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磁懸浮列車?yán)�用“同名磁極相斥，異名磁極相吸”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約1厘米處，騰空行駛，創(chuàng)造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。 由于磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮列車也有兩種相應(yīng)的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設(shè)計(jì)的電磁運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車，它利用車上超導(dǎo)體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產(chǎn)生的相斥力，使車體懸浮運(yùn)行的鐵路；另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設(shè)計(jì)的電動力運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵，在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導(dǎo)軌間保持10—15毫米的間隙，并使導(dǎo)軌鋼板的吸引力與車輛的重力平衡，從而使車體懸浮于車道的導(dǎo)軌面上運(yùn)行。 通俗的講就是，在位于軌道兩側(cè)的線圈里流動的交流電，能將線圈變?yōu)殡姶朋w。由于它與列車上的超導(dǎo)電磁體的相互作用，就使列車開動起來。列車前進(jìn)是因?yàn)榱熊囶^部的電磁體（N極）被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體（S極）所吸引，并且同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥。當(dāng)列車前進(jìn)時(shí)，在線圈里流動的電流流向就反轉(zhuǎn)過來了。其結(jié)果就是原來那個(gè)S極線圈，現(xiàn)在變?yōu)镹極線圈了，反之亦然。這樣，列車由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。根據(jù)車速，通過電能轉(zhuǎn)換器調(diào)整在線圈里流動的交流電的頻率和電壓。 磁懸浮分2類，其中推斥式的就是日本的，屬于高速類型，需要起落架，推斥式是利用兩個(gè)磁鐵同極性相對而產(chǎn)生的排斥力，使列車懸浮起來。這種磁懸浮列車車廂的兩側(cè)，安裝有磁場強(qiáng)大的超導(dǎo)電磁鐵。 吸引式的，就是德意志的，也就是上海目前使用的 吸引式的，軌道不存在任何的電磁鐵，他是用感應(yīng)鋼板安裝在軌道外緣的，車上有電磁鐵，使用車載電源吸引感應(yīng)鋼板懸浮和導(dǎo)向，利用直線電機(jī)對感應(yīng)鋼板的作用，產(chǎn)生推進(jìn)，停止和倒退等動力輸出。 超導(dǎo)磁懸浮列車的原理2007-02-05 21:35磁懸浮列車是一種采用無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動系統(tǒng)的磁懸浮高速列車系統(tǒng)。應(yīng)用準(zhǔn)確的定義來說，磁懸浮列車實(shí)際上是依靠電磁吸力或電動斥力將列車懸浮于空中并進(jìn)行導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)列車與地面軌道間的無機(jī)械接觸，再利用線性電機(jī)驅(qū)動列車運(yùn)行。根據(jù)吸引力和排斥力的基本原理，國際上磁懸浮列車有兩個(gè)發(fā)展方向。一個(gè)是以德國為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)－－EMS系統(tǒng)，利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理，把列車吸引上來，懸空運(yùn)行，懸浮的氣隙較小，一般為10毫米左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400-500公里，適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸；另一個(gè)是以日本的為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)－－EDS系統(tǒng)，它使用超導(dǎo)的磁懸浮原理，使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車懸空運(yùn)行，這種磁懸浮列車的懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右，速度可達(dá)每小時(shí)500公里以上。這兩個(gè)國家都堅(jiān)定地認(rèn)為自己國家的系統(tǒng)是最好的，都在把各自的技術(shù)推向?qū)嵱没�階段。估計(jì)到下一個(gè)世紀(jì)，這兩種技術(shù)路線將依然并存。 自1825年世界上第一條標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路出現(xiàn)以來,輪軌火車一直是人們出行的交通工具.然而,隨著火車速度的提高,輪子和鋼軌之間產(chǎn)生的猛烈沖擊引起列車的強(qiáng)烈震動,發(fā)出很強(qiáng)的噪音,從而使乘客感到不舒服.由于列車行駛速度愈高,阻力就愈大.所以,當(dāng)火車行駛速度超過每小時(shí)300公里時(shí),就很難再提速了. 如果能夠使火車從鐵軌上浮起來,消除了火車車輪與鐵軌之間的摩擦,就能大幅度地提高火車的速度.但如何使火車從鐵軌上浮起來呢 科學(xué)家想到了兩種解決方法:一種是氣浮法,即使火車向鐵軌地面大量噴氣而利用其反作用力把火車浮起;另一種是磁浮法,即利用兩個(gè)同名磁極之間的磁斥力或兩個(gè)異名磁極之間磁吸力使火車從鐵軌上浮起來.在陸地上使用氣浮法不但會激揚(yáng)起大量塵土,而且會產(chǎn)生很大的噪音,會對環(huán)境造成很大的污染,因而不宜采用.這就使磁懸浮火車成為研究和試驗(yàn)的的主要方法. 當(dāng)今,世界上的磁懸浮列車主要有兩種"懸浮"形式,一種是推斥式;另一種為吸力式.推斥式是利用兩個(gè)磁鐵同極性相對而產(chǎn)生的排斥力,使列車懸浮起來.這種磁懸浮列車車廂的兩側(cè),安裝有磁場強(qiáng)大的超導(dǎo)電磁鐵.車輛運(yùn)行時(shí),這種電磁鐵的磁場切割軌道兩側(cè)安裝的鋁環(huán),致使其中產(chǎn)生感應(yīng)電流,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)同極性反磁場,并使車輛推離軌面在空中懸浮起來.但是,靜止時(shí),由于沒有切割電勢與電流,車輛不能產(chǎn)生懸浮,只能像飛機(jī)一樣用輪子支撐車體.當(dāng)車輛在直線電機(jī)的驅(qū)動下前進(jìn),速度達(dá)到80公里/小時(shí)以上時(shí),車輛就懸浮起來了.吸力式是利用兩個(gè)磁鐵異性相吸的原理,將電磁鐵置于軌道下方并固定在車體轉(zhuǎn)向架上,兩者之間產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場,并相互吸引時(shí),列車就能懸浮起來.這種吸力式磁懸浮列車無論是靜止還是運(yùn)動狀態(tài),都能保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài).這次,我國自行開發(fā)的中低速磁懸浮列車就屬于這個(gè)類型. "若即若離",是磁懸浮列車的基本工作狀態(tài).磁懸浮列車?yán)�用電磁力抵消地球引�?從而使列車懸浮在軌道上.在運(yùn)行過程中,車體與軌道處于一種"若即若離"的狀態(tài),磁懸浮間隙約1厘米,因而有"零高度飛行器"的美譽(yù).它與普通輪軌列車相比,具有低噪音,低能耗,無污染,安全舒適和高速高效的特點(diǎn),被認(rèn)為是一種具有廣闊前景的新型交通工具.特別是這種中低速磁懸浮列車,由于具有轉(zhuǎn)彎半徑小,爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),特別適合城市軌道交通. 德國和日本是世界上最早開展磁懸浮列車研究的國家,德國開發(fā)的磁懸浮列車Transrapid于1989年在埃姆斯蘭試驗(yàn)線上達(dá)到每小時(shí)436公里的速度.日本開發(fā)的磁懸浮列車MAGLEV (Magnetically Levitated Trains)于1997年12月在山梨縣的試驗(yàn)線上創(chuàng)造出每小時(shí)550公里的世界最高紀(jì)錄.德國和日本兩國在經(jīng)過長期反復(fù)的論證之后,均認(rèn)為有可能于下個(gè)世紀(jì)中葉以前使磁懸浮列車在本國投入運(yùn)營. 磁懸浮列車運(yùn)行原理 磁懸浮列車是現(xiàn)代高科技發(fā)展的產(chǎn)物.其原理是利用電磁力抵消地球引力,通過直線電機(jī)進(jìn)行牽引,使列車懸浮在軌道上運(yùn)行(懸浮間隙約1厘米).其研究和制造涉及自動控制,電力電子技術(shù),直線推進(jìn)技術(shù),機(jī)械設(shè)計(jì)制造,故障監(jiān)測與診斷等眾多學(xué)科,技術(shù)十分復(fù)雜,是一個(gè)國家科技實(shí)力和工業(yè)水平的重要標(biāo)志.它與普通輪軌列車相比,具有低噪音,無污染,安全舒適和高速高效的特點(diǎn),有著"零高度飛行器"的美譽(yù),是一種具有廣闊前景的新型交通工具,特別適合城市軌道交通.磁懸浮列車按懸浮方式不同一般分為推斥型和吸力型兩種,按運(yùn)行速度又有高速和中低速之分,這次國防科大研制開發(fā)的磁懸浮列車屬于中低速常導(dǎo)吸力型磁懸浮列車. 磁懸浮列車的種類 磁懸浮列車分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型兩大類.常導(dǎo)型也稱常導(dǎo)磁吸型,以德國高速常導(dǎo)磁浮列車transrapid為代表,它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起,懸浮的氣隙較小,一般為10毫米左右.常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400～500公里,適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸.而超導(dǎo)型磁懸浮列車也稱超導(dǎo)磁斥型,以日本MAGLEV為代表.它是利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場,列車運(yùn)行時(shí)與布置在地面上的線圈相互作用,產(chǎn)生電動斥力將列車懸起,懸浮氣隙較大,一般為100毫米左右,速度可達(dá)每小時(shí)500公里以上.這兩種磁懸浮列車各有優(yōu)缺點(diǎn)和不同的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),德國青睞前者,集中精力研制常導(dǎo)高速磁懸浮技術(shù);而日本則看好后者,全力投入高速超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)之中. 德國的常導(dǎo)磁懸浮列車 常導(dǎo)磁懸浮列車工作時(shí),首先調(diào)整車輛下部的懸浮和導(dǎo)向電磁鐵的電磁吸力,與地面軌道兩側(cè)的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起.在車輛下部的導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下,使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離,實(shí)現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導(dǎo)向.車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米,是通過一套高精度電子調(diào)整系統(tǒng)得以保證的.此外由于懸浮和導(dǎo)向?qū)嶋H上與列車運(yùn)行速度無關(guān),所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài). 常導(dǎo)磁懸浮列車的驅(qū)動運(yùn)用同步直線電動機(jī)的原理.車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就象是同步直線電動機(jī)的勵磁線圈,地面軌道內(nèi)側(cè)的三相移動磁場驅(qū)動繞組起到電樞的作用,它就象同步直線電動機(jī)的長定子繞組.從電動機(jī)的工作原理可以知道,當(dāng)作為定子的電樞線圈有電時(shí),由于電磁感應(yīng)而推動電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動.同樣,當(dāng)沿線布置的變電所向軌道內(nèi)側(cè)的驅(qū)動繞組提供三相調(diào)頻調(diào)幅電力時(shí),由于電磁感應(yīng)作用承載系統(tǒng)連同列車一起就象電機(jī)的"轉(zhuǎn)子"一樣被推動做直線運(yùn)動.從而在懸浮狀態(tài)下,列車可以完全實(shí)現(xiàn)非接觸的牽引和制動. 日本的超導(dǎo)磁懸浮列車 超導(dǎo)磁懸浮列車的最主要特征就是其超導(dǎo)元件在相當(dāng)?shù)偷臏囟认滤�具有的完全�?dǎo)電性和完全抗磁性.超導(dǎo)磁鐵是由超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)線圈構(gòu)成,它不僅電流阻力為零,而且可以傳導(dǎo)普通導(dǎo)線根本無法比擬的強(qiáng)大電流,這種特性使其能夠制成體積小功率強(qiáng)大的電磁鐵. 超導(dǎo)磁懸浮列車的車輛上裝有車載超導(dǎo)磁體并構(gòu)成感應(yīng)動力集成設(shè)備,而列車的驅(qū)動繞組和懸浮導(dǎo)向繞組均安裝在地面導(dǎo)軌兩側(cè),車輛上的感應(yīng)動力集成設(shè)備由動力集成繞組,感應(yīng)動力集成超導(dǎo)磁鐵和懸浮導(dǎo)向超導(dǎo)磁鐵三部分組成.當(dāng)向軌道兩側(cè)的驅(qū)動繞組提供與車輛速度頻率相一致的三相交流電時(shí),就會產(chǎn)生一個(gè)移動的電磁場,因而在列車導(dǎo)軌上產(chǎn)生磁波,這時(shí)列車上的車載超導(dǎo)磁體就會受到一個(gè)與移動磁場相同步的推力,正是這種推力推動列車前進(jìn).其原理就象沖浪運(yùn)動一樣,沖浪者是站在波浪的頂峰并由波浪推動他快速前進(jìn)的.與沖浪者所面對的難題相同,超導(dǎo)磁懸浮列車要處理的也是如何才能準(zhǔn)確地駕馭在移動電磁波的頂峰運(yùn)動的問題.為此,在地面導(dǎo)軌上安裝有探測車輛位置的高精度儀器,根據(jù)探測儀傳來的信息調(diào)整三相交流電的供流方式,精確地控制電磁波形以使列車能良好地運(yùn)行. 超導(dǎo)磁懸浮列車也是由沿線分布的變電所向地面導(dǎo)軌兩側(cè)的驅(qū)動繞組提供三相交流電,并與列車下面的動力集成繞組產(chǎn)生電感應(yīng)而驅(qū)動,實(shí)現(xiàn)非接觸性牽引和制動.但地面導(dǎo)軌兩側(cè)的懸浮導(dǎo)向繞組與外部動力電源無關(guān),當(dāng)列車接近該繞組時(shí),列車超導(dǎo)磁鐵的強(qiáng)電磁感應(yīng)作用將自動地在地面繞組中感生電流,因此在其感應(yīng)電流和超導(dǎo)磁鐵之間產(chǎn)生了電磁力,從而將列車懸起,并經(jīng)精密傳感器檢測軌道與列車之間的間隙,使其始終保持100毫米的懸浮間隙.同時(shí),與懸浮繞組呈電氣連接的導(dǎo)向繞組也將產(chǎn)生電磁導(dǎo)向力,保證了列車在任何速度下都能穩(wěn)定地處于軌道中心行駛. 目前存在的技術(shù)問題 盡管磁懸浮列車技術(shù)有上述的許多優(yōu)點(diǎn),但仍然存在一些不足: (1)由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮,導(dǎo)向和驅(qū)動功能的,斷電后磁懸浮的安全保障措施,尤其是列車停電后的制動問題仍然是要解決的問題.其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn). (2)常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的懸浮高度較低,因此對線路的平整度,路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求較超導(dǎo)技術(shù)更高. (3)超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)由于渦流效應(yīng)懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大,冷卻系統(tǒng)重,強(qiáng)磁場對人體與環(huán)境都有影響.

回答者：abd883546932016-03-07 00:00