磁懸浮列車(chē)

【“常導(dǎo)型”】 [編輯本段]

世界第一條磁懸浮列車(chē)示范運(yùn)營(yíng)線(xiàn)——上海磁懸浮列車(chē)，建成后，從浦東龍陽(yáng)路站到浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)，三十多公里只需8分鐘。上海磁懸浮列車(chē)是“常導(dǎo)磁吸型”（簡(jiǎn)稱(chēng)“常導(dǎo)型”）磁懸浮列車(chē)。是利用“異性相吸”原理設(shè)計(jì)，是一種吸力懸浮系統(tǒng)，利用安裝在列車(chē)兩側(cè)轉(zhuǎn)向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設(shè)在軌道上的磁鐵，在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的吸力使車(chē)輛浮起來(lái)。

列車(chē)底部及兩側(cè)轉(zhuǎn)向架的頂部安裝電磁鐵，在“工”字軌的上方和上臂部分的下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙，讓轉(zhuǎn)向架和列車(chē)間的排斥力與列車(chē)重力相互平衡，利用磁鐵排斥力將列車(chē)浮起1厘米左右，使列車(chē)懸浮在軌道上運(yùn)行。這必須精確控制電磁鐵的電流。

懸浮列車(chē)的驅(qū)動(dòng)和同步直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)原理一模一樣。通俗說(shuō)，在位于軌道兩側(cè)的線(xiàn)圈里流動(dòng)的交流電，能將線(xiàn)圈變成電磁體，由于它與列車(chē)上的電磁體的相互作用，使列車(chē)開(kāi)動(dòng)。

列車(chē)頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體S極所吸引，同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體N極所排斥。列車(chē)前進(jìn)時(shí)，線(xiàn)圈里流動(dòng)的電流方向就反過(guò)來(lái)，即原來(lái)的S極變成N極，N極變成S極。循環(huán)交替，列車(chē)就向前奔馳。

穩(wěn)定性由導(dǎo)向系統(tǒng)來(lái)控制。“常導(dǎo)型磁吸式”導(dǎo)向系統(tǒng)，是在列車(chē)側(cè)面安裝一組專(zhuān)門(mén)用于導(dǎo)向的電磁鐵。列車(chē)發(fā)生左右偏移時(shí)，列車(chē)上的導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)向軌的側(cè)面相互作用，產(chǎn)生排斥力，使車(chē)輛恢復(fù)正常位置。列車(chē)如運(yùn)行在曲線(xiàn)或坡道上時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)導(dǎo)向磁鐵中的電流進(jìn)行控制，達(dá)到控制運(yùn)行目的。

“常導(dǎo)型”磁懸浮列車(chē)的構(gòu)想由德國(guó)工程師赫爾曼·肯佩爾于1922年提出。

"常導(dǎo)型”磁懸浮列車(chē)及軌道和電動(dòng)機(jī)的工作原理完全相同。只是把電動(dòng)機(jī)的“轉(zhuǎn)子”布置在列車(chē)上，將電動(dòng)機(jī)的“定子”鋪設(shè)在軌道上。通過(guò)“轉(zhuǎn)子”，“定子”間的相互作用，將電能轉(zhuǎn)化為前進(jìn)的動(dòng)能。我們知道，電動(dòng)機(jī)的“定子”通電時(shí)，通過(guò)電磁感應(yīng)就可以推動(dòng)“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)向軌道這個(gè)“定子”輸電時(shí)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，列車(chē)就像電動(dòng)機(jī)的“轉(zhuǎn)子”一樣被推動(dòng)著做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

上海磁懸浮列車(chē)時(shí)速430公里，一個(gè)供電區(qū)內(nèi)只能允許一輛列車(chē)運(yùn)行，軌道兩側(cè)25米處有隔離網(wǎng)，上下兩側(cè)也有防護(hù)設(shè)備。轉(zhuǎn)彎處半徑達(dá)8000米，肉眼觀(guān)察幾乎是一條直線(xiàn)；最小的半徑也達(dá)1300米。乘客不會(huì)有不適感。軌道全線(xiàn)兩邊50米范圍內(nèi)裝有目前國(guó)際上最先進(jìn)的隔離裝置。

上海磁懸浮列車(chē)專(zhuān)線(xiàn)西起上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)的龍陽(yáng)路站，東至上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)，專(zhuān)線(xiàn)全長(zhǎng)29．863公里。由中德兩國(guó)合作開(kāi)發(fā)的世界第一條磁懸浮商運(yùn)線(xiàn)2001年3月1日在浦東挖下第一鏟，2002年12月31日全線(xiàn)試運(yùn)行，2003年1月4日正式開(kāi)始商業(yè)運(yùn)營(yíng)。是世界第一條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁懸浮專(zhuān)線(xiàn)。
這列當(dāng)今世界上最酷的列車(chē)，帶車(chē)頭的車(chē)廂長(zhǎng)27.196米，寬3.7米。中間的車(chē)廂長(zhǎng)24.768米，14分鐘內(nèi)能在上海市區(qū)和浦東機(jī)場(chǎng)之間打個(gè)來(lái)回。置身其中，您將親身體驗(yàn)到這架“陸地客機(jī)”所帶來(lái)的奇異感受。

它是21 世紀(jì)理想的超級(jí)特別快車(chē)，世界各國(guó)都十分重視發(fā)展磁懸浮列車(chē)。目前，中國(guó)和日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)都在積極研究這種車(chē)。日本的超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)已經(jīng)過(guò)載人試驗(yàn)，即將進(jìn)入實(shí)用階段，運(yùn)行時(shí)速可達(dá)500 千米以上。

【中國(guó)國(guó)產(chǎn)磁懸浮列車(chē)】 [編輯本段]

西南交通大學(xué)在2000年研制的世界第一輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)“世紀(jì)號(hào)”以及后來(lái)研制的載人常溫常導(dǎo)磁懸浮列車(chē)“未來(lái)號(hào)”等受到胡錦濤、江澤民等黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度關(guān)注和充分肯定。據(jù)介紹，早在1994年，西南交大就研制成功中國(guó)第一輛可載人常導(dǎo)低速磁浮列車(chē)，但那是在完全理想的實(shí)驗(yàn)室條件下運(yùn)行成功的。

2003年，西南交大在四川成都青山磁懸浮列車(chē)線(xiàn)完工，該磁懸浮試驗(yàn)軌道長(zhǎng)420米，主要針對(duì)觀(guān)光游客，票價(jià)低于出租車(chē)費(fèi)。懸浮列車(chē)的原理并不深?yuàn)W。它是運(yùn)用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即“磁性懸浮”�？茖W(xué)家將“磁性懸浮”這種原理運(yùn)用在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)上，使列車(chē)完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無(wú)輪”列車(chē)，時(shí)速可達(dá)幾百公里以上。這就是所謂的“磁懸浮列車(chē)”，亦稱(chēng)之為“磁墊車(chē)”。

【原理】 [編輯本段]

磁懸浮列車(chē)?yán)?ldquo;同名磁極相斥，異名磁極相吸”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車(chē)體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約1厘米處，騰空行駛，創(chuàng)造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。

由于磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮列車(chē)也有兩種相應(yīng)的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設(shè)計(jì)的電磁運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車(chē)，它利用車(chē)上超導(dǎo)體電磁鐵形成的磁場(chǎng)與軌道上線(xiàn)圈形成的磁場(chǎng)之間所產(chǎn)生的相斥力，使車(chē)體懸浮運(yùn)行的鐵路；另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設(shè)計(jì)的電動(dòng)力運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車(chē)，它是在車(chē)體底部及兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵，在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導(dǎo)軌間保持10— 15毫米的間隙，并使導(dǎo)軌鋼板的排斥力與車(chē)輛的重力平衡，從而使車(chē)體懸浮于車(chē)道的導(dǎo)軌面上運(yùn)行。
通俗的講就是，在位于軌道兩側(cè)的線(xiàn)圈里流動(dòng)的交流電，能將線(xiàn)圈變?yōu)殡姶朋w。由于它與列車(chē)上的超導(dǎo)電磁體的相互作用，就使列車(chē)開(kāi)動(dòng)起來(lái)。列車(chē)前進(jìn)是因?yàn)榱熊?chē)頭部的電磁體（N極）被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體（S極）所吸引，并且同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥。當(dāng)列車(chē)前進(jìn)時(shí)，在線(xiàn)圈里流動(dòng)的電流流向就反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)了。其結(jié)果就是原來(lái)那個(gè)S極線(xiàn)圈，現(xiàn)在變?yōu)镹極線(xiàn)圈了，反之亦然。這樣，列車(chē)由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。根據(jù)車(chē)速，通過(guò)電能轉(zhuǎn)換器調(diào)整在線(xiàn)圈里流動(dòng)的交流電的頻率和電壓。

【磁懸浮列車(chē)的優(yōu)點(diǎn)】 [編輯本段]

總的來(lái)說(shuō)，磁懸浮列車(chē)具有高速，低噪音，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)和舒適等特點(diǎn)。

磁懸浮列車(chē)從北京運(yùn)行到上海，不超過(guò)４個(gè)小時(shí)，從杭州至上海只需２３分鐘。在時(shí)速達(dá)２００公里時(shí)，乘客幾乎聽(tīng)不到聲響。磁懸浮列車(chē)采用電力驅(qū)動(dòng)，其發(fā)展不受能源結(jié)構(gòu)，特別是燃油供應(yīng)的限制，不排放有害氣體。據(jù)專(zhuān)家介紹，磁懸浮線(xiàn)路的造價(jià)只是普通路軌的８５％，而且運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，效益會(huì)更明顯。因?yàn)�，磁懸浮列�?chē)的路軌壽命可達(dá)８０年，而普通路軌只有６０年。磁懸浮列車(chē)車(chē)輛的壽命是３５年，輪軌列車(chē)是２０至２５年。此外，磁懸浮列車(chē)的年運(yùn)行維修費(fèi)僅為總投資的１．２％，而輪軌列車(chē)高達(dá)４．４％。磁懸浮高速列車(chē)的運(yùn)行和維修成本約是輪軌高速列車(chē)的１／４。磁懸浮列車(chē)和輪軌列車(chē)乘客票價(jià)的成本比約為１：２．８。

【磁懸浮列車(chē)的缺點(diǎn)】 [編輯本段]

1.磁懸浮有一大缺點(diǎn)，它的車(chē)廂不能變軌，不像軌道列車(chē)可以從一條鐵軌借助道岔進(jìn)入另一鐵軌。這樣一來(lái)，如果是兩條軌道雙向通行，一條軌道上的列車(chē)只能從一個(gè)終點(diǎn)駛向?qū)Ψ浇K點(diǎn)，到對(duì)方終點(diǎn)后，原路返回。而不像軌道列車(chē)可以換軌到另一軌道返回。因此，一條軌道只能容納一列列車(chē)往返運(yùn)行，造成浪費(fèi)。磁懸浮軌道越長(zhǎng)，使用效率越低。

2.由于磁懸浮系統(tǒng)是憑借電磁力來(lái)進(jìn)行懸浮，導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的，一旦斷電，磁懸浮列車(chē)將發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，因此斷電后磁懸浮的安全保障措施仍然沒(méi)有得到完全解決。

3.強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)人的健康，生態(tài)環(huán)境的平衡與電子產(chǎn)品的運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不良影響。