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1、磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车？磁悬浮列车是一种依靠电磁场特有的“同性相斥、异性相吸”的特性将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直线电机将电能直接转换成推进力，来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。(1)适于高速运行适于高速运行 磁悬浮列车最大特点在于它没有通常的轮轨系统，由于消除了与轮轨之间的接触，不存在由于轮轨摩擦及黏着所造成的诸如极限速度等影响列车运行的问题，速度可达500 km/h以上。(2)稳定安全稳定安全 列车运行平稳，能提高旅客舒适度，由于磁悬浮系统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故，提高了列车运行的安全性和可靠性。(3)污染小，易维护
2、污染小，易维护 磁悬浮列车在运行中既不产生机械噪声，也不排放任何废气、废物，对周边环境的污染极小，有利于环境保护，加上磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦组件，可以省去大量维修工作和维修费用。(4)效率高效率高 能充分利用能源、获得较高的运输效率。另外，磁悬浮列车可以实现全自动化控制，因此将成为未来最具有竞争力的一种交通工具。磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的分磁悬浮列车的分类类磁悬浮列车的原磁悬浮列车的原理理磁悬浮列车的现磁悬浮列车的现状状123磁悬浮列车的分类磁悬浮列车的分类按电磁铁种类按电磁铁种类按电磁铁种类按电磁铁种类按悬浮方式按悬浮方
3、式按悬浮方式按悬浮方式按驱动方式按驱动方式按驱动方式按驱动方式磁悬浮列车的分类磁悬浮列车的分类 常导吸引型常导吸引型 常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，在一般情况下，其悬浮间隙大小在10mm左右，这种磁悬浮列车的运行速度通常在300500 km/h 范围内，适合于城际及市郊的交通运输。 超导排斥型超导排斥型 超导排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，其悬浮间隙大小一般在100mm左右，这种磁悬浮列车低速时并不悬浮，当速度达到100km/h时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1,000km/h，当
4、然其建造技术和成本要比常导吸引型磁悬浮列车高得多。按电磁铁种类按电磁铁种类按电磁铁种类按电磁铁种类 电磁吸引式悬浮（电磁吸引式悬浮（EMSEMS） 该方式利用导磁材料与电磁铁之间的吸引力，绝大部分悬浮采用此方式。 永磁力悬浮（永磁力悬浮（PRSPRS） 这是一种最简单的方案，利用永久磁铁同极间的斥力，一般产生斥力为0.1MPa。其缺点为横向位移的不稳定因素。 感应斥力悬浮（感应斥力悬浮（EDSEDS） 依靠励磁线圈和短路线圈的相对运动得到斥力，所以列车要有足够的速度才能悬浮起来，大约为100km/h，它不适用于低速。按悬浮方式按悬浮方式按悬浮方式按悬浮方式按驱动方式按驱动方式按驱动方式按驱动方
5、式 长转子、短定子异步直线电机驱动长转子、短定子异步直线电机驱动 这种电机的“定子”安装在车辆的底部，“转子”线圈安装在轨道上。它适合于低速运行。 长定子、短转子同步直线电机驱动长定子、短转子同步直线电机驱动 此方式是将电机的“转子”线圈装在车辆上，“定子”线圈装在轨道上。它适合于高速运行。213磁悬浮列车的原理磁悬浮列车的原理悬浮原理悬浮原理悬浮原理悬浮原理导向原理导向原理导向原理导向原理推进原理推进原理推进原理推进原理磁悬浮列车的原理磁悬浮列车的原理悬浮原理悬浮原理悬浮原理悬浮原理当靠近金属的磁场改变，金属上的电子会移动，并且产生电流。电流的磁效应。当电流在电线或一块金属中流动时，会产生磁
6、场。通电的线圈就成了一块磁铁。磁铁间会彼此作用，同极性相斥，异极性相吸。 常导磁吸式常导磁吸式(EMS) (EMS) 利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起，见右图所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳，使直线电机有较高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，使磁场保持稳定的强度和悬浮力，使车体与导轨之间保持大约10 mm 的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮，对控制系统的要求也可以稍低一些。 常
7、导吸引式磁悬浮原理图 超导磁斥式超导磁斥式(EDS) (EDS) 此种形式在车辆底部安装超导磁体（放在液态氦储存槽内），在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列车运行时，给车上线圈(超导磁体)通电流，产生强磁场，地上线圈(铝环)与之相切割，在铝环内产生感应电流。感应电流产生的磁场与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。因此，超导磁斥式就是利用置于车辆上的超导磁体与铺设在轨道上的无源线圈之间的相对运动，来产生悬浮力将车体抬起来的。超导磁斥式磁悬浮原理图导向原理导向原理导向原理导向原理 常导磁吸式的导向系统常导磁吸式的导向系统 与悬浮系统类似，是在车辆侧面
8、安装一组专门用于导向的电磁铁。车体与导向轨侧面之间保持一定间隙。当车辆左右偏移时，车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，使车辆恢复到正常位置。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，从而达到控制列车运行方向的目的。 超导磁斥式的导向系统超导磁斥式的导向系统 可以采用以下3 种方式构成: 在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。这种装置通常采用车辆上的侧向导向辅助轮，使之与导向轨侧面相互作用(滚动摩擦)以产生复原力，这个力与列车沿曲线运行时产生的侧向力相平衡，从而使列车沿着导向轨中心线运行。在车辆上安装专用的导向超导磁铁，使之与导向轨侧向的地面线圈和金属带产生磁斥力，该力与列车
9、的侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向。这种导向方式避免了机械摩擦，只要控制侧向地面导向线圈中的电流，就可以使列车保持一定的侧向间隙。利用磁力进行导引的“零磁通量”导向系铺设“8”字形的封闭线圈。当列车上设置的超导磁体位于该线圈的对称中心线上时，线圈内的磁场为零；而当列车产生侧向位移时，“8”字形的线圈内磁场为零，并产生一个反作用力以平衡列车的侧向力，使列车回到线路中心线的位置。推进原理推进原理推进原理推进原理 常导磁吸式磁悬浮常导磁吸式磁悬浮 采用短定子异步直线电机。在车上安装三相电枢绕组，轨道上安装感应轨。采用车上供电方式。这种方式结构比较简单，容易维护，造价低，适用于中低速城市运输
10、及近郊运输以及作为短程旅游线系统；主要缺点是功率偏低，不利于高速运行。其中TR 型快速动车和上海引进的Transrapid 06号磁悬浮列车，以及日本的HSST型磁悬浮列车都采用这种形式。 超导磁斥式磁悬浮超导磁斥式磁悬浮 采用长定子同步直线电机。其超导电磁体安装在车辆上，在轨道沿线设置无源闭合线圈或非磁性金属板。作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用，为直线同步电机的激磁线圈处于超导状态提供了方便条件。它们可以共存于同一个冷却系统，或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用。高速长定子同步直线电机牵引系统的构成相对复杂。地面牵引系统，供电一个区间（长约30km）区间又分成许多段（约3001,000
11、 m），每段只有列车通过时供电，各段切换由触点真空开关完成。为使列车在段间不冲动，需两组逆变器轮流供电，其特点为大功率、高压、大电流。动力在地面的优势有路轨电机的功率强以及车辆的设计简化、重量轻。适用于高速和超高速磁悬浮铁路。日本和加拿大决定发展这种磁悬浮系统。321磁悬浮列车的现状磁悬浮列车的现状 国际上有代表性的几种磁悬浮列车有：高速常导磁悬浮列车、低速常导磁悬浮列车以及高速超导磁悬浮列车。高速常导磁浮车为德国研制TR(transrapid)系列；低速常导磁浮车为日本研制的HSST系列；高速超导磁浮车为日本研制MLU系列。目前，世界磁悬浮列车技术领域中，日本和德国两个国家占据领先地位。德国
12、现拥有一条长34.5 km哑铃式的载人磁悬浮列车试验线，其最高运行速度可达450 km/h，载客时车速则为420km/h。目前，该条试验线上运行的磁悬浮列车是最新研制成功的TR-08型磁悬浮列车，它从启动到加速、减速直至停车绕试验线两圈不到10min，平均速度为300km/h，人们乘坐时没有丝毫不舒服的感觉。日本在研制低速常导磁悬浮系列HSST之外，着重探索高速超导磁悬浮。目前已建成一条长度为18.4 km的超导磁悬浮列车试验线，其最高运行速度可达到550 km/h。据有关专家介绍，日本之所以研究和发展超导磁悬浮列车，是因为超导磁悬浮列车100mm的悬浮间隙，比常导磁悬浮列车的10mm悬浮间隙
13、更能抵御地震灾害对列车运行的影响，而日本恰恰是多地震的国家。 我国也掌握了磁悬浮列车的关键技术。“八五”期间科技部在国家科技攻关计划中安排了“磁悬浮列车重大关键技术研究”项目，支持组织了铁道科学院（组长袁维慈）、西南交通大学（组长连级三）、国防科技大学（组长常文森）与中科院电工所（组长徐善纲）四个小组，开展了常导低速磁悬浮列车的研制工作。先后研制成功多台试验车，并积极推进在青城山与八达岭建设实用旅游示范线。90 年代中期还与德国合作，开展了高温超导磁悬浮列车的原理性研究，在中国科学院电工研究所建立了小型模型。后来在863计划支持下，西南交通大学等单位研制成功、比较有影响力的，有国防科技大学和株洲电力机车所合作，准备用于八达岭旅游线，长达2km的低速常导磁悬浮；由西南交通大学研制的应用于成都青城山旅游区的国内第一条磁悬浮列车试验线。我国研制成功的磁悬浮车谢谢！谢谢！电子电子091班班刘琨刘琨（0908140705）
