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磁悬浮列车 2003级生物技术 （兰州大学交流生） 白高英 磁悬浮列车简介 大家都知道，传统的铁路列车都是依靠车轮和钢轨之间的相互作用并利用诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车牵引来实现旅客或货物运输功能的。而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的同性相斥、异性相吸的特性并利用线性电动机作为牵引动力的新颖的第5代交通运输工具。 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，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，速度可达每小时500公里以上。 磁悬浮列车原理 磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，见图。目前的绝大部分设计中，这 三部分的功能均由磁力来完成。 悬浮系统 目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。 电磁悬浮系统（EMS） 电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。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。图 电力悬浮系统（EDS） 电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展 . 推进系统 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像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，它就像同步直线电动机的长定子绕组。形象地说，就是把圆形旋转电机剖开并展成直线型的电机结构。它依靠铺在线路上的长定子线圈极交错变化的电磁场，根据同极相斥异极相吸的原理进行牵引。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像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。 导向系统 导向系统：导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。 磁悬浮列车发展历史 1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔首次考虑电磁悬浮铁路.此人被称为“磁悬浮之父”。根据他的计算结果，磁浮列车理论上可以达到时速1000公里。 1935年赫尔曼·肯佩尔运用试验模型证实了磁悬浮。 1969年克劳斯-马菲公司制造出电磁悬浮模型TR-01。。 1979年在汉堡的国际交通展览会上展出5月17日投产的TR05号并引起轰动。 1980年开始建造TR06号。 上海磁浮示范运营线 2002年12月31日上午10时国务院总理朱镕基和正在中国访问的德国总理施罗德为上海磁浮示范运营线试运行通车剪彩。两位总理在示范运营线始发站龙阳路站为通车试运行剪彩后，同乘磁浮列车前往示范运营线终点站--上海浦东国际机场。 上海磁浮示范运营线是世界上第一条商业化磁浮运营示范线 磁悬浮列车的优点 速度高　常导磁悬浮可达４００—５００公里／小时，超导磁悬浮可达５００—６００公里／小时。轮轨高速的最高运营速度一般认为不宜超过４００公里／小时。磁悬浮的高速度使其在１０００至１５００公里的距离范围可与航空竞争。 能耗低　据德国资料，在３００公里／小时的速度下，磁悬浮比ＩＣＥ３高速轮轨能耗少２８％。 维修少　磁悬浮列车属于无磨损运行，要维修的主要是电气设备。随着电子工业的发展，器件可靠性将不断提高。 无污染　采用电力驱动，无需燃油，无有害气体排放。此外还有噪音小（在速度较低时极明显）、乘坐舒适、爬坡能力强、通过的曲线半径小、加速减速快等优点。  磁悬浮列车的缺点 磁悬浮列车的前景 原理示意图 * * 图 1984年埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施投产，用TR06号开始作行车试验。8