磁懸浮列車綜述

1、磁懸浮列車綜述062081班 01108201 萬力摘要：介紹兩類磁懸浮列車的工作原理，將磁懸浮列車與傳統(tǒng)列車進(jìn)行比較，說明磁懸浮列車的優(yōu)勢與劣勢，并給出相關(guān)建議，最終對其發(fā)展前景作出評價(jià)關(guān)鍵詞：磁懸浮；超導(dǎo)；摩擦1 引言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)。磁懸浮理論于1929年由德國人首先提出。磁懸浮列車是目前陸地上最快的交通工具，它被認(rèn)為是21世紀(jì)最有潛力的交通工具。關(guān)于它的研究一直處于世界科技領(lǐng)域前沿。在下文中，作者將給出關(guān)于磁懸浮列車的綜合論述。2磁懸浮列車原理2.1磁懸浮列車懸浮原理目前磁懸浮列車依據(jù)吸力和斥力可分為兩種，及日本采用的斥力EDS系

2、統(tǒng)和德國采用的吸力EMS系統(tǒng)。 電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）是一種吸力懸浮系統(tǒng)，是結(jié)合在機(jī)車上的電磁鐵和導(dǎo)軌上的鐵磁軌道相互排斥產(chǎn)生懸浮。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)向電磁鐵的電磁排斥力，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。電力懸浮系統(tǒng)（EDS）將磁鐵使用在運(yùn)動的機(jī)車上以在導(dǎo)軌上產(chǎn)生電流。由于機(jī)車和導(dǎo)軌的縫隙減少時(shí)電磁斥力會增大，從而產(chǎn)生的電磁斥力提供了穩(wěn)定的機(jī)車的支撐和導(dǎo)向。圖1-1 日式與德式磁懸浮列車原理示意圖2.2磁懸浮列車推進(jìn)原理超

3、導(dǎo)磁懸浮列車推進(jìn)系統(tǒng)：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)。常導(dǎo)磁懸浮列車推進(jìn)系統(tǒng)：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(lì)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

4、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。圖1-2 磁懸浮列車推動原理示意圖2.3磁懸浮列車導(dǎo)向原理車輛的導(dǎo)向是將位于兩側(cè)的懸浮線圈和導(dǎo)向線圈分別用電纜相連，當(dāng)車輛在平面上偏離了導(dǎo)軌中心位置時(shí)，系統(tǒng)會自動使得導(dǎo)軌兩側(cè)的懸浮線圈和導(dǎo)向線圈的極性相同，并使得偏離側(cè)的地面磁場與車體的超導(dǎo)磁場產(chǎn)生吸力，而靠近側(cè)的地面磁場與車體磁場產(chǎn)生斥力，從而保持車體不偏離導(dǎo)軌的中心位置。

5、3超導(dǎo)超導(dǎo)指一些金屬和合金在接近絕對零度時(shí)的溫度下失去電阻。高溫超導(dǎo)指在接近室溫的溫度下的超導(dǎo)。導(dǎo)體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時(shí)就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導(dǎo)線中形成強(qiáng)大的電流，從而產(chǎn)生超強(qiáng)磁場。目前磁懸浮列車所用到的超導(dǎo)技術(shù)主要為液氦降溫。4磁懸浮列車優(yōu)點(diǎn)磁懸浮列車與傳統(tǒng)列車相比有許多優(yōu)點(diǎn)4.1速度快。普通列車行駛時(shí)，車輪與鋼軌是緊緊貼在一起的，當(dāng)列車高速行駛時(shí)，車輪與鋼軌的阻力就大大增加。據(jù)計(jì)算，普通輪軌列車，最大時(shí)速為380 公里左右，而磁懸浮列車懸浮在軌道上方，和軌道之間沒有直接接觸，運(yùn)行阻力大大減小，因此磁懸浮列車的最大時(shí)速可以達(dá)到500公里以上。4.2運(yùn)行平穩(wěn)，舒適。由于沒

6、有傳統(tǒng)列車與軌道接縫的連續(xù)撞擊，列車基本無顛簸，運(yùn)行平穩(wěn)4.3無噪音。摩擦和撞擊基本減為零，無論對于旅客或是對于鐵路沿線人員來講，都大大減小了噪聲污染4.4不排除有害廢氣。磁懸浮列車采取電磁驅(qū)動，而不是傳統(tǒng)列車的化學(xué)染料燃燒驅(qū)動，不產(chǎn)生有害廢氣，清潔無污染。4.5磁懸浮列車能耗低，據(jù)日本研究與實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果，在同為500公里時(shí)速下，磁懸浮列車每座位公里的能耗僅為飛機(jī)的13。5磁懸浮列車缺點(diǎn)5.1磁懸浮列車運(yùn)營能力有限1磁懸浮列車技術(shù)與有軌列車技術(shù)不能兼容，乘客無法換乘，磁懸浮軌道無法劃入常規(guī)鐵道網(wǎng)絡(luò)中。2磁懸浮列車目前岔道技術(shù)不成熟，只能單線運(yùn)營，因此不適宜長距離運(yùn)輸。3 磁懸浮列車之間距離要

7、保證達(dá)到安全距離以上，且沿線供電能力有限，因此磁懸浮列車班次之間間隔有限，且不易改變，很難提高運(yùn)力5.2磁懸浮列車存在一定環(huán)境危害1高速度所帶來氣動噪聲500km/h是350km/h的12倍以上。2磁懸浮的電磁輻射是存在的，磁懸浮列車是數(shù)十萬千瓦級的電磁場的輻射，電磁輻射能使人體內(nèi)原有的電磁發(fā)生變異，干擾人體的生物鐘，導(dǎo)致人體生態(tài)平衡紊亂和神經(jīng)功能失調(diào)。5.3磁懸浮列車建設(shè)難 1磁懸浮列車兩岸要建設(shè)隔離帶，保證路況安全。占據(jù)空間非常大，不能很好利用空間資源。2磁懸浮列車對于軌道本身及地基要求很高，必須確保軌道基本平直3德式磁懸浮列車與軌道之間距離只有10毫米，要保持這一距離需要非常精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)4磁懸浮列車對于電力依賴很高，一旦斷電，這種列車將失去運(yùn)營能力。6對于磁懸浮列車的建議6.1磁懸浮列車轉(zhuǎn)向半徑：傳統(tǒng)列車的轉(zhuǎn)向的基本原理為利用支持力的水平分力提供向心力，磁懸浮列車的轉(zhuǎn)向基本原理與前者一致，但可利用磁懸浮本身特點(diǎn)，可通過控制兩邊軌道的電力，改變其磁力大小，從而加大兩邊高度差，提供向心力，減小轉(zhuǎn)向半徑，提供列車靈活性6.2磁懸浮列車高架：利用磁懸浮列車一般需高架的原理，提高其高架程度，將空間區(qū)域納入隔離區(qū)，有效利用空間7結(jié)論磁懸浮列車?yán)秒姶呸D(zhuǎn)化，用互斥力或吸引力抵消重力，克服了常規(guī)列車應(yīng)克服的摩擦力這一重大障礙，從而實(shí)