中低速磁悬浮

中低速磁悬浮列车悬浮与牵引工作原理摘要：概述了中低速磁浮列车的技术特点，着重介绍了我国中低速磁浮列车悬挂牵引系统的工作原理。

与传统的轮式车辆相比，磁悬浮车辆的悬挂特性有助于克服车轮粘滞和运转噪音问题，有效延长磁悬浮车辆的使用寿命，减少日常保养和维修。

磁悬浮列车可以成为未来理想的地面交通工具。

关键词：中低速磁悬浮列车；悬浮系统；牵引系统前言中低速磁浮列车是城市轻轨运输系统，最高时速约100 ~ 150公里，具有效率、高性能、大容量、低噪音、低污染、低能耗等诸多特点，发展前景广阔。

适用于低流量和中等流量中心的低流量快速扩展线路，例如连接机场、城市郊区、工业区、主要娱乐场所的专用快速扩展线路，以及建筑密度高的大中型城市的灵活下行线路作为高技术轨道交通项目的前期工作，低速轨道交通需要严格的安全、可靠性和冗馀性要求，这要求列车维修管理具有科学规划、状态监测、过程控制、历史可追溯性和共享性。

1中低速磁悬浮列车悬浮原理磁悬浮列车的悬挂力基本上是由电子产生的电磁重力产生的排斥力，用于磁悬浮列车的悬挂和定向，然后可以分别安装一次和两次直线电机，用于列车的驱动。

目前，中低速磁浮列车的内侧轨道主要采用f型轨道，f型轨道的下行部分相当于轨道末端的振荡器，在轨道上产生相应的电磁重力目前，中国的中低速列车没有配备专用导电仪。

列车转弯时，f轨道电极与悬挂式电磁铁位置不正确，形成横向转向力，电磁铁转向力与列车上的强制转向机构协调，实现悬挂式支承的曲线调整。

列车悬架系统依靠间隙传感器采集控制数据并将其传递给悬架控制器。

悬架调节器运行后，向着色器发出指令，调节输出到电极的电流-磁铁，实时动态调整悬架间隙，使其保持在允许的波动范围内。

间隙传感器通常固定在电极上-磁铁，用于测量极板顶部表面与轨道底部表面之间的间隙，形状为“f”，并测量车辆的垂直加速度。

分离传感器的探测表面应尽可能平行于轨道表面。

间隔传感器具有超收功能，单个间隔传感器可以产生多个间隔和加速度信号，每个信号通过各自的串行通信接口传递给悬挂控制器。

按悬浮原理分类
•电磁悬浮 (EMS)：利用电磁力使列车悬浮和推进。

•永磁悬浮 (PMS)：利用永磁力使列车悬浮和推进。

•电动力悬浮 (EDS)：利用超导体和磁体之间产生的涡流使列车悬浮和推进。

按速度分类
•低速磁悬浮(50-100 公里/小时)：用于城市轨道交通系统和机场旅客运输。

•中速磁悬浮 (100-200 公里/小时)：用于区域性铁路运输和机场快速连接。

•高速磁悬浮 (超过 200 公里/小时)：用于长途高速铁路运输。

按路线类型分类
•单轨磁悬浮：列车在单根轨道上运行。

•双轨磁悬浮：列车在两根并行的轨道上运行。

•悬浮导向磁悬浮：列车由悬浮力悬浮并由导向力引导。

按系统配置分类
•主动悬浮：悬浮力由外部控制系统主动产生。

•被动悬浮：悬浮力由列车自身运动产生的气流或磁场被动产生。

中低速磁浮车辆通用技术条件中低速磁浮技术是指磁浮车辆在低于每小时500公里的速度下运行。

而“中低速磁浮车辆通用技术条件”简称“中低速磁浮技术条件”，是制定中低速磁浮车辆技术规范的重要文献。

一、技术概述中低速磁浮车辆通用技术条件包含了磁浮车辆的车体、底盘、电机、电控等核心技术。

它主要针对中低速磁浮车辆的定义、结构与参数、系统性能等方面进行规范，以保证车辆的安全性、运行性、结构性等各方面的优良表现，提高市场竞争力。

二、技术细节1.基本定义：中低速磁浮车辆是指磁悬浮式，整车靠永磁同步电机及其电器控制和驱动运动，以磁吸浮力保持离地高度及稳定运行，载运旅客或物品，行驶速度小于500km/h的城市轨道交通工具。

2.技术参数：车体长度、宽度、高度；净重、总重；底盘参数：轴向载荷、轮径、轴距、制动方式等；电机参数：功率、转速、变速比等；电控参数：控制系统满足的技术要求等。

3.系统性能：中低速磁浮车辆的性能要求也在技术条件中有所规定，如：牵引力、最大车速、加速度、制动距离、最大横向加速度、外部噪声等。

4.车体结构：中低速磁浮车辆通用技术条件还对车体结构提出了要求。

车体结构应具有一定的可靠性和刚度，以保证行驶安全，同时还要满足美观、舒适、节能、环保等要求。

三、技术进展中低速磁浮车辆通用技术条件的制定，充分推动了我国中低速磁浮车辆技术的发展与应用。

随着中国技术的不断创新，中低速磁浮技术也逐渐向智能化、节能化、环保化等方向发展，如光纤光栅测温、新型集电装置等技术应用的推广，使得中低速磁浮车辆在城市交通领域具有了更加广阔的应用前景。

四、结语随着大众生活水平的提高，城市交通问题也越来越凸显。

而中低速磁浮技术以其独特的环境友好、高效舒适、低碳节能的特点，正在成为解决城市交通矛盾的重要解决手段。

因此，加强对中低速磁浮技术的研究与实践，是未来的必然趋势。

中低速磁悬浮在城市轨道交通中的运用磁悬浮技术的研究源于德国,1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理,1934年他申请了磁悬浮列车的专利,1953年完成科学报告?电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆?。

20世纪70年代以后,世界工业化国家经济实力不断加强,为提高交通运输能力以适应经济开展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等兴旺国家相继开始对磁悬浮运输系统进行开发,并取得令人瞩目的进展。

磁悬浮列车与传统轮轨列车不同，它用电磁力将列车浮起，导向和驱动。

在运行时不与轨道发生摩擦，中低速磁悬浮列车〔时速小于200km〕在运行时发出的噪声非常低。

此外，磁悬浮列车还具有速度高，制动快，爬坡能力强，转弯半径小，振动小，舒适性好等优点。

在修建城市轨道交通线路的造价攀升的情况下，中低速磁悬浮线的性能价格比好的优势得以显示出来。

1 磁悬浮技术的种类目前，载人试验获得成功的磁浮列车系统有3种，它们的磁悬原理和系统技术完全不同，不能兼容。

〔1〕用常导磁吸式〔EMS〕进行悬浮导向，同步长定子直线电机驱动的高速磁浮列车系统。

以德国的TR〔Trans rapid〕磁浮列车系统为代表。

TR采用常规电导吸引的方式进行悬浮和导向，悬浮的气隙较小，一般为 10mm 左右；由地面一次控制的直线同步电机驱动。

我国上海机场磁悬浮线就是引进的德国 TR系统〔2〕采用超导磁斥式〔EDS)进行悬浮和导向，同步长定子直线电机驱动的高速磁浮列车系统。

高速超导磁悬浮列车以日本的ML系统为代表。

车上的超导线圈在低温下进入超导状态，通电后产生很强的磁场，列车运动时，超导磁体使线路上的导体产生感应电流，该电流也将产生磁场，并与车上的超导磁体形成斥力，使车辆悬浮〔悬浮高度较大，一般为100mm左右〕。

列车由地面一次控制的线性同步电机进行驱动，同步电机定子三相绕组铺设在地面线路两侧，无需通过弓网受电方式供电。

〔3〕采用常导磁吸式〔EMS〕进行悬浮和导向，异步短定子直线电机驱动的中低速磁浮列车系统。

中低速磁悬浮在城市轨道交通中的运用磁悬浮技术的研究源于德国,1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理,1934年他申请了磁悬浮列车的专利,1953年完成科学报告《电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆》。

20世纪70年代以后,世界工业化国家经济实力不断加强,为提高交通运输能力以适应经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始对磁悬浮运输系统进行开发,并取得令人瞩目的进展。

磁悬浮列车与传统轮轨列车不同，它用电磁力将列车浮起，导向和驱动。

在运行时不与轨道发生摩擦，中低速磁悬浮列车（时速小于200km）在运行时发出的噪声非常低。

此外，磁悬浮列车还具有速度高，制动快，爬坡能力强，转弯半径小，振动小，舒适性好等优点。

在修建城市轨道交通线路的造价攀升的情况下，中低速磁悬浮线的性能价格比好的优势得以显示出来。

1 磁悬浮技术的种类目前，载人试验获得成功的磁浮列车系统有3种，它们的磁悬原理和系统技术完全不同，不能兼容。

（1）用常导磁吸式（EMS）进行悬浮导向，同步长定子直线电机驱动的高速磁浮列车系统。

以德国的TR（Trans rapid）磁浮列车系统为代表。

TR采用常规电导吸引的方式进行悬浮和导向，悬浮的气隙较小，一般为 10mm 左右；由地面一次控制的直线同步电机驱动。

我国上海机场磁悬浮线就是引进的德国 TR系统（2）采用超导磁斥式（EDS)进行悬浮和导向，同步长定子直线电机驱动的高速磁浮列车系统。

高速超导磁悬浮列车以日本的ML系统为代表。

车上的超导线圈在低温下进入超导状态，通电后产生很强的磁场，列车运动时，超导磁体使线路上的导体产生感应电流，该电流也将产生磁场，并与车上的超导磁体形成斥力，使车辆悬浮（悬浮高度较大，一般为100mm左右）。

列车由地面一次控制的线性同步电机进行驱动，同步电机定子三相绕组铺设在地面线路两侧，无需通过弓网受电方式供电。

（3）采用常导磁吸式（EMS）进行悬浮和导向，异步短定子直线电机驱动的中低速磁浮列车系统。

中低速磁悬浮TWC环线动态建模与仿真研究吴 进，孟天旭，党海笑，白英杰（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）摘要：中低速磁悬浮列车通过车地通信（Train-to-Wayside Communication, TWC）环线基于电磁感应原理实现车地信息交互，TWC 环线是保证列车运行安全与可靠的重要设备。

在复杂电磁环境下，信息传输的稳定与否十分关键。

利用三维电磁仿真软件对TWC 环线进行动态建模及验证分析，研究仿真系统的传输性能，结合现场测试数据对本模型进行验证，为现场系统设备的维护和系统研发设计提供坚实理论基础。

关键词：磁悬浮；环线；电磁干扰；仿真中图分类号：U237 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2022)12-0064-05Research on Dynamic Modeling and Simulation ofMedium and Low Speed Magnetic Levitation TWC LoopWu Jin, Meng Tianxu, Dang Haixiao, Bai Yingjie(CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China)Abstract: The medium and low-speed maglev trains realize train-to-wayside information interaction through the TWC (Train-to-Wayside Communication) loop line based on the principle of electromagnetic induction. The TWC loop line is important equipment to ensure the safety and reliability of train operation. In a complex electromagnetic environment, the stability of information transmission is critical. This paper uses three-dimensional electromagnetic simulation software to conduct dynamic modeling and verification analysis of the TWC loop, studies the transmission performance of the simulation system, and verifies the model with field test data, providing a solid theoretical foundation for the maintenance of field system equipment and system R&D and design.Keywords: maglev; loop line; electromagnetic interference; simulationDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2022.12.013收稿日期：2021-08-24；修回日期：2022-11-07基金项目：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司科研项目（2300-K1120003.01）作者简介：吴进（1990—），男，工程师，硕士，主要研究方向：交通信息工程及控制，邮箱：***************.cn 。

中低速磁悬浮技术简析中低速磁悬浮轨道交通是一种依靠磁悬浮列车五个转向架悬浮系统及直线电机牵引系统实现无接触和非粘着牵引抱轨运行的交通方式，因其技术先进、功能强大、节能环保、性价比高，我国具有自主知识产权，受到社会广泛青睐，是一种先进、经济、环保的交通方式。

一般认为，高速磁悬浮适合远距离交通，而中低速磁悬浮适合近距离交通。

长沙中低速磁浮工程连接高铁长沙南站和长沙黄花国际机场，初期设车站3座，预留车站2座，线路全长18.54公里，总投资46.04亿元，于2014年5月开工，2015年12月26日建成并试运行，建设工期20个月，计划2016年上半年正式通车运营。

长沙中低速磁浮工程是中国国内第一条自主设计、自主制造、自主施工、自主管理的中低速磁悬浮，是继上海以来又一个开通磁悬浮的城市，也是湖南省践行“一带一路”的重点项目。

铁四院以中国铁建名义采取“股权投资+设计施工总承包+采购+研发+制造+联调联试+运营维护+后续综合开发”独创性建设模式承建的长沙磁悬浮工程，是中国第一条中低速磁悬浮轨道交通商业线。

相对于地铁、轻轨、新型有轨电车等主要城市轨道交通运输方式，中低速磁悬浮轨道交通具有以下优势：一是低噪音。

运行噪声约62分贝，低于人正常说话的噪声值，是“超静交通”的代表。

二是低成本。

长沙中低速磁浮交通转弯半径小、爬坡能力强，特别适合在城市中穿梭。

综合造价约2亿元/公里，与地铁相比具备明显的价格优势。

其次目前轮轨交通的年运营维护成本是总投资的4.4％左右。

中低速磁悬浮轨道交通后期维护费用较低，年运营维修费理论值约为总投资的1.2％。

三是低辐射。

经科学检测，长沙磁浮交通辐射值1米外小于电磁炉、3米外不到微波炉的一半、5米外比电动剃须刀更低，堪称绿色“环保交通”的典范。

四是低震动。

列车沿轨道无接触运行，无车轮摩擦与冲击。

可实现有害气体零排放，由于没有车轮磨耗，也不会在运行中产生铁粉或橡胶粉尘，最大限度避免环境污染。

中低速磁浮轨道梁关键技术研究的开题报告一、选题背景和意义从飞机、汽车、火车到高速列车，人类交通方式在不断地演化。

高速列车的出现，让人们出行变得更加便捷和快速。

但是，传统的高速列车也有着一些限制。

例如，高速列车的轨道必须非常平整，因为轮轨摩擦对列车行驶的稳定性有很大的影响；高速列车的行驶速度也有一定的限制，因为当速度达到一定程度时，空气阻力将变得相当大。

基于这些限制，人们开始研究一种新型的列车——磁浮列车，磁浮列车克服了传统高速列车的诸多难题。

目前，磁浮列车主要分为两种类型：高速磁悬浮列车和中低速磁浮列车。

高速磁浮列车已经开始商业化运营，但是中低速磁浮列车的研究进展相对滞后。

然而，中低速磁浮列车在城市轨道交通和城际交通中有着广泛的应用前景。

与传统地铁相比，中低速磁浮列车具有运行速度快、噪音小，能够穿越人口密集区的特点，对于缓解城市交通拥堵和提高城市交通效率有着重要的意义。

本课题旨在研究中低速磁浮轨道梁的关键技术，为中低速磁浮列车的研究和应用提供技术支持。

二、研究内容和方法1.研究内容：（1）磁浮轨道梁的结构设计：包括轨道梁的形式、材料、断面尺寸和支座等方面的研究。

（2）轨道梁与磁浮车体之间的气隙设计：研究轨道梁和磁浮车体之间的气隙对列车运行的影响，并确定合适的气隙值。

（3）轨道梁的磁悬浮力学特性研究：研究轨道梁的磁悬浮力学特性，包括磁悬浮力、稳定性和可靠性的研究。

（4）轨道梁的安装和维护技术研究：研究轨道梁的安装和维护技术，包括轨道梁的连接、调整和检测等方面的研究。

2.研究方法：（1）文献综述方法：对国内外中低速磁浮轨道梁的研究现状和关键技术进行综述。

（2）数值模拟方法：采用ANSYS等软件对磁浮轨道梁进行数值模拟，分析轨道梁的力学特性。

（3）试验方法：通过模拟试验和实际运行等方式，对轨道梁的性能进行评估。

（4）运行数据分析方法：对磁浮列车的运行数据进行分析，提取有关轨道梁的数据信息。

三、研究进度计划阶段一：研究现状和文献综述（1月~2月）阶段二：轨道梁结构设计和气隙设计（3月~6月）阶段三：轨道梁力学特性研究（7月~11月）阶段四：轨道梁安装和维护技术研究（12月~次年2月）四、预期成果通过对中低速磁浮轨道梁的关键技术研究，预期达到以下成果：（1）磁浮轨道梁结构设计和气隙设计的优化方案；（2）轨道梁的磁悬浮力学特性的研究结果，包括磁悬浮力、稳定性和可靠性等方面的数据信息；（3）轨道梁的安装和维护技术方案；（4）相关学术论文和实用技术报告若干。

磁悬浮技术技术介绍一、什么是中低速磁浮交通？以往的轮轨交通，顾名思义就是轮在轨上跑的交通系统，对人类社会发展作出了历史性的巨大贡献，但由于轮与轨的接触运动，振动和噪声相伴而生，因此在繁华的城镇中心地带和居民生活区，轮轨系统不能铺设在地面之上，环保方面要求只能建在地下。

而中低速磁浮交通与轮轨交通最大的区别就在于没有车轮，用电磁力悬浮支撑代替了车轮支撑，这就避免了轮轨接触带来的一系列问题，而又不产生新的问题。

所以，中低速磁浮交通在交通领域成为一项创新性的开拓，是人类发展历史上，继蒸汽机车发明后交通领域的又一次技术革命，它将会给人类的生活带来不可估量的潜在价值。

从2006年开始，市地铁集团就获得了市政府部门的批准，首创性地对城市轨道交通采用中低速磁浮技术的可行性进行前期研究。

时至今日，深圳在中低速磁浮技术的研究已经历了近7年的时间，在国内相关领域中属数一数二的前沿城市。

二、磁浮技术的发展历程德国是世界上最早研究磁浮的国家。

早在20世纪20年代，德国科学家工程师赫尔曼·肯培尔首次考虑电磁浮铁路（电磁对车道的吸引原则），并于1934年申请了悬浮列车的专利，被誉为“磁浮之父”。

进入上世纪70年代以后，随着电力电子和控制技术的发展，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划磁浮运输系统的开发。

但后来都中途放弃，只有德国和日本仍继续进行，但各有侧重。

德国侧重高速磁浮铁路系统的研究，日本则侧重中低速磁浮铁路系统的研究。

世界上第一条磁浮商业线路——全长30公里、从龙阳路到浦东机场的“上海磁浮示范运营线”，其引进的正是德国人研发的高速磁浮铁路系统。

目前日本已于2005年3月成功投入运营，韩国也将于今年投入运营。

中国从20世纪80年代开始了常导磁浮列车的研究。

作为高端的轨道交通技术，国家将磁浮列车关键技术研究列入“八五”攻关计划，并在“十一五”、“十二五”中将磁浮交通系统作为国家科技支撑计划之一。

中低速磁浮系统交流会目前的磁悬浮技术主要依托于德国的TR技术和日本的MLU技术，相比较而言，德国的TR技术性能上更加成熟稳定，我国第一条高速磁悬浮示范线采用的即为该技术，已经建成的长沙悬浮线和北京地铁S1线均为中低速磁悬浮线，也都是采用TR技术，磁悬浮技术在对比传统的轮轨技术时，磁悬浮技术都有着显著的优势。

一、磁浮交通的分类磁浮交通是利用磁场（电磁场、永磁场、或混合磁场）的吸力或斥力实现非接触支撑、导向、并利用直线电机实现驱动的轨道交通的形式。

磁浮交通可以根据行车速度、悬浮原理、驱动方式等进行分类。

1、按照行车速度可以分为中低速磁浮、中速磁浮、高速磁浮、超高速磁浮四种类型。

表中没有将250km/h～400 km/h这个速度区间进行磁浮分类，主要是因为这个速度区间在我国高速铁路轮轨技术发展较为成熟，安全可靠，磁浮系统在这个区间速度和轮轨技术比较体现不出明显的优势。

2.按悬浮原理可以分为有电磁吸引式悬浮、永磁力悬浮、感应斥力悬浮(1)EMS 该方式利用导磁材料与电磁铁之间的吸引力,绝大部分悬浮采用此方式。

(2)PRS 这是一种最简单的方案,利用永久磁铁同极间的斥力,一般产生斥力为0.1MPa。

其缺点为横向位移的不稳定因素。

(3)EDS 依靠励磁线圈和短路线圈的相对运动得到斥力,所以列车要有足够的速度才能悬浮起来，大约为100km/h，它不适用于低速。

3.按列车的驱动方式(1)长转子、短定子异步直线电机驱动，这种电机的“定子”安装在车辆的底部，“转子”线圈安装在轨道上。

它适合于低速运行。

(2)长定子、短转子同步直线电机驱动，此方式是将电机的“转子”线圈装在车辆上，“定子”线圈装在轨道上。

它适合于高速运行。

二、中低速磁浮交通的适用范围中低速磁浮交通的运能在1-3万人/小时，最高设计速度可到达120km/h。

适用于城市内、近距离城市间以及旅游景区的交通连接。

三、中低速磁浮交通的优势1.1 减振降噪轨道交通的振动和噪声问题一直为人们所诟病，为了解决这一难题专家学者每年投入大量的经费来研究尝试新的减振降噪措施，以北京地铁为例，每条地铁线路仅仅是铺设浮置板和减振扣件的造价就高达数亿元，然而这些高昂的减振措施不仅没有彻底解决轨道的振动问题，而且每年为此还要承受价格不菲的养护维修费用。

中低速磁浮交通轨排通用技术条件1. 什么是中低速磁浮交通中低速磁浮交通是一种以磁悬浮为主要运行方式，运行速度在每小时100公里以下的城市轨道交通。

它是一种新型城市快速交通工具，目前在国内外已经有多个城市投入使用。

2. 中低速磁浮交通的优势中低速磁浮交通相比于传统的铁轨交通有许多优势：（1）速度快：中低速磁浮交通的最高运行速度可达每小时100公里，大大缩短了城市间的行驶时间。

（2）安静：由于磁悬浮技术，中低速磁浮交通不会像传统铁轨交通一样发生摩擦，所以噪音相对较小。

（3）环保：中低速磁浮交通没有尾气排放，可以利用可再生能源作为能源，相对较为环保。

（4）稳定：由于磁悬浮技术的使用，中低速磁浮交通不受地形、地势等条件的限制，可以在复杂的环境中运行。

3. 中低速磁浮交通的技术条件与传统的铁轨交通相比，中低速磁浮交通需要具备独特的技术条件：（1）磁浮技术：中低速磁浮交通主要运用磁悬浮技术，通过磁悬浮系统让列车“漂浮”在轨道上，并进行运动。

（2）供电系统：中低速磁浮交通需要通过供电系统对列车进行供电，以维持车辆的运行。

（3）控制系统：中低速磁浮交通需要一套完整的控制系统来负责车辆的行驶和各种系统的协调。

（4）车辆设计：中低速磁浮交通需要经过严格的设计和测试，以保证车辆的安全和可靠性。

4. 中低速磁浮交通轨排通用技术条件中低速磁浮交通的轨排通用技术条件主要包括以下几个方面：（1）轨道设计：中低速磁浮交通轨道是由长条形的钢轨组成的，在设计时要考虑适当的弯曲半径、坡度以及运行速度等因素，保证列车的安全和舒适性。

（2）地基工程：中低速磁浮交通需要一定规模的地基工程，以确保轨道的稳定和坚固，同时还需要考虑地质环境和结构的合理设计。

（3）供电系统：中低速磁浮交通的供电系统需要高效可靠，能够正常运作并满足磁悬浮列车的供电需求。

（4）控制系统：中低速磁浮交通的控制系统需要能够协调车辆的行驶和传感器的运作，保证系统稳定运行。