石燃料,不会产生尾气和噪音污染,磁悬浮列车是一种低碳清洁的交通工具,相对环保。
此外,磁悬浮列车的运营成本较低,维护成本相对较低,且可靠性高,具备长期运营的潜力。
三、磁悬浮列车的应用目前,磁悬浮列车已在一些国家和地区投入实际运营。
例如,中国的上海磁浮列车、德国的Transrapid等。
这些磁悬浮列车通常用于城市间或机场之间的高速交通连接,实现了快速、高效的出行。
磁悬浮列车还在不断发展和改进,未来有望应用于更广泛的范围。
磁悬浮列车一、磁悬浮列车的定义磁悬浮列车是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。
英文名称为maglev train或magnetic suspension train。
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车。
由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此其阻力只有空气的阻力。
磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上,比轮轨高速列车的300多公里还要快。
二、磁悬浮列车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。
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。
磁悬浮列车原理
磁悬浮列车是一种通过磁力悬浮和推动的高速列车。
它的原理是利用磁力使列车浮在轨道上,并通过磁力推动列车运行。
磁悬浮列车的轨道上内置有一组电磁轨道,轨道上沿着一定的间隔铺设有电磁线圈。
这些电磁线圈受到电流的控制,产生一定的磁场。
列车的底部装有磁铁或超导磁体,这些磁体在列车行驶过程中产生磁场。
根据同性相斥和异性相吸的原理,列车的磁铁与轨道上的电磁轨道之间形成磁力作用,使得列车浮在轨道上。
为了确保列车的稳定悬浮,磁悬浮列车还采用了反馈控制系统。
该系统通过感应列车的位置和速度等参数,并实时调整轨道上的电流,以确保列车保持在正确的高度和位置上。
在列车行驶过程中,磁悬浮列车的推进系统通过改变列车底部的磁场来产生推动力。
当电流改变时,底部磁体的磁场也会相应改变,从而推动列车向前运行。
相比传统的轮轨列车,磁悬浮列车具有更低的运行摩擦和空气阻力,因此能够实现更高的速度和更低的能量消耗。
同时,磁悬浮列车的运行非常平稳,几乎没有震动和噪音。
总之,磁悬浮列车通过磁力悬浮和推动的原理,实现了在轨道上高速、环保、平稳运行的特点。
它是一种具有巨大潜力的交通工具,能够满足未来城市交通的需求。
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车是一种利用磁力悬浮的技术,使列车在轨道上悬浮并运行的交通工具。
它采用磁场的相互作用来提供悬浮力,以及电动机来推动列车前进。
以下是磁悬浮列车的基本工作原理:
1. 磁悬浮系统
磁悬浮列车的轨道和车辆上都安装有磁体,通常是超导磁体或永磁体。
在轨道上,有一系列电磁悬浮系统,它们产生磁场。
车辆底部的磁体和轨道上的电磁系统之间的相互作用产生了悬浮力。
2. 悬浮力和稳定性
当车辆底部的磁体与轨道上的电磁系统相互作用时,产生的磁场会推斥彼此,从而使车辆悬浮在轨道上。
这种悬浮力既支持车辆的重量,又保持了列车在运行中的稳定性。
3. 推进系统
磁悬浮列车的推进系统通常采用线圈和电动机。
在列车底部的线圈中通电产生磁场,与轨道上的线圈相互作用,产生推进力。
通过控制电动机和线圈的电流,可以实现对列车的精确操控和调速。
4. 悬浮与推进的整合
磁悬浮列车通过在车辆底部和轨道上的磁体之间精确控制磁场,使列车悬浮在轨道上。
同时,通过调整电动机和线圈的电流,实现列车的前进和制动。
这种整合的系统使得磁悬浮列车可以在轨道上平稳、高速地运行。
5. 优势与应用
磁悬浮列车相较于传统的轮轨列车具有更高的运行速度、更少的摩擦损耗、更低的噪音以及更小的振动。
因此,它在高速交通领域,如城市间高速铁路和机场连接等,有着广泛的应用前景。
总体而言,磁悬浮列车的工作原理基于磁场的相互作用,既提供了悬浮力,又通过推进系统实现了列车的前进。
这种先进的交通工具在提高交通效率、减少能耗和改善乘坐体验方面具有显著的优势。
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车(Maglev train)是一种利用磁力原理悬浮运行的列车。
它通过磁悬浮技术实现与轨道的非接触式悬浮,并利用磁力驱动系统进行推进。
磁悬浮列车的工作原理可以分为悬浮系统和推进系统两个方面。
一、悬浮系统磁悬浮列车的悬浮系统采用电磁吸力悬浮技术,通过磁力使列车脱离轨道,实现悬浮运行。
悬浮系统主要包括悬浮磁铁、轨道磁铁和控制系统。
1. 悬浮磁铁:悬浮磁铁位于列车的车体下方,由电磁线圈组成。
当悬浮磁铁通电时,会产生磁场,与轨道磁铁产生相互作用,形成电磁吸力,使列车悬浮在轨道上方。
2. 轨道磁铁:轨道磁铁位于轨道的两侧,由电磁线圈组成。
轨道磁铁通电时,会产生磁场,与悬浮磁铁产生相互作用,形成电磁吸力,支撑列车悬浮在轨道上方。
3. 控制系统:控制系统用于控制悬浮磁铁和轨道磁铁的通电情况,以及调节悬浮高度。
通过传感器感知列车与轨道之间的距离,控制系统能够实时调整磁铁的通电情况,使列车保持在预定的悬浮高度上运行。
二、推进系统磁悬浮列车的推进系统采用线性感应电机技术,通过磁力驱动列车前进。
推进系统主要包括线圈、磁铁和供电系统。
1. 线圈:线圈位于列车的底部,由电磁线圈组成。
当线圈通电时,会产生磁场。
2. 磁铁:磁铁位于轨道的两侧,与线圈相对。
当线圈通电时,产生的磁场会与磁铁产生相互作用,形成推进力。
3. 供电系统:供电系统为线圈提供电能,通常采用集电弓和供电轨道的方式。
集电弓通过接触供电轨道,将电能传输到线圈中,以供线圈产生磁场。
总结:磁悬浮列车的工作原理是通过悬浮系统实现列车与轨道的非接触式悬浮,并通过推进系统利用磁力驱动列车前进。
悬浮系统采用电磁吸力悬浮技术,包括悬浮磁铁、轨道磁铁和控制系统。
推进系统采用线性感应电机技术,包括线圈、磁铁和供电系统。
通过这种工作原理,磁悬浮列车能够实现高速、平稳、低噪音的运行,具有较好的运输效果和环保性能。
磁悬浮列车的工作原理磁悬浮列车作为一种新型的高速交通工具,其工作原理与传统列车有所不同。
磁悬浮列车利用磁力使列车悬浮在轨道上,减少了摩擦力,从而实现高速行驶。
本文将详细介绍磁悬浮列车的工作原理及其优势。
一、磁悬浮列车的基本构造磁悬浮列车主要由列车车体、轨道和磁悬浮系统三部分组成。
1. 列车车体:磁悬浮列车车体采用轻量化材料制造,具有良好的空气动力学性能。
车体内部设有乘客座椅、车厢连接器、控制系统等装置。
2. 轨道:磁悬浮列车的轨道由两根导轨和多根电气线圈组成。
导轨用于引导列车行驶方向,电气线圈则负责产生磁力。
3. 磁悬浮系统:磁悬浮列车的核心就是磁悬浮系统。
该系统由磁悬浮导向与悬浮系统、磁悬浮控制系统和供电系统组成。
在磁悬浮导向与悬浮系统中,由电气线圈内通电产生磁场,与列车车体底部的磁铁产生相互作用力,使列车浮起。
磁悬浮控制系统利用传感器和控制器实时监测列车的位置、速度和悬浮高度等数据,并通过调节电气线圈的电流实现对列车的悬浮和导向控制。
供电系统则负责为磁悬浮列车提供所需的电能,一般采用无线供电技术,通过轨道上的供电线圈向列车传输电能。
二、磁悬浮列车的工作原理主要包括磁力悬浮和磁力推进两个关键部分。
1. 磁力悬浮:磁悬浮列车利用磁力使列车浮起,减小了与轨道间的接触面积,从而消除了由于摩擦力带来的能量损耗和机械振动。
其原理是通过电气线圈产生磁场,与列车车体上的磁铁产生吸引或排斥力,使列车悬浮在轨道上。
2. 磁力推进:磁悬浮列车的磁力推进采用线性电动机的原理。
轨道上的电气线圈通电后产生磁场,与列车车体上的线圈产生作用力,推动列车前进。
这种方式可以实现高速行驶,且无需传统列车的动力车头,减少了空气阻力和噪音。
三、磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相比传统列车具有以下优势:1. 高速:磁悬浮列车的悬浮和推进方式使其能够实现更高的速度,理论上可达到时速600至800公里以上。
这对于缩短城市之间的距离、提高运输效率具有重要意义。
磁悬浮列车原理解析磁悬浮列车(Maglev train)是一种基于磁浮技术的高速交通工具,通过磁力将列车悬浮在轨道上运行。
相比于传统的火车或地铁,磁悬浮列车具有更高的速度和更平稳的行驶体验。
本文将对磁悬浮列车的原理进行解析。
一、电磁悬浮原理磁悬浮列车的悬浮系统采用电磁悬浮技术,利用相互作用的磁力将列车悬浮在轨道上。
悬浮系统由车体上的磁体和轨道上的导向磁铁组成。
当列车在轨道上运行时,车体上的磁体会产生一个向下的磁力,与导向磁铁上的磁力相互作用,将列车悬浮起来。
二、线圈感应原理磁悬浮列车的动力系统采用线圈感应原理,即利用感应电流产生磁场来驱动列车运行。
在轨道上埋设有一系列的线圈,称为牵引线圈。
当列车通过牵引线圈时,线圈内会产生一种交变磁场,这个磁场会感应到列车底部的电磁铁。
根据洛伦兹力的原理,当电磁铁受到磁场的作用时,会产生一个向前或向后的推力,从而驱动列车运行。
三、磁悬浮列车的优势1.高速:磁悬浮列车具有较高的运行速度,可以达到每小时500公里以上的速度,远远超过传统轨道交通工具。
2.平稳:由于悬浮在轨道上,磁悬浮列车行驶过程中几乎没有摩擦,所以行驶过程更加平稳,乘坐体验更好。
3.环保:磁悬浮列车采用线圈感应原理,无需燃料燃烧,不会产生尾气排放,对环境更加友好。
4.安全:磁悬浮列车利用磁力悬浮和线圈感应原理驱动,不存在传统轨道交通事故中的脱轨和碰撞危险。
四、磁悬浮列车的应用目前,磁悬浮列车已经在世界各地得到广泛应用。
例如,中国的上海磁浮列车是目前世界上商业运营最长的磁悬浮列车线路,连接着浦东机场和市区;日本的长崎磁浮线路是世界上首条商业运营的磁浮列车线路;德国的Transrapid磁浮列车是第一代商业化运营的磁悬浮列车系统。
五、磁悬浮列车的发展前景随着科技的不断进步,磁悬浮列车的发展前景非常广阔。
磁悬浮列车具有高速、平稳、环保、安全等优势,可以应用于城市快速交通系统和长距离高速铁路系统中。
而且,磁悬浮技术的不断创新也将进一步提高磁悬浮列车的性能,并拓展其更多的应用领域。
磁悬浮列车的原理及应用磁悬浮列车的概述磁悬浮列车(Maglev train)是一种利用磁力悬浮和推进原理运行的高速列车。
磁悬浮列车与传统轨道交通相比,具有更高的运行速度、更低的能耗、更低的噪音和更少的环境污染。
磁悬浮列车的应用在世界各地得到了越来越广泛的关注和采用。
磁悬浮列车的原理磁悬浮列车的运行原理主要包括磁悬浮和推进两个方面。
磁悬浮通过磁力使列车悬浮在轨道上,减少了与轨道的摩擦。
推进则是利用电力将列车从静止状态加速到运行速度。
磁悬浮原理磁悬浮列车的轨道上布满了一系列的电磁铁,这些电磁铁产生的磁场与列车上的磁性元件相互作用,使列车悬浮在轨道上。
这种悬浮方式可以减少与轨道的接触面积,从而减少了能量损耗和摩擦,提高了运行速度。
推进原理磁悬浮列车的推进是通过电磁力来实现的。
轨道上的电磁铁会产生一个与列车上的线圈相互作用的电磁场,从而产生推进力。
列车通过控制线圈的电流来改变推进力,从而实现加速和减速。
磁悬浮列车的应用磁悬浮列车作为一种新型的高速交通工具,在许多领域中得到了广泛的应用。
高速铁路磁悬浮列车被广泛应用于高速铁路系统中,可以实现更高的运行速度和更大的运输能力。
磁悬浮列车可以减少能量损耗和轨道磨损,提高系统的效率和可靠性。
城市交通在城市交通领域,磁悬浮列车可以解决交通拥堵问题。
磁悬浮列车没有轨道,可以根据需要进行线路调整和扩建,适应城市交通的变化。
同时,磁悬浮列车的高运行速度和悬浮特性可以提高公共交通的效率和舒适性。
特殊用途磁悬浮列车还可以应用于特殊领域,如矿山运输和空军基地的运输。
磁悬浮列车在矿山运输中可以降低对地下资源的破坏和环境污染。
在空军基地中,磁悬浮列车可以实现快速的物资和人员运输。
磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相比传统轨道交通具有多个显著优势。
1.高速运行:磁悬浮列车可以达到很高的运行速度,最高可达到数百公里每小时。
2.低能耗:由于减少了与轨道的摩擦,磁悬浮列车的能耗较低。
3.低噪音:磁悬浮列车的电动机噪音较低,对周围居民的生活没有明显影响。
为什么磁悬浮列车能悬浮?
磁悬浮列车能够悬浮是因为利用了磁力的原理。
磁悬浮列车采用了磁力悬浮技术,通过磁力的相互作用,使列车脱离地面悬浮运行。
磁悬浮列车悬浮的原理有两种主要方式:磁悬浮和电磁悬浮。
1. 磁悬浮:磁悬浮列车利用超导磁体产生的强磁场和轨道上的永久磁体相互作用,形成一个稳定的磁力场。
这种磁力场可以使列车悬浮在轨道上方,实现无接触悬浮运行。
超导磁体通电后产生的磁场会排斥轨道上的永久磁体,从而产生一个向上的浮力,使列车脱离地面悬浮。
2. 电磁悬浮:电磁悬浮列车通过列车底部的电磁线圈和轨道上的导
电板之间的相互作用,实现悬浮运行。
当电磁线圈通电时,会产生一个磁场,而导电板中的电流会产生反向的磁场。
这两个磁场相互作用,产生一个向上的浮力,使列车悬浮在轨道上方。
无论是磁悬浮还是电磁悬浮,都利用了磁力的相互作用,使列车与轨道之间产生浮力,从而使列车悬浮在轨道上方。
这种悬浮方式可以减少与轨道的摩擦,提高列车的运行效率和速度。
同时,磁悬浮列车悬浮在空中,不会受到轨道上的障碍物的限制,可以实现更高的运行速度和更大的运行稳定性。
磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。
应用准确的定义来说,磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向,实现列车与地面轨道间的无机械接触,再利用线性电机驱动列车运行。
根据吸引力和排斥力的基本原理,国际上磁悬浮列车有两个发展方向。
一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统--EMS系统,利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理,把列车吸引上来,悬空运行,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右。
常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里,适合于城市间的长距离快速运输;另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统--EDS系统,它使用超导的磁悬浮原理,使车轮和钢轨之间产生排斥力,使列车悬空运行,这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上。
这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的,都在把各自的技术推向实用化阶段。
估计到下一个世纪,这两种技术路线将依然并存。
自1825年世界上第一条标准轨铁路出现以来,轮轨火车一直是人们出行的交通工具.然而,随着火车速度的提高,轮子和钢轨之间产生的猛烈冲击引起列车的强烈震动,发出很强的噪音,从而使乘客感到不舒服.由于列车行驶速度愈高,阻力就愈大.所以,当火车行驶速度超过每小时300公里时,就很难再提速了.如果能够使火车从铁轨上浮起来,消除了火车车轮与铁轨之间的摩擦,就能大幅度地提高火车的速度.但如何使火车从铁轨上浮起来呢科学家想到了两种解决方法:一种是气浮法,即使火车向铁轨地面大量喷气而利用其反作用力把火车浮起;另一种是磁浮法,即利用两个同名磁极之间的磁斥力或两个异名磁极之间磁吸力使火车从铁轨上浮起来.在陆地上使用气浮法不但会激扬起大量尘土,而且会产生很大的噪音,会对环境造成很大的污染,因而不宜采用.这就使磁悬浮火车成为研究和试验的的主要方法.当今,世界上的磁悬浮列车主要有两种"悬浮"形式,一种是推斥式;另一种为吸力式.推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力,使列车悬浮起来.这种磁悬浮列车车厢的两侧,安装有磁场强大的超导电磁铁.车辆运行时,这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环,致使其中产生感应电流,同时产生一个同极性反磁场,并使车辆推离轨面在空中悬浮起来.但是,静止时,由于没有切割电势与电流,车辆不能产生悬浮,只能像飞机一样用轮子支撑车体.当车辆在直线电机的驱动下前进,速度达到80公里/小时以上时,车辆就悬浮起来了.吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理,将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上,两者之间产生一个强大的磁场,并相互吸引时,列车就能悬浮起来.这种吸力式磁悬浮列车无论是静止还是运动状态,都能保持稳定悬浮状态.这次,我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型."若即若离",是磁悬浮列车的基本工作状态.磁悬浮列车利用电磁力抵消地球引力,从而使列车悬浮在轨道上.在运行过程中,车体与轨道处于一种"若即若离"的状态,磁悬浮间隙约1厘米,因而有"零高度飞行器"的美誉.它与普通轮轨列车相比,具有低噪音,低能耗,无污染,安全舒适和高速高效的特点,被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具.特别是这种中低速磁悬浮列车,由于具有转弯半径小,爬坡能力强等优点,特别适合城市轨道交通.德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车研究的国家,德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度.日本开发的磁悬浮列车MAGLEV (Magnetically Levitated Trains)于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录.德国和日本两国在经过长期反复的论证之后,均认为有可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮列车在本国投入运营.磁悬浮列车运行原理磁悬浮列车是现代高科技发展的产物.其原理是利用电磁力抵消地球引力,通过直线电机进行牵引,使列车悬浮在轨道上运行(悬浮间隙约1厘米).其研究和制造涉及自动控制,电力电子技术,直线推进技术,机械设计制造,故障监测与诊断等众多学科,技术十分复杂,是一个国家科技实力和工业水平的重要标志.它与普通轮轨列车相比,具有低噪音,无污染,安全舒适和高速高效的特点,有着"零高度飞行器"的美誉,是一种具有广阔前景的新型交通工具,特别适合城市轨道交通.磁悬浮列车按悬浮方式不同一般分为推斥型和吸力型两种,按运行速度又有高速和中低速之分,这次国防科大研制开发的磁悬浮列车属于中低速常导吸力型磁悬浮列车.磁悬浮列车的种类磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类.常导型也称常导磁吸型,以德国高速常导磁浮列车transrapid 为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右.常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400~500公里,适合于城市间的长距离快速运输.而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型,以日本MAGLEV为代表.它是利用超导磁体产生的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上.这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者,全力投入高速超导磁悬浮技术之中.德国的常导磁悬浮列车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.常导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象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,它就象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象电机的"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.日本的超导磁悬浮列车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.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.其原理就象冲浪运动一样,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.超导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电,并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而驱动,实现非接触性牵引和制动.但地面导轨两侧的悬浮导向绕组与外部动力电源无关,当列车接近该绕组时,列车超导磁铁的强电磁感应作用将自动地在地面绕组中感生电流,因此在其感应电流和超导磁铁之间产生了电磁力,从而将列车悬起,并经精密传感器检测轨道与列车之间的间隙,使其始终保持100毫米的悬浮间隙.同时,与悬浮绕组呈电气连接的导向绕组也将产生电磁导向力,保证了列车在任何速度下都能稳定地处于轨道中心行驶.目前存在的技术问题尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点,但仍然存在一些不足:(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮,导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施,尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题.其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验.(2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度,路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高.(3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响.。