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文档简介

磁悬浮列车基本资料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,因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上,比轮轨高速列车的300多公里还要快手。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年代以后,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、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。“常导型”世界第一条磁悬浮列车示范运营线上海磁悬浮列车,建成后,从浦东龙阳路站到浦东国际机场,三十多公里只需8分钟。上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”(简称“常导型”)磁悬浮列车。是利用“异性相吸”原理设计,是一种吸力悬浮系统,利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁,和铺设在轨道上的磁铁,在磁场作用下产生的排斥力使车辆浮起来(利用同名磁极相互排斥)。 列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁,在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设 磁悬浮列车反作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙,让转向架和列车间的排斥力与列车重力相互平衡,利用磁铁排斥力将列车浮起1厘米左右,使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。 悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说,在位于轨道两侧的 介绍线圈里流动的交流电,能将线圈变成电磁体,由于它与列车上的电磁体的相互作用,使列车开动。 磁悬浮列车列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引,同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时,线圈里流动的电流方向就反过来,即原来的S极变成N极,N极变成S极。循环交替,列车就向前奔驰。 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。 磁悬浮列车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29863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日在浦东挖下第一铲,2002年12月31日全线试运行,2003年1月4日正式开始商业运营。是世界第一条商业运营的磁悬浮专线。 这列当今世界上最酷的列车,带车头的车厢长27.196米,宽3.7米。中间的车厢长24.768米,14分钟内能在上海市区和浦东机场之间打个来回。置身其中,您将亲身体验到这架“陆地客机”所带来的奇异感受。 它是21 世纪理想的超级特别快车,世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。目前,中国和日本、德国、英国、美国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验,即将进入实用阶段,运行时速可达500 千米以上。 国产磁悬浮列车西南交通大学在2000年研制的世界第一辆载人高温超导磁悬浮列车“世纪号”以及后来研制的载人常温常导磁悬浮列车“未来号”等受到胡锦涛、江泽民等党和国家领导人的高度关注和充分肯定。据介绍,早在1994年,西南交大就研制成功中国第一辆可载人常导低速磁浮列车,但那是在完全理想的实验室条件下运行成功的。 磁悬浮列车2003年,西南交大在四川成都青山磁悬浮列车线完工,该磁悬浮试验轨道长420米,主要针对观光游客,票价低于出租车费。悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无 磁悬浮列车轮”列车,时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。 磁悬浮列车在磁力作用下,使车辆浮起,并沿着特殊的导轨运行。有速度快噪音低费用低等特点. 原理磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”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。 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1015毫米的间隙,并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡,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。 优点 磁悬浮列车总的来说,磁悬浮列车具有高速,低噪音,环保,经济和舒适等特点。 磁悬浮列车从北京运行到上海,不超过个小时,从杭州至上海只需分钟。在时速达公里时,乘客几乎听不到声响。磁悬浮列车采用电力驱动,其发展不受能源结构,特别是燃油供应的限制,不排放有害气体。据专家介绍,磁悬浮线路的造价只是普通路轨的,而且运行时间越长,效益会更明显。因为,磁悬浮列车的路轨寿命可达年,而普通路轨只有年。磁悬浮列车车辆的寿命是年,轮轨列车是至年。此外,磁悬浮列车的年运行维修费仅为总投资的,而轮轨列车高达。磁悬浮高速列车的运行和维修成本约是轮轨高速列车的。磁悬浮列车和轮轨列车乘客票价的成本比约为:。 缺点1.磁悬浮有一大缺点,它的车厢不能变轨,不像轨道列车可以从一条铁轨借助道岔进入另一铁轨。这 磁悬浮列车样一来,如果是两条轨道双向通行,一条轨道上的列车只能从一个起点驶向终点,到终点后,原路返回。而不像轨道列车可以换轨到另一轨道返回。因此,一条轨道只能容纳一列列车往返运行,造成浪费。磁悬浮轨道越长,使用效率越低。 2.由于磁悬浮系统是凭借电磁力来进行悬浮,导向和驱动功能的,一旦断电,磁悬浮列车将发生严重的安全事故,因此断电后磁悬浮的安全保障措施仍然没有得到完全解决。 3.强磁场对人的健康,生态环境的平衡与电子产品的运行都会产生不良影响。 面临的困难 磁悬浮列车磁悬浮列车虽然具有这么多的好处,但到目前为止,世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线,尽管年上海浦东机场到市区公里长的线路将投入正式运营,但磁悬浮列车要想如同现今的普通轮轨式铁路那般,成为民众日常交通工具,似乎还遥遥无期。那么,究竟是什么原因呢? 首先是安全方面。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动,因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外,在高速状态下运行时,列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有,则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮,因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且,如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。 参加修建上海磁悬浮快速列车的电力专家介绍,敷设在磁浮工程全线的电缆,是德国进口的一种普通铝芯制高压电缆,受电后将产生高压。专家提醒有关部门,要注意工程沿线周围施工安全,并加强对沿线电缆的保护力度,以防止意外事故发生。 即便有解决以上技术难题的手段,但是又牵涉到另外一个问题钱。上海段约公里的线路设计投资为100亿元人民币,而德国的两条线路,一条公里长,将耗资约亿欧元;另一条长度公里,则将耗资亿欧元(欧元约等于10元人民币)。实际施工中,根据地形、路面及设计运送能力的不同,当然造价也会相差较大。但无论如何,一公里的路线至少需要亿元人民币的投资,也就是说,厘米线路就得花上0元! 磁悬浮列车原理:利用磁铁吸引力使车辆浮起来的磁悬浮列车,用的是“T”形导轨,车辆的两侧下部向导轨的两边环抱。在车辆的下部的内翻部分面上装有磁力强大的电磁铁,导轨底部设有钢板。钢板在上,电磁铁在下。 所谓电磁铁,就是一个金属线圈,当电流流经线圈时,能产生磁力吸引钢板,因而车辆被向上抬举。当吸引力与车辆重力平衡,车辆就可悬浮在导轨上方的一定高度上。改变电流,也就改变磁场强度,使悬浮的高度得到调整。另一种磁悬浮列车,采用相斥磁力使车辆浮起。它的轨道是“U”形的。当列车向前运动时,车辆下面的电磁铁就使埋在轨道内的线圈中感应出电流,使轨道内线圈也变成了电磁铁,而且它与车辆下的磁铁产生相斥的磁力,把车辆向上推离轨道。 利用相斥磁力悬浮的列车,一开动很快就可以加速到时速50公里,跑了5060米的距离之后,便在轨道上悬浮起来。列车沿着地面越“飞”越快,目前最高可以达每小时550公里(理论上可以到更高速)。 磁悬浮列车的发展,将使地面交通发生革命性的变化。它速度快,运行安全、平稳舒适、无噪声,可以实现全自动化运行。 技术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,尽管可以使用与磁力无关的推进系统,但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。 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)。图4给出了两种系统的结构差别。 磁悬浮列车电磁悬浮系统(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排斥产生悬浮。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排斥力,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。 超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。 Linear Motor 原理图解超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备,而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧,车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时,就会产生一个移动的电磁场,因而在列车导轨上产生磁波,这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力,正是这种推力推动列车前进。其原理就像冲浪运动一样,冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。与冲浪者所面对的难题相同,超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。为此,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式,精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。 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。 发展由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点,因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素,它比目前最先进的高速火车省电30%。在500公里小时速度下,每座位公里的能耗仅为飞机的13至12,比汽车也少耗能30%。因无轮 磁悬浮列车轨接触,震动小、舒适性好,对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音很低。它的磁场强度非常低,与地球磁场相当,远低于家用电器。由于采用电力驱动,避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行,按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊,将路轨紧紧搂住,绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流,同一区域内的电磁流强度相同,不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象,从而排除了列车追尾或相撞的可能。 目前存在的技术问题 尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点,但仍然存在一些不足: 历史(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施,尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。 (2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。 (3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响。 德国曾在80年代于柏林铺设磁悬浮列车系统。该系统设有三个车站,长度1.6公里,用的是无人驾驶列车,于1989年8月开始试验载客,1991年7月正式服务。由于政治原因,柏林墙倒塌,该线于运行两月后改为普通轮轨列车行走。 英国的伯明翰国际机场曾于1984年至1995年使用低速磁悬浮列车,全长600米。由于可靠性的问题,该线后来也改用单轨列车行走。 2000年,中国西南交通大学磁悬浮列车与磁浮技术研究所研制成功世界首辆高温超导载人磁悬浮实验车。 德国的Transrapid公司于2001年于中国上海浦东国际机场至地铁龙阳路站兴建磁悬浮列车系统,并于2002年正式启用。该线全长30公里,列车最高时速达430公里,由起点至终点站只需八分钟。参见上海磁浮示范运营线。 2003年,四川成都青山磁悬浮列车线完工,该磁悬浮试验轨道长420米,主要针对观光游客,票价低于出租轿车费。 日本现在的山梨县试验线使用低温超导磁铁,可容纳更大的缝隙,该线列车的最高速度达每小时580公里,成为世界纪录。 最近,中国成功研制一种新技术永磁技术MAS-3,其造价比德国及日本的技术还要低。 2005年5月,中国自行研制的“中华06号”吊轨永磁悬浮列车于大连亮相,据称其速度可达每小时400公里。 2005年9月,中国成都飞机公司开始研制CM1型“海豚”高速磁悬浮列车,最高时速500公里,预计会于2006年7月在上海试行。但到 目前为止还没有消息公布。 2006年4月30日,中国第一辆具有自主知识产权的中低速磁悬浮列车,在四川成都青城山一个试验基地成功经过室外实地运行联合试验。利用常导电磁悬浮推动。1 最高时速历史1971年 西德 Prinzipfahrzeug 90 km/h 1971年 西德 TR02(TSST) 164 km/h 1972年 日本 ML100 60 km/h (载人) 1973年 西德 TR04 250 km/h (载人) 磁悬浮列车1974年 西德 EET01 230 km/h (无人) 1975年 西德 Komet 401.3 km/h (由蒸汽火箭推进,无人) 1978年 日本 HSST01 307.8 km/h (支援由火箭推进,由日产汽车制造导无人) 1978年 日本 HSST02 110 km/h (载人) 1979年12月12日 日本 ML500R 504 km/h (无人) 第一次突破500 km/h 1979年12月21日 日本 ML500R 517 km/h (无人) 1987年 西德 TR06 406 km/h (载人) 1987年 日本 MLU001 400. km/h (载人) 1988年 西德 TR06 412.6 km/h (载人) 1989年 西德 TR07 436 km/h (载人) 1993年 德国 TR07 450 km/h (载人) 1994年 日本 MLU002N 431 km/h (无人) 1997年 日本 MLX01 531 km/h (载人) 1997年 日本 MLX01 550 km/h (无人) 1999年 日本 MLX01 548 km/h (无人) 1999年 日本 MLX01 552 km/h (载人/5辆编组) 吉尼斯世界纪录认可 2003年 日本 MLX01 581 km/h (载人/3辆编组) 吉尼斯世界纪录认可 近代发展上海磁浮示范运营线的列车德国曾在80年代于柏林铺设磁悬浮列车系统。该系统设有三个车站,长度1.6公里,用的是无人驾驶列车,于1989年8月开始试验载客,1991年7月正式服务。由于政治原因,柏林墙倒塌,该线于运行两月后改为普通轮轨列车行走。 英国的伯明翰国际机场曾于1984年至1995年使用低速磁悬浮列车,全长600米。由于可靠性的问题,该线后来也改用单轨列车行走。 2000年,中国西南交通大学磁悬浮列车与磁浮技术研究所研制成功世界首辆高温超导载人磁悬浮实验车。 德国的Transrapid公司于2001年于中国上海浦东国际机场至地铁龙阳路站兴建磁悬浮列车系统,并于2002年正式启用。该线全长30公里,列车最高时速达430公里,由起点至终点站只需八分钟。参见上海磁浮示范运营线。 2003年,四川成都青山磁悬浮列车线完工,该磁悬浮试验轨道长420米,主要针对观光游客,票价低于出租轿车费。 日本现在的山梨县试验线使用低温超导磁铁,可容纳更大的缝隙,该线列车的最高速度达每小时580公里,成为世界纪录。 最近,中国成功研制一种新技术永磁技术MAS-3,其造价比德国及日本的技术还要低。 2005年5月,中国自行研制的“中华06号”吊轨永磁悬浮列车于大连亮相,据称其速度可达每小时400公里。 2005年9月,中国成都飞机公司开始研制CM1型“海豚”高速磁悬浮列车,最高时速500公里,预计会于2006年7月在上海试行。但到 目前为止还没有消息公布。 2006年4月30日,中国第一辆具有自主知识产权的中低速磁悬浮列车,在四川成都青城山一个试验基地成功经过室外实地运行联合试验。利用常导电磁悬浮推动。 由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点,因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素,它比目前最先进的高速火车省电30%。在500公里小时速度下,每座位公里的能耗仅为飞机的13至12,比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触,震动小、舒适性好,对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音很低。它的磁场强度非常低,与地球磁场相当,远低于家用电器。由于采用电力驱动,避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行,按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊,将路轨紧紧搂住,绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流,同一区域内的电磁流强度相同,不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象,从而排除了列车追尾或相撞的可能。 类型“空轨磁悬浮”的轨道由钢架支起,在车的正上方,远远看去,就像是车被悬挂在空中一样 磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,磁悬浮列车分为超导型和常导型两大类。 简单地说,从内部技术而言,两者在系统上存在着是利用磁斥力、还是利用磁吸力的区别。从外部表象而言,两者存在着速度上的区别:超导型磁悬浮列车最高时速可达500公里以上(高速轮轨列车的最高时速一般为300350公里),在1000至1500公里的距离内堪与航空竞争;而常导型磁悬浮列车时速为400500公里,它的中低速则比较适合于城市间的长距离快速运输。这两种类型在经济技术等指标上各有高下。 常导型常导型也称常导磁吸型,以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里,适合于城市间的长距离快速运输。 超导型而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型,以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上。 这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者,全力投入高速超导磁悬浮技术之中。 实用型2009年6月15日,国内首列具有完全自主知识产权的实用型中低速磁悬浮列车,在中国北车唐山轨道客车有限公司下线后完成列车调试,开始进行线路运行试验,这标志着我国已经具备中低速磁悬浮列车产业化的制造能力。中低速磁悬浮列车是一种新近发展起来的轨道交通装备,性能卓越,适用于大中城市市内、近距离城市间、旅游景区的交通连接,市场前景广阔。中低速磁悬浮列车利用电磁力克服地球引力,使列车在轨道上悬浮,并利用直线电机推动前进。与普通轮轨列车相比,具有噪声低,振动小,线路敷设条件宽松、建造成本低,易于实施,易于维护等优点,而且由于其牵引力不受轮轨间的粘着系数影响,使其爬坡能力强,转弯半径小,是舒适、安全、快捷、环保的绿色轨道交通工具,在各种交通方式中具有独特的优势。中低速磁悬浮列车项目是唐车公司与北京控股磁悬浮技术发展有限公司、国防科学技术大学等共同开展的磁悬浮技术工程化应用研发项目,被科技部列入国家“十一五”科技支撑计划。 2005年7月,首辆中低速磁悬浮工程化样车在唐车公司问世,并投入试验运行 2008年5月,唐车公司建成了长达1.547公里的国内首条中低速磁悬浮列车工程化试验示范线,科技部将其确立为国家科技支撑计划中低速磁悬浮交通试验基地。 2009年5月13日,国内首列具有完全自主知识产权的实用型中低速磁悬浮列车在唐车公司完成组装,顺利下线,并随即开始进行列车调试。该车在原有工程化样车基础上进行了大量实用化改进,整列车为3辆编组模式,由2辆结构相同的端车和1辆中间车组成,运行时速为100到120公里,首尾车定员为每辆100人,中间车为120人,使用寿命在25年以上。 该车采用铝合金车体、宽幅车身,供电电压由直流750伏提高到直流1500伏,噪音低、无辐射、运行安全可靠,爬坡能力达到70的水平,更加适合在城市复杂线路运行,并大幅降低了线路建设拆迁成本。 系统磁悬浮列车 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。尽管可以使用与磁力无关的推进系统,但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。 悬浮系统悬浮系统的设计,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)。给出了两种系统的结构差别。 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。 磁悬浮列车 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。 超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。 超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。 超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备,而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧,车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时,就会产生一个移动的电磁载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力,正是这种推力推动列车前进。 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。 推进系统可以分为两种。“长固定片”推进系统使用缠绕在导轨上的线性电动机作为高速磁悬浮列车的动力部分。由于高的导轨的花费而成本昂贵。而“短固定片”推进系统使用缠绕在被动的轨道上的线性感应电动机(LIM)。虽然短固定片系统减少了导轨的花费,但由于LIM过于沉重而减少了列成的有效负载能力,导致了比长固定片系统的高的运营成本和低的潜在收入。而采用非磁力性质的能量系统,也会导致机车重量的增加,降低运营效率。 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。 大事记1922年,德国工程师赫尔曼肯佩尔首次考虑电磁悬浮铁路。 磁悬浮经过浦东30公里的商业运营,历经两年多的考验,应该可以得到逐步的延伸 1934年,赫尔曼肯佩尔获得制造磁悬浮铁路的基本专利。 1935年,赫尔曼肯佩尔运用试验模型证实了磁悬浮。 1939年-1943年,赫尔曼肯佩尔在格丁根空气动力学研究所进行电磁悬浮铁路的基本研究工作。 1953年,赫尔曼肯佩尔写成科学报告电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆。 1969年,大通过能力高速铁路研究会开始基础性研究。克劳斯-马菲公司制造出电磁悬浮模型TR-01。支承和导向系统按赫尔曼肯佩尔原则设计,由一台短定子直线电动机驱动。 1971年-1974年,先后制造了TR02、TR03、TR04号试验车。 1975年,开发、研制和试验第一台长定子电磁行车技术功能的设备。由蒂森亨舍尔在卡塞尔厂区内用试验平台MB1进行。 1976年,生产第一台用长定子电磁行车技术的载人试验车HMB2,在卡塞尔由蒂森亨舍尔在厂区内进行。采用电磁式支承和导向系统,有10毫米空气间隙,车重为2.5吨,4个座位,最大速度为36公里小时。 1977年,联邦德国研究技术部作出有利于发展电磁悬浮驱动系统的决定。筹建埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施。赫尔曼肯佩尔工程师逝世(1892年4月5日-1977年7月13日)。 1979年,在汉堡的国际交通展览会上展出5月17日投产的TR05号并引起轰动。 1980年,开始建造TR06号。 1984年,埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施投产,用TR06号开始作行车试验。8月17日达到302公里小时的速度。 1986年,在蒂森工业公司(亨舍尔)开发TR07号样车。 1987年,埃姆斯兰磁悬浮列车

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