《轨道交通车辆新技术》课件 5-1-2磁浮列车悬浮技术

磁悬浮列车技术深度解析磁悬浮列车的悬浮技术01磁悬浮列车技术02电磁悬浮EMSCONTENTS03电动悬浮EDS04高温超导磁悬浮HTSMaglev磁悬浮列车技术磁悬浮列车技术气动悬浮列车1969年，法国在奥尔良郊外建起了世界上第一条18km气动悬浮列车实验线路，最高速度达到422km/h。磁悬浮列车原理气动悬浮、声悬浮、光悬浮和磁悬浮等是主要的悬浮原理，其中气动悬浮与磁悬浮能实现大尺寸的载重悬浮。气动悬浮问题气动悬浮列车存在运行不稳定、可控性差等问题，因此相关研究工作逐渐停滞不前。专利技术早在1934年，就有相关专利技术提出了将磁悬浮原理运用于轨道交通工具中，从而形成了一种新型的轨道交通运输方式。磁悬浮列车磁悬浮通过电磁场中电流与磁场相互作用产生的电磁力来抵消重力场中物体的自身质量，实现无接触悬浮，可控性较强。电磁悬浮EMS电磁悬浮技术的提出与应用磁悬浮技术的提出20世纪20年代，德国工程师HermannKemper提出了磁吸式常导磁悬浮列车（又称电磁悬浮EMS）的构想。常导电磁悬浮的研究70年代开始，英国的华威大学、萨塞克斯大学以及德比铁路技术中心开始了常导电磁悬浮的研究。专利的申请1934年，Kemper基于高速磁浮列车概念申请了专利，为后来的磁悬浮列车发展奠定了基础。高速电磁悬浮EMS的代表高速电磁悬浮EMS以德国Transrapid（TR）系列为代表，现已发展到了TR09型列车。电磁悬浮系统的构成与工作原理电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，通过机车上的电磁铁与导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。电磁悬浮系统常导磁悬浮列车通过调整悬浮和导向电磁铁的吸力，与地面轨道两侧绕组发生磁铁反作用将列车浮起。悬浮与导向在导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，车轮与轨道保持侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和导向。轮轨无接触列车悬浮高度一般为8mm，通过高精度电子调整系统来保证。在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。悬浮高度EMS电磁悬浮列车的特点与限制EMS电磁悬浮列车利用普通直流电磁铁的电磁吸力将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10mm左右。电磁悬浮列车的优点由于车体采用抱住轨道的方式，其道岔需要采用机械道岔，存在占地面积大、操作不方便的缺点。道岔结构的缺点EMS电磁悬浮技术的缺点是悬浮高度较低，对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求高。悬浮高度的问题悬浮气隙的控制需要用一套复杂的高精度电子调整系统来实现，增加了系统的复杂性和成本。电子调整系统电动悬浮EDSEDS技术起源EDS技术起源于1966年，由美国约翰·霍普金斯大学的JamesPowell教授所发明。低温超导材料应用日本在EDS技术领域处于领先地位，采用了低温超导线材开发了LTSEDS。超导磁体与感应电流在超导线圈中通以电流，形成强磁的超导磁体，当车载低温超导磁体沿着轨道水平移动时，轨道侧壁上线圈内会产生感应电流。电动悬浮技术的起源与专利电动悬浮技术的原理与特点EDS悬浮原理EDS悬浮系统选用超导线绕磁体，需用液氦冷却系统，冷却系统重，技术复杂，造价偏高。健康影响悬浮能耗由于涡流效应，EDS悬浮系统的能耗较常导技术大，因为磁场发散，磁场对人体与环境会有影响。EDS悬浮系统利用超导磁体产生的强磁场电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100mm左右。超导磁体与感应电流的作用03悬浮条件EDS列车需要达到一定初始速度(100km/h)才能实现悬浮，否则无法保证稳定的悬浮状态。01超导磁体与感应电流EDS悬浮系统利用超导磁体产生的强磁场电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大。02悬浮力来源车载低温超导磁体沿着轨道水平移动时，轨道侧壁上线圈内会产生感应电流，从而产生悬浮力。电动悬浮技术的优势与局限性

EDS悬浮力EDS悬浮系统利用超导磁体产生的强磁场电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100mm左右。磁场影响由于悬浮力为磁斥力，磁场发散，磁场对人体与环境会有影响，需用液氦冷却系统，冷却系统重，技术复杂，造价偏高。悬浮能耗由于涡流效应，其悬浮能耗较常导技术大，要求列车达到一定初始速度(100km/h)才能实现悬浮。高温超导磁悬浮HTSMaglev高温超导磁悬浮技术的原理与特性高温超导体具有强钉扎能力，使得磁力线难以逃离或渗透进入超导体内。钉扎特性超导电流悬浮导向力液氮温区超导性能钉扎特性使得超导体能感应出超导强电流，与外磁场相互作用产生悬浮和导向力。超导电流与外磁场的电磁相互作用能产生与悬浮体自身重力相平衡的悬浮力和横向稳定所需的导向力。高温超导体在液氮温区表现出良好的超导性能，简化了低温制冷系统。高温超导磁悬浮技术的应用与组成123车载超导体采用熔融织构法制备的圆柱形或方形高温超导体YBaCuO块材。车载超导块材轨道由NdIFcB永磁体和聚磁铁轭等按一定的结构组装而成，形成地面永磁轨道系统。地面永磁轨道直线驱动由感应或同步直线电机完成，提供车辆前进的动力，并确保行驶的稳定性。直线驱动系统高温超导磁悬浮车的性能与优势悬浮高度环保与能耗磁场与辐射未来交通工具高温超导磁悬浮车的悬浮高度为10～30mm，车体质量轻，基建成本低。磁轨道所产生的磁场为静磁场，低于国际非电离辐射防护委员会1CNIRP推荐的暴露标准。冷却所需的氮气来自空气，排放又回到空气，不会造成环境污染；运行能耗低。高温超导磁悬浮列车被认为是一种新型、高效、节能、环保、安全、舒适的未来轨道交通工具。高温超导磁悬浮列车的影响与前景环境友好运行能耗低磁场辐射低未来交通工具01020304高温超导磁悬浮列车采用绿色冷却方式，不会造成环境污染。高温