日本超导磁悬浮列车开发现状
- 格式:doc
- 大小:22.50 KB
- 文档页数:3
磁悬浮列车市场分析现状引言磁悬浮列车作为一种新兴的高速铁路交通工具,以其高速、舒适和环保的特点备受关注。
本文将就磁悬浮列车市场的现状进行分析,并探讨其发展前景。
市场规模与增长趋势据统计数据显示,磁悬浮列车市场规模不断扩大。
目前,世界范围内已有多个国家和地区进入了磁悬浮列车的建设和运营阶段。
中国、日本和德国是该市场的主要参与者。
磁悬浮列车市场的增长受到多种因素的影响。
首先,随着城市化进程的加速,人们对高速、便捷的交通需求日益增长。
磁悬浮列车作为一种快速、高效的交通工具,受到了广大乘客的青睐。
其次,磁悬浮列车具有较低的能耗和较小的环境污染,符合当今社会对可持续发展的要求,因此在政府层面得到了大力支持。
根据市场分析,预计未来几年磁悬浮列车市场将继续保持较高的增长率。
不仅在中国等新兴市场有望得到进一步发展,成熟市场如日本和德国也将进行技术升级和产能扩展。
市场竞争格局目前,中国是全球磁悬浮列车市场的领导者。
中国在技术研发和工程建设方面取得了显著的成就,拥有世界上最长的磁悬浮列车线路运营。
中国企业在磁悬浮列车技术和设备制造领域具有较高的竞争力。
在国际市场上,日本和德国也是磁悬浮列车产业的重要参与者。
日本的磁悬浮列车技术领先于其他国家,其在运营管理和系统集成方面积累了丰富经验。
德国在磁悬浮列车技术的研发和制造方面表现出色,为全球市场提供了高质量的设备和解决方案。
除了这些主要参与者外,其他国家和地区也在积极推进磁悬浮列车项目的发展。
例如,美国、韩国和沙特阿拉伯等国家也已经进行了相关研究和试验,并有望在不久的将来加入市场竞争。
市场潜力与挑战磁悬浮列车市场具有巨大的潜力。
首先,磁悬浮列车具有更高的运行速度和更高的乘客吞吐量,能够满足未来城市交通量的增长需求。
其次,磁悬浮列车的自动化程度高,运营成本低,能够减少人力投入和运营风险。
然而,磁悬浮列车市场也面临一些挑战。
首先,高昂的建设成本和长期回报周期限制了磁悬浮列车项目的推进。
磁悬浮技术的发展现状及未来趋势分析近年来,磁悬浮技术以其高速、低能耗和环境友好的特点,备受关注和推崇。
本文将从多个方面探讨磁悬浮技术的发展现状及未来趋势。
1. 磁悬浮技术的起源与发展磁悬浮技术最早可以追溯到20世纪30年代,当时研究人员开始探索使用磁力将物体悬浮起来的可能性。
然而,直到20世纪70年代,磁悬浮技术才真正得到重大突破。
在日本,中央新干线的磁悬浮列车(Maglev)项目开始启动,并取得了举世瞩目的成功。
2. 磁悬浮技术的应用领域磁悬浮技术迅速发展,被广泛应用于交通运输、医疗器械、电梯和工业生产等领域。
其中最为人熟知的就是磁悬浮列车。
磁悬浮列车以其高速和平稳的特点,成为未来高铁发展的一种重要选择。
此外,磁悬浮技术还可用于磁悬浮轴承、磁悬浮搅拌器和磁悬浮离心机等领域,提高设备的效率和性能。
3. 磁悬浮技术的发展现状目前,磁悬浮技术在全球范围内得到了广泛的应用和研究。
例如,日本的JR中央新干线磁悬浮列车已经商业化运营,最高时速可达500公里。
与此同时,中国、德国、美国等国家也在积极研发和推广磁悬浮技术。
上海磁浮示范线作为中国的磁悬浮项目,在设计和技术上也取得了显著的进展。
4. 磁悬浮技术的未来趋势随着技术的不断进步,磁悬浮技术的未来发展前景广阔。
首先,随着磁悬浮列车的商业化运营,人们对于磁悬浮交通的需求将会进一步增加。
磁悬浮列车不仅可以提供高速运输,还能减少能源消耗和环境污染。
其次,磁悬浮技术还有望在航空航天领域得到应用。
磁悬浮技术可以减少飞行阻力,提高航空器的效率和速度。
另外,磁悬浮技术在医疗器械、智能电梯等领域也将有更广泛的应用空间。
5. 磁悬浮技术面临的挑战和解决方案尽管磁悬浮技术前景广阔,但仍面临一些挑战。
首先,磁悬浮技术的成本较高,需要大量的资金投入。
其次,磁悬浮技术需要专业人才来进行设计、建造和维护。
解决这些挑战需要政府、企业和科研机构之间的密切合作,加大对磁悬浮技术的支持和投资。
未来磁浮发展的趋势
未来磁浮发展的趋势可能包括以下方面:
1.更加高效的磁浮列车技术:磁浮列车技术将不断改进和优化,以提高速度和安全性,降低能耗和成本。
2.智能化和自动化:随着智能化技术的不断发展,未来的磁浮列车可能会更加智能化和自动化,实现更加高效的运营。
3.加强环保:未来的磁浮列车将会更加注重环保,采用更加清洁的能源,如太阳能等,以减少对环境的影响。
4.推广应用:未来磁浮列车将更加广泛地应用于城市间快速交通和物流运输等领域,为人们的生活和经济发展提供更方便和便捷的交通方式。
5.国际化合作:磁浮列车技术将不断向国际化合作发展,各国磁浮列车技术的发展将融合和互补,促进全球高速铁路技术的进步和合作。
磁悬浮列车综述发表时间:2018-06-25T16:45:42.037Z 来源:《电力设备》2018年第8期作者:王飞刚刘境雨[导读](湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲 412007)引言:自古以来,对于速度的探索和追求人们从未停止过,传统的交通工具正一次次被汽车、轮船、火车、汽车等现代化的出行工具代替,其速度也越来越快。
对于传统的火车来说,如果速度越快,其阻力则变得越大,火车轨道和火车车轮的粘着力由此变低,因此,速度越快,轨道和火车车轮的摩擦力不能满足要求,进一步影响行车速度。
由此看来,要解决两个问题才能突破目前的高铁发展的瓶颈。
一方面,要解决公网运行极限速度和波动速度以及传统轮轨列车黏着极限的限制,另一方面,对于列车行车速度越高,空气阻力越大的问题要提出相应的解决策略,因此,未来高铁的发展方向是运用磁悬浮技术。
1.概述磁悬浮技术,简称EML,英文全称Electromagnetic Levitation,是用磁力的克服物体的重力,由此实现物体悬浮的技术。
磁悬浮这个概念在1842年由Earnshaw一位英国的物理学家就提出来了。
在由磁悬浮、声悬浮、电悬浮、粒子悬浮等组成的悬浮技术中磁悬浮技术是发展的比较成熟的。
目前,磁悬浮列车与普通列车相比的特点在于,磁悬浮列车是用磁的排斥力、磁的吸力使列车行驶的交通方式,在行驶时,不需要和地面接触,不会产生摩擦力,只有来自空气的阻力。
2.磁悬浮列车悬浮方式、导向方式和推进方式目前,三种悬浮原理如下:第一种。
电流的磁效应。
第二种,电磁感应现象。
在变化的磁场中,产生相应的电流,这个电流会产生极性相同的磁场而使得列车悬浮。
第三种,因为磁体同极性相互排斥,这样就可以使得产生悬浮的效果,并且可以长期的维持,不会受到其他的影响。
其导向是用电磁力的效果。
把旋转电机转开成为直线电机,传动的方式由原来的旋转运动变为现在的直线运动,这是他的推进的方式。
3.磁悬浮列车的主要特点磁悬浮列车的主要特点有以下几个方面:(1)安全稳定。
磁悬浮研究现状摘要在如今追求客运高速化发展的形势下,由于轮轨车辆运行受轮轨条件约束,提速空间受到限制,磁悬浮列车成了今后高速铁路发展的一大趋势。
磁悬浮运行不同于传统的轮轨接触运行,不同速度下以及在通过不同曲线的情况下,车桥耦合系统动力学响应不同于轮轨车辆。
因此对于磁浮车桥耦合系统动力学的研究很有必要。
关键词:磁悬浮;车辆;磁浮铁路1.1磁悬浮特点、类型及原理1.1.1磁悬浮列车特点中低速磁浮车辆与轮轨车辆相比,其优点有提速空间大,可高于轮轨极限速度、噪声小,乘坐舒适平稳、无轮轨直接接触,运行阻力较小、爬坡能力较强;缺点有磁浮车辆由于其是抱轨运行,过道岔困难,故适用于点对点的简单线路运输。
还有便是造价高昂,运行维护较为困难。
1.1.2磁悬浮类型磁悬浮列车按其采用的电磁铁种类可以分为永久磁铁同极相斥型、常导电磁铁吸引型和超导磁斥型三大类。
(1)永久磁铁同极相斥型利用永久磁铁同极间的斥力,一般产生的斥力为0.1MPa, 其能克服常导悬浮磁铁温度过高、功耗较大的问题,但缺陷为横向位移的不稳定因素和成本过高、维护困难,适合于低速运输。
(2)常导电磁铁吸引型以德国高速常导磁浮列车为例,利用电磁铁吸附原理进行悬浮,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,适合于城际及市郊的长距离快速运输。
(3)超导磁斥型以日本高速超导磁浮车辆为例,它使用超导体的悬浮原理,使电磁铁与钢轨之间产生斥力,使列车悬浮运行,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,有“陆地飞机”之称。
1.1.3磁悬浮原理磁悬浮最主要原理为电磁感应原理,磁悬浮后两种类型的悬浮原理如下图1.1所示图1.1磁浮车辆悬浮原理1.2磁悬浮列车组成磁悬浮列车主要由悬浮系统、导向系统、推进系统三部分组成。
其中高速磁浮列车的导向系统由专门的导向电磁铁提供导向力,而中低速磁浮列车一般不设置专门的导向电磁铁,其导向系统中最主要的一部分为迫导向机构,迫导向机构不与轨道接触。
磁浮交通技术的发展及应用现状简述金鑫【摘要】文章主要介绍磁浮列车的主要技术原理及磁浮系统的主要特点,总结了国内外高速磁浮及中低速列车的发展及应用现状,并分析了既有线路磁浮轨道梁结构特点,对比部分现行规范中的轨道梁刚度限值,探讨了磁浮技术在我国轨道交通中的应用前景及存在的不足.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】3页(P73-75)【关键词】磁浮列车;技术原理;轨道梁;应用现状【作者】金鑫【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U2371 磁浮交通概述进入21世纪以来,我国城市化进程不断加快,城市人口快速增长,产生了极大的客运交通需求,这也促使我国轨道交通飞速发展。
磁浮交通作为一种采用无直接接触电磁悬浮、导向及驱动的新型轨道交通型式,由于其噪声低、平稳性好、安全性高、环保节能以及适应能力强等方面的优势,在城市轨道交通中脱颖而出,成为一种极具竞争力的绿色地面交通工具[1]。
1.1 磁浮列车悬浮原理磁浮列车利用电磁铁产生的强大电磁吸力或斥力悬浮,并通过直线电机产生的牵引力驱动前进。
目前按照车辆悬浮原理及方式不同,磁浮铁路可分为常导电磁悬浮EMS (Electromagnetic Suspension)、超导电动磁悬浮EDS (Electrodynamic Suspension)、永磁悬浮PMS (Permanent Magnetic Suspension)三种形式[2](图1~图3)。
其中常导电磁悬浮采用常温导体材料作为电磁铁绕组线圈,产生导向力和悬浮力,优点是结构简单、维护方便,缺点是由于材料电阻较大,电流损耗大,产生的电磁力小,悬浮高度较小(一般为8~12 mm)。
常导电磁悬浮一般采用列车两边包住轨道的形式,通过列车车体底部的常规电磁体与位于电磁体上方的导磁轨道间的吸引力实现悬浮,常导电磁浮型又分为高速磁浮、中低速磁浮两大类,高速磁浮列车的速度可达400~500 km/h。
日本超导磁悬浮铁路技术开发现状摘要 1997年4月~2000年3月,日本超导磁悬浮列车在山梨试验线上进行了3年的运行试验,确认其作为高速、大运量运输工具的基本性能。
其后进入预期5年的试验新阶段,以期解决可靠性、耐久性及降低成本、改善车辆空气动力特性等课题。
文章以最近山梨线运行试验情况为中心,介绍其技术开发现状。
关键词:磁悬浮;运行试验;可靠性;耐久性;降低成本;电力变流器0引言由日本铁道建设公团、JR东海客运公司及铁道综合技术研究所共同实施的山梨试验线建设,至1996年12月建成了18.4km的线路区间,1997年4月开始正式运行试验。
提出了3项技术开发目标:高速性的验证,运输能力和高度准时性及经济性确认。
至2000年3月的3年间,顺利地实施了一系列试验:由3辆编组、5辆编组进行了速度高达550km/h的稳定运行;确认多列车的运行性能及变电站过渡的运行性能;同样的3辆编组列车以相对速度超过1000km/h作会车运行试验;400km/h以上高速下的反复运行试验等。
累积运行距离达到75000km。
在2000年3月,日本运输部的实用技术评价委员会对这些技术开发成果进行了评价,认为面向实用化在技术上可行。
同时指出必须进行长期耐久性、降低成本以及改善车辆空气动力特性的研究。
因此,预计自2000年起,再延长5年时间,一边通过高速、连续运行,实施可靠性、耐久性的验证,一边采取降低成本技术,实施各种设备的开发及改进并新制部分设备。
此外,新制造能改善空气动力特性的头车与中间车各1辆,在此后的运行试验中对其特性进行确认。
下面介绍自2000年以来的技术开发过程及其成果,特别阐述关于供电系统降低成本的技术。
1可靠性、耐久性的验证1.1运行距离历年运行距离及累计运行距离的变迁如图1示。
自1997年以来3年间的360天内累积运行了75000km左右,而从2000年起3年中的460天内,累积运行距离突破195000km,顺利地实施了以高速反复运行试验为重点的运行试验。
超导磁悬浮列车的研究现状与应用前景近年来,超导磁悬浮列车技术已经成为高速铁路交通领域的重要研究方向。
其优异的性能和发展前景,吸引了众多工程技术专家的关注。
本文将就超导磁悬浮列车的研究现状与应用前景进行探讨。
一、超导磁悬浮列车的原理与结构超导磁悬浮列车的英文名为Superconducting Maglev train,是一种基于超导材料的高速列车。
该列车由于采用了超导技术,可以令列车在轨道上悬浮,极大地减少了与轨道之间的摩擦阻力,增加了列车行驶的速度和平稳度。
同时,该列车利用磁性物质在超导状态下展示的理想永磁效应而悬浮在轨道上。
被称为“非接触式” 的超导磁悬浮技术,在列车行驶中消耗的能量也非常小,具有良好的能源利用效率。
超导磁悬浮列车的结构与普通火车类似。
其由列车头、车身及车尾三个部分构成,其车头上安装了用于控制列车速度和方向的电子设备,车身上则装有乘客区、技术区等区域,车尾部分则是用来收集列车废弃物等杂物的储藏室。
总体来说,该列车的结构非常安全,可以满足乘客和物品的运输需求。
二、超导磁悬浮列车的现状从2003年开始,中国开始着手开发高速磁悬浮列车。
在2004年底,中日两国政府在京都签订了一项合作协议,中方的重点是开发基于自主知识产权的超导磁悬浮列车。
2014年,中国成功研制出最新型号的高速磁悬浮列车“复兴号”,其最高速度可高达430公里/小时,成为当时全球最先进,最快的高速列车。
此外,日本也开发了世界上第一条真正意义上的商业化磁悬浮列车——JR联络快车。
其最高时速达到了 580公里/小时,是目前世界上行车速度最快的列车。
三、超导磁悬浮列车的应用前景1. 交通运输方面目前,高速公路、高速铁路和民航等运输方式已经难以满足现代社会快速发展的需求。
超导磁悬浮列车的特有优势将开启人们更加高效便捷的新时代。
该列车采用了超导技术,可以大幅度提高列车行驶速度。
据统计,常规的磁悬浮列车可以达到500公里/小时,超导磁悬浮列车的时速则可以达到1000公里/小时以上。
超导技术的研究现状和应用前景随着科学技术的不断进步,人们对于超导技术的研究也越来越深入。
超导技术是指在一定温度下将材料的电阻降到极低水平的技术,不仅能获得更高的电传输效率,而且具有广泛的应用前景。
一、超导技术的研究现状目前,狭义的超导技术只能在低温下进行,使其在实际应用中面临着许多问题。
而最近的研究表明,在高温下也能实现超导。
这种高温超导技术将能够革新我们的电力系统,使生产更加高效并减少能源浪费。
随着技术的发展,人们越来越关注如何通过超导技术解决能源和环境问题。
例如,电力系统的稳定性可以得到改善,以及电力传输效率可以得到提高。
此外,超导技术也可以用于制备新型材料,在重要领域中发挥更大的作用。
二、超导技术的应用前景超导技术在实际应用中有着广泛的应用前景。
目前,超导电缆被广泛应用于交通运输和通信领域。
超导磁体的应用也十分广泛,比如在磁共振成像中。
此外,超导材料在能源和环境领域也有着巨大的应用潜力。
1. 超导电缆利用超导技术制造的电缆具有很多优点,主要表现为大电流密度、低电阻和小体积。
它们的应用范围广泛,例如在加速器、医疗和通信系统中,它们已经成为不可或缺的一部分。
2. 超导磁体超导磁体一直是研究的重点之一,这种磁体由超导线圈制成,其磁场强度比普通线圈大得多。
因此,超导磁体在磁共振成像、磁控制熔化、聚变反应、航空航天、磁悬浮列车和科学研究等方面得到广泛应用。
3. 超导材料超导材料不仅可以降低电阻,而且可以在强磁场中提高电导性能。
这些特性非常特殊,能够在电力、医疗、通信以及高速列车等多个领域得到应用。
正因为如此,超导材料作为一种新型材料,受到了广泛关注。
为了进一步推进超导技术的研究和应用,我们需要充分利用科学技术和国家政策的支持。
除此之外,我们还需要加强与国际先进的超导技术企业和机构的合作,以获得更多的资源和技术支持。
我们相信,这一方面的努力,将能够加速超导技术的发展和应用。
超导磁悬浮列车的研究现状与未来发展方向一、引言超导磁悬浮列车是一种利用超导磁性材料、永磁材料、控制电路等技术实现的列车运行方式,具有高速、高效、环保等特点,受到越来越广泛的关注。
本文将对其研究现状及未来发展方向进行分析和探讨。
二、超导磁悬浮列车的研究现状1. 技术路线超导磁悬浮列车技术路线主要包括悬浮系统、驱动系统和控制系统三个方向的研究。
其中,高温超导磁悬浮系统是现阶段最为成熟的技术路线,其优点在于具有较高的悬浮力和较佳的运行效率,目前已在中国、日本等地建设了多条高铁路线。
2. 技术难点超导磁悬浮列车的技术难点主要包括三大方面:(1)材料制备:超导磁性材料的制备难度较大,成本较高,需要长时间研究和探索;(2)动力与控制:超导磁悬浮列车的驱动系统和控制系统需要高精度、高速度运行,对设备要求较高;(3)设备寿命:超导磁浮设备容易受到外界环境的干扰,设备寿命短且易出现故障。
三、超导磁悬浮列车的未来发展方向1. 材料制备方向随着超导材料研究的不断深入,新型材料不断涌现,使得超导磁悬浮列车的材料制备方向日益成熟。
目前,国内外研究机构正在研发一系列新型高温超导材料,致力于改善材料的超导性能和稳定性。
2. 动力与控制方向随着计算机技术、信号和控制技术的不断进步,超导磁悬浮列车的控制系统将越来越智能化、自动化。
未来,超导磁悬浮列车将逐步实现智能控制,自动驾驶,为未来智慧城市建设提供更为先进、高效的交通工具。
3. 设备寿命方向为了解决超导磁悬浮列车设备寿命短和易出现故障的问题,需要对设备进行精细管理和保养,及时发现和解决问题,加强设备的维护和保养,延长设备的使用寿命,提高超导磁悬浮列车的安全性和可靠性。
四、结论超导磁悬浮列车是一项拥有高速、高效、环保等优点的先进交通工具,是未来城市交通发展的重要方向。
通过对其研究现状及未来发展方向进行分析和探讨,表明超导磁悬浮列车应注重材料制备、动力与控制、设备寿命等方向的研究,加强协同创新、优化技术路线,促进超导磁悬浮列车技术的不断完善和发展。
超导材料的研究现状及应用超导材料是一种能够在低温下表现出无电阻和完美反磁性的材料。
这种材料已经被广泛应用于各种领域,比如电力系统、医疗设备、电子设备等。
随着科学技术的进步,超导材料的研究和应用也取得了很大的进展。
本文将介绍超导材料的研究现状和应用领域。
一、超导材料的研究现状超导材料被分为两类:低温超导和高温超导。
低温超导的超导温度在4K以下,而高温超导的超导温度在4K以上。
在低温超导材料中,铜氧化物和铝磷化物是最常见的。
而在高温超导材料中,铜氧化物则是最常见的。
超导材料的研究往往以发现新的超导材料为主,然后研究其超导机理。
在低温超导领域,研究人员已经成功地发现了多种新型的超导材料,例如,铜氧化物的一些衍生物和镁二硼等。
而在高温超导领域,铜氧化物是最常见的高温超导材料。
近年来,研究人员还成功地发现了其他高温超导材料,如镧钡铜氧化物等。
除了发现新型超导材料,研究人员还在研究超导材料的超导机理,以更好地理解超导现象并优化超导材料的性能。
此外,研究人员还在探索如何将超导材料应用于实际生产中,在电力系统、交通运输、医疗设备以及电子设备中应用。
二、超导材料的应用超导材料已经被广泛地应用于多种领域。
下面将具体介绍一些主要领域的应用情况。
1. 电力系统在电力系统中,超导材料主要用于制造超导电缆和超导电器件。
由于超导材料的无电阻特性,可以大大提高电力传输的效率,减少能源的损耗。
此外,超导材料还可以制造超导电感器、超导变压器等电力设备。
2. 交通运输在交通运输领域,超导材料主要用于制造超导磁悬浮列车和超导电动汽车。
使用超导材料可以大大提高交通工具的运行效率,并减少其能源的消耗。
此外,超导材料还可以应用于制造超导风力发电设备,从而提高风力发电的效率。
3. 医疗设备在医疗设备领域,超导材料主要用于制造MRI(核磁共振成像)设备。
超导材料可以制造超导线圈,从而提高MRI设备的性能。
此外,超导材料还可以用于制造超导磁铁,从而制造更强的磁场。
超导体的研究现状与展望超导体(Superconductor)是指在特定温度下,在电磁场中能完全抵抗电阻的一类材料。
在超导体中,电子通过一种名为“库伦配对”的机制组成“库伦对”,从而能够在低温下行使电子对的运动,使电流在材料内的导体中被完全内部传播而无阻力。
超导体被广泛应用于医学、太空科技、电力输送等各个领域,如MRI扫描仪、磁悬浮列车,超导电缆等。
近年来,随着新材料的不断涌现,超导体的研究展现出了愈发良好的势头。
下面,就当前超导体的研究现状与展望进行探讨。
超导体研究现状目前在超导体的研究领域中,已经取得了许多的成果,如早期发现的铅和铝超导体、在-196℃左右温度下的氦超导体,以及更为接近室温下的铜基和铁基超导体。
在1986年,发现了第一个高温超导体——铜基氧化物超导体。
随后,在1994年,又发现了铁基高温超导体。
这两种高温超导体的发现具有里程碑式的意义,它们的超导温度高达77K和54K左右,远高于室温低得多的铅和铝超导体。
这意味着我们可以在相对较为容易地实现的低温下观察到超导现象。
但是,传统的铜基和铁基高温超导体中,仍存在诸多的问题,例如:它们的制备过程十分复杂且成本极高,超导材料中的内部缺陷对超导性能影响很大,超导材料的磁场受敏感性较大等。
因此,人们尝试寻找新的高温超导体,以便更加高效且可靠地制备新的超导体材料。
超导体研究展望当前,人们对超导体研究的兴趣持续上升,迫切需要各种新的超导材料解决人类实际生活中的需求。
超导磁体在磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)等医疗应用方面具有重要作用;超导电缆则可以降低电网的输电损耗;利用超导核磁共振(NMR)技术还可以研究医药、生命科学和新材料等领域的基础和应用研究。
与此同时,各种新材料、新技术的涌现,也为超导体的研究提供了新的可能。
例如,在2019年,美国MIT的研究团队发现了一种新的类金属体,可以在室温下实现超导性,其可能实现了从低温到室温超导的跨越。
课程磁悬浮技术基础专业机械电子工程班级机电研0401班教师胡业发姓名戴迎宏2005 年12 月29日磁悬浮列车的原理及发展现状摘要:本文介绍了磁悬浮列车的背景、特点、分类及国外两种代表性的磁悬浮列车:德国的常导磁悬浮列车和日本的超导磁悬浮列车的工作原理, 并介绍日本山梨试验线研究现状,还提到了目前存在的技术以及我国磁悬浮列车的研究和发展现状。
关键词:磁悬浮列车工作原理发展现状0、引言众所周知, 传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力, 车轮和钢轨之间的相互作用作为运行导向, 由铁路线路承受压力, 借助于车轮沿着钢轨滚动前进的。
而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的“同性相斥、异性相吸”的特性将车辆托起, 使整个列车悬浮在线路上, 利用电磁力进行导向, 并利用直线电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。
1、磁悬浮列车的特点与传统铁路相比, 磁悬浮列车有以下优点:(1) 适于高速运行磁悬浮列车最大特点在于它没有通常的轮轨系统, 由于消除了与轮轨之间的接触, 不存在由于轮轨摩擦及粘着所造成的诸如极限速度等影响列车运行的问题, 速度可达500 km/h 以上;(2) 稳定安全列车运行平稳, 能提高旅客舒适度, 由于磁悬浮系统采用导轨结构, 不会发生脱轨和颠覆事故, 提高了列车运行的安全性和可靠性;(3) 污染小, 易维护悬浮列车在运行中既不产生机械噪声, 也不排放任何废气、废物, 对周边环境的污染极小, 有利于环境保护, 加上磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦组件,可以省去大量维修工作和维修费用;(4) 能充分利用能源、获得较高的运输效率。
另外, 磁悬浮列车可以实现全自动化控制, 因此, 将成为未来最具有竞争力的一种交通工具。
2、磁悬浮列车的分类2.1 按电磁铁种类磁悬浮列车根据所采用的电磁铁种类可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。
(1) 常导吸引型常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体, 用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小, 在一般情况下, 其悬浮间隙大小在10mm 左右, 这种磁悬浮列车的运行速度通常在300~500 km/h 范围内, 适合于城际及市郊的交通运输。
日本超导磁悬浮列车开发现状
田野
磁悬浮列车由于具有安全性、稳定性、与环境适应性以及高速、适合大量运输等特点,被视为21世纪综合运输系统中最具发展前途的高科技运输手段之一。
日本出于谋求国土经济均衡发展,以及通过超导磁悬浮技术的开发带动各相关产业发展的目的,自1962年起就开始了直线电机推动悬浮方式列车的预研制工作。
至1999年2月10日,随着在日本山梨县境内进行的5节车辆时速500公里荷重270人分编组运行试验的成功,日本超导磁悬浮列车的基本研制计划已接近尾声,将可以转入商业性运营线路开发建设阶段。
日本拟于下世纪初在东京、名古屋、大阪之间铺设磁悬浮列车中央新干线。
现将MLXO1型超导磁悬浮列车概况介绍如下。
1.超导系统
超导线圈:超导线圈是磁悬浮列车的最关键设备之一,它与U型列车行驶导槽中设置的推力、上浮、导向线圈一起使列车获得上浮、推进、导向力。
日本使用的超导物质是将超细铌钛合金多芯线埋入铜母线内制成的超导电线,当此种超导电线浸入液氦(-269℃)中时进入超导状态产生强大磁场。
这是世界上首次在实用运输设备上用超导技术实现可获得550公里稳定时速的大功率强磁线圈,其电压为22KV。
车载超低温冷冻系统:每一车载强磁单元上分别装有一台液氦及一台液氮压缩制冷机。
液氦压缩机的作用是将由于外部热能及列车本身行驶时产生的热能逐渐气化了的氦气重新冷冻还原成液氦。
液氮压缩制冷机的作用是将冷却超导线圈外部隔热板的液氮制冷剂重新冷却,保持-196℃低温液氮状态。
MLX01型列车装备的压缩机为目前世界上体积最小、能力最强的节能型车载液氦及液氮压缩机,并且实现了连续工作1万小时无故障的纪录。
使得列车运行时一次充氦(氮)以后无需再补充液氮或液氦。
磁屏蔽技术:由于超导线圈工作时产生的巨大磁场,如无有效屏蔽手段将危害乘客的健康,MLX01型列车使用了一种称之为EFE的屏蔽材料(工业纯铁类),有效地将客车内的磁场降至10高斯以内,可以确保乘客的安全。
2.车体技术
高强度轻型设计:当列车以550公里时速穿越隧道时,空气密度压力的突然变化及列车头部突入隧道时产生的微气压波会给车体带来巨大压力,对车体
的设计及材料提出很高的要求。
MLX01型列车使用了高强度铝合金材料及半硬壳结构密封设计,同时为了提高有效荷重,列车采取了超轻量设计并大量使用了强化碳纤维树脂等新材料。
减震系统及舒适性设计:为提高列车的舒适性,MLX01型列车在底盘与车厢之间设计了计算机控制的油压减震系统及空气弹簧减震装置,使得列车行驶极其平稳。
另外,列车设计了利用行驶风进行自动调节的节能平衡式空调系统,这种系统避免列车行驶时由于气压变化带来的乘客耳朵不适感。
3.安全控制系统
为确保550公里时速状态运行的安全,新型磁浮列车的另一关键系统即强电的变电、配电系统。
磁浮列车的起动、加速、停止等动作均通过地面大型变频、变压装置改变向线圈输送的电流及频率进行精密控制。
MLX01型列车的地面系统先通过大型可控硅整流(69MW)及GTO换流变电站将交流电源转换成直流电,然后再通过世界最大级(40MVA)的变频换流装置,将获得的直流电源重新转换成磁浮电机所需的(电压0—22KV、频率0—56.6Hz)交流可变电源。
为了提高运行效率,列车运行配电系统仅向磁浮列车所在区段进行配电。
日本开发的SF6气体保护GIS型小型区域配电开关已通过了100万次可靠性试验。
驱动控制系统:该系统是代替驾驶员保证列车平稳舒适运行并控制整个电力变换向列车各行驶区域配电的重要控制系统,主要包括:驱动控制系统、速度控制系统、相位同步控制系统、列车区段配电控制系统等部分。
电磁诱导供电系统:磁浮列车在行驶时,与地面处于非接触状态。
列车所需的照明及空调等用电采用了地面线圈和车上线圈电磁感应供电方法,获得所需电力。
5.图像信息传递系统
磁浮列车使用了毫米波无线大容量传输方式。
山梨县试验段的工作频段为45GHz,可以将设在车头的CCD图像通过无线系统传入中心指令室。
地面信息系统使用了光纤LAN系统,传送各种控制、监视、计测、广播、电话等信息。
6.土木工程技术
为确保列车的安全,磁浮列车行驶的U型导槽施工要求极高,其整体施工要求达到厘米精度。
另外,设置在U性槽体内的线圈在列车行驶时承重极大,
在研制过程中,通过计算机模拟等一系列试验,合理地解决了承重及抗疲劳问题。
磁浮列车的经济性主要取决于两个方面:
直接建设开发费用。
包括三个主要方面,即建设成本、运行成本、设备制造成本。
随着技术进步,其各项成本的平均概算大约近期以年7%—5%的速度递减,为此,至2002年,据估算其建设成本大约是普通新干线L700型的130%。
间接经济效益。
建设高速的移动系统首先可创造大量的时间经济价值;磁浮列车是节能、环境负荷小的交通工具,其能耗(公里/人)约为汽车的1/7,飞机的1/4,CO2排放量(人/公里)约为汽车的1/10,飞机的1/6。
■。