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超导磁悬浮列车的原理

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的

列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因

此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500公里

以上，比轮轨高速列车的300多公里还要快。磁悬浮技术的研究源于

德国，早在1922年，德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮

原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年以后，随着世

界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经

济发展的需要，德国、日本等发达国家以及中国都相继开始筹划进行

磁悬浮运输系统的开发。

工作原理磁悬浮列车利用“同极相斥，异极相吸”的原理，让磁

铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道

约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。日

本JR磁悬浮MLX01-2实验车

由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两

种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统

的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形

成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是

利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是

在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸

臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁

铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆

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的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

通俗的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线

圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车

开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前

一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上

稍后一点的电磁体（N极）所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的

电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N

极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向

前奔驰。根据车速，通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频

率和电压。磁悬浮列车

稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列

车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车

上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复

正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁

中的电流进行控制，达到控制运行目的。

常导型

磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把

电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。

通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我

们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”

转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车

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就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。上海磁悬浮列

车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧

25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米，

肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。乘客不会有不

适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。

上海磁悬浮列车专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站，东至上海

浦东国际机场，专线全长29．863公里。由中德两国合作开发的世界

第一条磁悬浮商运线2001年3月1日在浦东挖下第