技术与市场 技术研发 ２０１６年第２３卷第５期 磁悬浮列车技术的分析与展望 朱彦锦 （湖南省株洲市第二中学，湖南株洲４１２０００） 摘要：介绍了磁悬浮列车的工作原理及其主要技术系统的组成，对磁悬浮列车的特点进行了分析，最后展望了磁悬浮 列车的发展前景。 关键词：磁悬浮列车；技术；特点；发展 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１６．０５．０９９ １概述 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 早在２０世纪６Ｏ年代，德国和日本就开始着手研制磁悬浮 而在悬浮状态下，列车可以完全实现非接触的牵引和制动。 技术。磁悬浮列车与普通列车最大的区别在于，磁悬浮列车是 ３）导向系统：导向系统是用侧向力来保证悬浮的列车能沿 悬浮在轨道上前进，而不是用车轮接触轨道行进，它的最大阻 着导轨的方向运动。在磁悬浮列车底部安装的电磁铁不仅可 力不是来源于地面摩擦力，而是来自于空气的阻力，所以它的 以为悬浮系统提供向上的动力，同时也为导向系统提供向轨道 速度可以达到很高。 中心的拉力，当列车偏离轨道时，列车上安装的横向滑撬将提 ２磁悬浮列车技术的工作原理 供横向力，使列车向轨道中心靠拢，从而实现导向作用。 磁悬浮的基本原理是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原 ４磁悬浮列车的特点 理，让磁铁对抗地心引力，让车辆悬浮起来，然后通过直线电机 １）速度快。磁悬浮列车是大面积悬浮支撑，单位面积受力 推动列车前行。具体来说为：一种是利用磁铁同性相斥原理而 较小。其中，常导磁悬浮列车运行速度可达４００ ｋｍ／ｈ一 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 ５００ ｋｍ／ｈ，超导磁悬浮列车运行速度可达５００～６００ ｋｍ／ｈ。传 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 统地面交通工具速度一般在４００ ｋｍ／ｈ以下。因此，磁悬浮列 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 车具有较大的速度优势。 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 ２）平稳舒适、噪音小。磁悬浮列车因为车身与轨道之间无 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 接触，没有车轮与轨道的摩擦音，所以噪音小。同时，由于磁悬 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 浮列车车体环抱轨道，不容易脱轨，且在磁场均匀分布的情况 轨间保持１０～１５ ｍｍ的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的 下，悬浮列车振动小，运行平稳。 重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。 ３）爬坡能力强。磁悬浮列车爬坡能力可达１００％，而轮轨 ３磁悬浮列车的主要技术系统原理 高速时为４０％，在同等速度下，磁悬浮列车转弯半径比普通列 磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部 车小。 分组成。 ４）安全可靠性高。磁悬浮列车悬浮高度大约在１０ ｍｍ左 １）悬浮系统：目前比较成熟的悬浮系统的设计，分为常导 右，一旦遇到悬浮系统失效，磁悬浮列车车体就会降落在轨道 磁吸式与超导磁斥式的磁悬浮技术。 上，不易出轨，比普通列车安全。 （１）常导磁吸式磁悬浮技术是利用直流电磁铁的电磁吸力 ５）能耗较低。据日本研究与实际试验的结果，在时速同为 原理，在车体两侧位于轨道下方的车体安装受控电磁铁，电磁 ５００ ｋｍ／ｈ下，磁悬浮列车每座位公里的能耗仅为飞机的１／３。 铁通电后产生电磁吸力，吸引位于其上方轨道中的导磁体。当 据德国试验，当ＴＲ磁悬浮列车（ＥＭＳ）时速达到４００ ｋｍ／ｈ时， 引力大于重力时，即可实现列车悬浮。该方式产生的吸力较 其每座位公里能耗与时速３００ ｋｒｎ／ｈ的高速轮轨列车持平；而 小，悬浮气隙较小，约为１０ ｍｍ。 当磁悬浮列车时速也降到３００ ｋｍ／ｈ时，它的每座位公里能耗 （２）超导磁斥式磁悬浮列车是在列车上安装超导电磁铁， 可比轮轨铁路低３３％。 由分布在沿线的地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电，用 ５磁悬浮列车的展望 先进的低温超导磁体技术产生强磁场，在列车运行时与地面的 随着经济的高速发展，面对越来越拥挤的交通压力，磁悬 绕组相互作用，产生斥力使列车悬浮。 浮列车噪音小、占地少、爬坡能力强、污染少、能耗低等优点开 ２）推进系统：运用的是直线电机的原理。车辆下部支撑电 始彰显，并作为一种现代化交通工具逐渐被大家越来越重视。 磁铁线圈的作用就像是直线电机的励磁线圈，地面轨道内侧的 ２００３年，我国在上海正式开通了高速常导磁悬浮列车的运 三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就像直线电机的长 营，从上海浦东机场到龙阳路地铁站，全长２９．８６３ ｋｍ。２０１５ 定子绕组。当作为定子的电枢线圈有电时，由于电磁感应而推 年１２月，我国首条完全自主知识产权的中低速磁浮列车在长沙 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 开通试运行，从长沙火车南站到长沙黄花机场，全长１８．５５ ｋｍ， 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 （下转第１８９页） １８７