磁浮列车的原理是什么?它是靠什么来运行的?它悬浮在空中用的是不是永久磁铁?

王朝干货·作者佚名  2011-12-22
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磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。

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.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)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。

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。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样,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。

磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向,实现列车与地面轨道间的无机械接触,再利用线性电机驱动列车运行。

它悬浮在空中利用的是电磁悬浮系统或电力悬浮系统,如上所述。磁浮列车是一种采用无接触的电磁浮、导向和驱动系统的磁浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上,是当今世界最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低的优点,每个座位的能耗仅为飞机的三分之一、汽车的70%。它运行时噪音小、安全舒适、不燃油,污染少。

根据吸引力和排斥力的基本原理,国际上磁浮列车有两个发展方向。一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统——EMS 系统,利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理,把列车吸引上来,悬空运行;另一个是以日本为代表的排斥式悬浮系统——EDS 系统,用超导的磁浮原理,使车轮和钢轨之间产生排斥力,使列车悬空运行。这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的,都在把各自的技术推向实用化阶段。估计到下一个世纪,这两种技术路线将依然并存。

高速磁浮列车是对传统轮轨铁路技术的一次全面革新。它不使用机械力,而是主要依靠电磁力使车体浮离轨道,在无接触、无磨擦的状态下实现高速行驶,有“地面飞行器”、“超低空飞机”的美誉。

高速磁浮列车最大的优点是快,其时速可达400-550公里,而传统轮轨铁路经过100多年发展,最高时速为300-350公里,如进一步提速,技术和经济效益平衡都很难。相比起来,高速磁浮列车对环境影响较小,线路占地面积较少,磁场强度低,耗能较低,由于是抱在轨道上悬浮行驶,且按飞机的防火标准配置设施,因此乘坐平稳舒适,安全性非常高。

通俗地说就是在没有轮子的车厢上和轨道上安置线圈,电流通过时使之产生相斥的磁场将车厢抬起成悬浮状,以线形电机推动车厢前进。由于没有轮轨接触滚动的阻力,列车行驶时速可达500公里以上。

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