磁悬浮列车的工作原理

添加时间:2008-05-29 原文发表时间:2008-05-29 人气:66

磁悬浮列车的工作原理

磁悬浮列车是一种新型的陆上交通运输工具，它的工作原埋可以分成两种主要类型：一种叫做常导磁悬浮，即常导电磁铁吸引式磁悬浮列车。它利用由传统的车载电磁体相导轨上的铁磁轨道之间相互作用产生吸引磁力而形成悬浮力和推力，使车辆浮起，它用感应线性电动机驱动。常导磁悬浮型机车的优点是易于通过蓄电池或感应（异步）发电机向转子提供电流，应用技术较为简单。其缺点是悬浮力较小，只能浮起大约10mm的高度，因而要求高精度控制系统，一般只适用于平原地区。由德国西门子公司开发的Transrapid系统就是这种类型的典型。

另一种类型叫做超导磁悬浮。它依靠车载超导磁体和导轨线圈产生的感应电流间的相斥力而产生悬浮。这种类型的优点是强大的超导磁体所产生的电磁力足以将车身悬浮至100mm的高度，其缺点是超导技术很复杂，超导磁体产生的高磁场应予以屏蔽。由日本国家铁路（JNR）开发的MLU试验系统采用的就是超导磁悬浮系统。

磁悬浮列车的磁悬浮原理和推进原理图略。列车车厢两侧装有若干超导磁体，在地面道规上装有悬浮线圈、导向线圈和推进线圈。当车身运动时，车载超导磁体在悬浮导向线圈内产生感应电流，使之变为电磁体。当功率达到一定值时，由于相对磁体间的互相排斥力，将车体悬浮起来，其高度离规定道面大约10mm，车厢的推进线性马达采用同一超导磁体。

可以想象，磁悬浮列车较之高速列车因其与轨道不接触而节能，舒适，而且速度快，是21世纪出现的新型交通工具。德国自1967年开始研究高速磁悬浮技术，在1981～1987年建成第一条试验轨道31.5Km，最高车速达412.6km/h。日本自1962年开始研究超导磁悬浮列车，在九州岛建成一条7km长的宫崎(Miyazaki）试验线，1979年空载速度达817km/h，载人速度达41lkm/h。1998年日本政府投资30亿美元建成18.4km长的山梨(Yamanashi)试验线，作为全长42.8km的一部分，车速达到550km/h。试验列车MLU002的车厢布置图略，车身长22m、高3.7m、宽3m，车上设有44个座位。车厢体总重量约17t，较普通铁路车厢要轻得多。在车厢下部的头尾两侧分别装有超导磁体，用作列车的悬浮、导向和推进。

经讨30多年的开发试验，常导磁悬浮和超导磁悬浮技术都变得成熟。但是无论从技术角度还是从经济角度来决定哪一类型较好都还为时过早。两种类型都具有各自的由缺点。显然，常导型因悬浮高度低，要求高精度控制技术；而超导型则需要复杂的超导技术。根据美国对超导磁悬浮列车应用可能性的研究报告，认为磁悬浮列车的车速只有在500km/h以上才具有竞争力，就此而言，超导系统居优先地位。2000年，我国引进德国技术，在上海首次建成了采用常导技术的磁悬浮列车示范线。