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1、2.62.6 磁悬浮铁路磁悬浮铁路 概述概述 磁悬浮铁路的基本制式和工作原理磁悬浮铁路的基本制式和工作原理 磁悬浮铁路的基本设备磁悬浮铁路的基本设备12.6.1 概述 与传统铁路相比与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨磁悬浮铁路由于消除了轮轨之间的接触之间的接触，时速可达时速可达500500公里以上公里以上；无废气无废气排出和污染排出和污染，有利于环境保护有利于环境保护；由于磁悬浮系由于磁悬浮系统采用导轨结构统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故不会发生脱轨和颠覆事故、车轮车轮、接触导线等摩擦部件接触导线等摩擦部件，可以省去大量的可以省去大量的维修工作和维修费用维修工作和维修费用2磁悬浮铁
2、路的发展磁悬浮铁路的发展 1 1. .日本日本 2 2. .德国德国 3 3. .中国中国 4 4. .其他国家其他国家34磁悬浮铁路的特点及优越性磁悬浮铁路的特点及优越性 速度高速度高，旅行时间短旅行时间短 安全可靠安全可靠 对社会无公害对社会无公害、无污染无污染 能源消耗低能源消耗低 故障少故障少，维修费用低维修费用低 采用线性电机采用线性电机，减少占用空间减少占用空间 旅行环境舒适旅行环境舒适、线路建设成本相对不高线路建设成本相对不高5磁悬浮铁路与其他高速交通工具的比较62.6.2 磁悬浮铁路的基本制式和工作原理常导磁吸式常导磁吸式超导磁斥式超导磁斥式7一一、磁悬浮铁路的基本制式磁悬浮铁
3、路的基本制式 常导磁吸式常导磁吸式（EMS型型）是利用装在车辆两侧转向架上的常是利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁导电磁铁（悬浮电磁铁悬浮电磁铁），和铺设在线路导向轨上的磁铁和铺设在线路导向轨上的磁铁，在磁在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起场作用下产生的吸引力使车辆浮起，车辆和轨面之间的间隙与吸车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比引力的大小成反比。 超导磁斥式超导磁斥式（EDS型型）此种型式在车辆底部安装超导磁体此种型式在车辆底部安装超导磁体（放在液态氦贮存槽内放在液态氦贮存槽内），在轨道两侧铺设一系列铝环线圈在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列列车运行时车运行时，给车上线圈给车上线圈（超导
4、磁体超导磁体）通电流通电流，产生强磁场产生强磁场，地上地上线圈线圈（铝环铝环）与之相切割与之相切割，在铝环内产生感应电流在铝环内产生感应电流。感应电流产感应电流产生的磁场与车辆上超导磁体的磁场方向相反生的磁场与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥两个磁场产生排斥力力。当排斥力大于车辆重量时当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来车辆就浮起来。89 磁悬浮原理比较图磁悬浮原理比较图二、磁悬浮列车的工作原理悬浮原理悬浮原理导向原理导向原理推进原理推进原理10悬浮原理11 常导磁吸式常导磁吸式（EMS型型）是利用装在车辆两侧转向架上的常导是利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁电磁铁（悬浮电磁铁
5、悬浮电磁铁），和铺设在线路导向轨上的磁铁和铺设在线路导向轨上的磁铁，在磁场作在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起用下产生的吸引力使车辆浮起，车辆和轨面之间的间隙与吸引力的车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比大小成反比。（电磁式悬浮电磁式悬浮） 超导磁斥式超导磁斥式（EDS型型）此种型式在车辆底部安装超导磁体此种型式在车辆底部安装超导磁体（放在液态氦贮存槽内放在液态氦贮存槽内），在轨道两侧铺设一系列铝环线圈在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列车列车运行时运行时，给车上线圈给车上线圈（超导磁体超导磁体）通电流通电流，产生强磁场产生强磁场，地上线圈地上线圈（铝环铝环）与之相切割与之相切割，在铝环内产生
6、感应电流在铝环内产生感应电流。感应电流产生的磁感应电流产生的磁场与车辆上超导磁体的磁场方向相反场与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥力两个磁场产生排斥力。当排当排斥力大于车辆重量时斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来车辆就浮起来。（电动式悬浮电动式悬浮）导向原理 常导磁吸式常导磁吸式的导向系统的导向系统，是在车辆侧面安装一组专门是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁用于导向的电磁铁，当车辆运行发生左右偏移时当车辆运行发生左右偏移时，车车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生一种产生一种排斥力排斥力，使车辆恢复到正常位置使车辆恢复到正常位置，和导
7、轨侧面之间保和导轨侧面之间保持一定的间隙持一定的间隙。当车辆的运行状态发生变化时当车辆的运行状态发生变化时，例如例如运行在曲线或坡道上时运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制来保持这一侧向间隙的电流进行控制来保持这一侧向间隙，从而达到控制从而达到控制列车运行方向的目的列车运行方向的目的。12导向原理 超导磁斥式超导磁斥式的导向系统的导向系统，可以采用以下三种方式构成可以采用以下三种方式构成： 在车辆上安装机械导向装置实现列车导向在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。 在车辆上安装专用的导向超导磁体在车辆上安装专用的导向超导磁体，使之与导轨侧使之与导
8、轨侧向的地面线圈或金属带产生磁斥力向的地面线圈或金属带产生磁斥力，该力与列车的该力与列车的侧向作用力相平衡侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向使列车保持正确的运行方向。 利用磁力进行导引的利用磁力进行导引的“零磁通量零磁通量”导向系统导向系统。13推进原理 磁悬浮列车由于悬浮起一定的高度磁悬浮列车由于悬浮起一定的高度，使车轮与使车轮与 钢轨脱离钢轨脱离，故不能依靠它们之间的摩擦力产生故不能依靠它们之间的摩擦力产生 牵引力使车辆前进牵引力使车辆前进，而是采用一种叫做直线电而是采用一种叫做直线电 机的推进装置作为列车的牵引动力机的推进装置作为列车的牵引动力。 直线电机是从旋转电机演变而来的直
9、线电机是从旋转电机演变而来的，它的基本它的基本 构成和作用原理与普通旋转电机类似构成和作用原理与普通旋转电机类似，就如同就如同 将旋转电机沿半径方向切开展平而成将旋转电机沿半径方向切开展平而成。于是于是， 其传动方式也就由旋转运动变为直线运动其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。142.6.3 磁悬浮铁路的基本设备15一一、磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的线路二二、磁悬浮铁路的车辆磁悬浮铁路的车辆三三、磁悬浮铁路的供电系统磁悬浮铁路的供电系统四四、磁悬浮铁路的列车控制系统磁悬浮铁路的列车控制系统一、磁悬浮铁路的线路线路线路，作为磁悬浮铁路的基本组成部分和走行基础作为磁悬浮铁路的基本组成部分和走行基
10、础，在构造上应能满足磁悬浮列车的基本要求在构造上应能满足磁悬浮列车的基本要求。线路结构必须线路结构必须与磁悬浮铁路的悬浮与磁悬浮铁路的悬浮、导向和推进设备相适应导向和推进设备相适应。尤其是直尤其是直线电机线电机，对线路平面的要求是较为严格的对线路平面的要求是较为严格的。16 磁悬浮铁路与现代铁路一样磁悬浮铁路与现代铁路一样，可以修建在路基上可以修建在路基上或类似地下铁道的隧道内或类似地下铁道的隧道内，或者修建在高架桥上或者修建在高架桥上。采用最多的是采用最多的是高架式高架式线路线路。17 磁悬浮列车施加于线路上磁悬浮列车施加于线路上的载荷的载荷，与传统铁路不同与传统铁路不同，并非集中荷载并非集
11、中荷载，而是分布而是分布荷载荷载。因此因此，其桥梁设计其桥梁设计荷载不但大大低于传统铁荷载不但大大低于传统铁路路，甚至低于公路甚至低于公路。于是于是，磁悬浮铁路的高架桥体尺磁悬浮铁路的高架桥体尺寸可以明显减小寸可以明显减小，造价也造价也可大大降低可大大降低。18磁悬浮列车导轨装置19二二、磁悬浮铁路的车辆磁悬浮铁路的车辆 车辆是磁悬浮铁路的重要组成部分车辆是磁悬浮铁路的重要组成部分,是一种不是一种不 与地面接触的运载工具与地面接触的运载工具。从此悬浮铁路产生到从此悬浮铁路产生到 现在现在，随着时代的发展和制式的不同要求车辆随着时代的发展和制式的不同要求车辆 了不断地更新了不断地更新。 日本从日
12、本从1962年起年起，经过广泛深入的分析和论经过广泛深入的分析和论 证证，决定采用超导磁斥式悬浮系统决定采用超导磁斥式悬浮系统。 德国从德国从70年代初开始研制磁悬浮列车年代初开始研制磁悬浮列车，采用采用 常导磁吸式常导磁吸式。2021超导磁悬浮车辆的构成超导磁悬浮车辆的构成22日本日本MLU001MLU001试验车及试验车及U U型轨道断面图型轨道断面图23德国德国EMSEMS式式TRANSRAPID06TRANSRAPID06磁悬浮列车磁悬浮列车三三、磁悬浮铁路的供电系统磁悬浮铁路的供电系统 1.区段供电区段供电由地面设置的大功率变流器来控制地面推进绕组的由地面设置的大功率变流器来控制地面
13、推进绕组的三相交流电三相交流电。 2.列车供电列车供电（1）采用一台功率变换器对应一个列车的一对一的采用一台功率变换器对应一个列车的一对一的供电方式供电方式；（2）由地面自动控制列车的运行由地面自动控制列车的运行；（3）高精度位置检测高精度位置检测；（4）只在列车的走行区段进行供电控制只在列车的走行区段进行供电控制。24四四、磁悬浮铁路的列车控制系统磁悬浮铁路的列车控制系统 1.中央控制中心中央控制中心自动列车运行控制系统自动列车运行控制系统、参考信息储存系统参考信息储存系统、远程诊断系统远程诊断系统、行行政管理系统政管理系统。 2.分区控制中心分区控制中心（每个牵引变电所设每个牵引变电所设1个个）接收并执行中央控制中心下达的行车命令接收并执行中央控制中心下达的行车命令，控制若干安全牵引切控制若干安全牵引切断装置断装置、道岔防护装置及车站防护装置道岔防护装置及车站防护装置，向各通信基站下达控制信向各通信基站下达控制信息息，同时向总控制中心传递采集的联锁同时向总控制中心传递采集的联锁、诊断信息诊断信息；维修中心维修中心。 3.列车控制系统列车控制系统监视速度监视速度、运行状态运行状态，发送给分区控制中心发送给分区控制中心，进而中央控制中心进而中央控制中心。25谢谢！
