磁懸浮列車主要由懸浮系統

1、磁懸浮列車主要由懸浮系統、推進系統和導向系統三大部分組成，見圖3。盡管可以使用與磁力無關的推進系統，但在目前的絕大部分設計中，這三部分的功能均由磁力來完成。下面分別對這三部分所采用的技術進行介紹。 懸浮系統：目前懸浮系統的設計，可以分為兩個方向，分別是德國所采用的常導型和日本所采用的超導型。從懸浮技術上講就是電磁懸浮系統（EMS）和電力懸浮系統（EDS）。圖4給出了兩種系統的結構差別。電磁懸浮系統（EMS）是一種吸力懸浮系統，是結合在機車上的電磁鐵和導軌上的鐵磁軌道相互吸引產生懸浮。常導磁懸浮列車工作時，首先調整車輛下部的懸浮和導向電磁鐵的電磁吸力，與地面軌道兩側的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起

2、。在車輛下部的導向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側向距離，實現輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米，是通過一套高精度電子調整系統得以保證的。此外由于懸浮和導向實際上與列車運行速度無關，所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進入懸浮狀態(tài)。電力懸浮系統（EDS）將磁鐵使用在運動的機車上以在導軌上產生電流。由于機車和導軌的縫隙減少時電磁斥力會增大，從而產生的電磁斥力提供了穩(wěn)定的機車的支撐和導向。然而機車必須安裝類似車輪一樣的裝置對機車在“起飛”和“著陸”時進行有效支撐，這是因為EDS在機車速度低于大約25英里/小時無法保證懸浮。EDS

3、系統在低溫超導技術下得到了更大的發(fā)展。超導磁懸浮列車的最主要特征就是其超導元件在相當低的溫度下所具有的完全導電性和完全抗磁性。超導磁鐵是由超導材料制成的超導線圈構成，它不僅電流阻力為零，而且可以傳導普通導線根本無法比擬的強大電流，這種特性使其能夠制成體積小功率強大的電磁鐵。超導磁懸浮列車的車輛上裝有車載超導磁體并構成感應動力集成設備，而列車的驅動繞組和懸浮導向繞組均安裝在地面導軌兩側，車輛上的感應動力集成設備由動力集成繞組、感應動力集成超導磁鐵和懸浮導向超導磁鐵三部分組成。當向軌道兩側的驅動繞組提供與車輛速度頻率相一致的三相交流電時，就會產生一個移動的電磁場，因而在列車導軌上產生磁波，這時列車

4、上的車載超導磁體就會受到一個與移動磁場相同步的推力，正是這種推力推動列車前進。其原理就像沖浪運動一樣，沖浪者是站在波浪的頂峰并由波浪推動他快速前進的。與沖浪者所面對的難題相同，超導磁懸浮列車要處理的也是如何才能準確地駕馭在移動電磁波的頂峰運動的問題。為此，在地面導軌上安裝有探測車輛位置的高精度儀器，根據探測儀傳來的信息調整三相交流電的供流方式，精確地控制電磁波形以使列車能良好地運行。 推進系統：磁懸浮列車的驅動運用同步直線電動機的原理。車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就像是同步直線電動機的勵磁線圈，地面軌道內側的三相移動磁場驅動繞組起到電樞的作用，它就像同步直線電動機的長定子繞組。從電動機的工作原

5、理可以知道，當作為定子的電樞線圈有電時，由于電磁感應而推動電機的轉子轉動。同樣，當沿線布置的變電所向軌道內側的驅動繞組提供三相調頻調幅電力時，由于電磁感應作用承載系統連同列車一起就像電機的"轉子"一樣被推動做直線運動。從而在懸浮狀態(tài)下，列車可以完全實現非接觸的牽引和制動。通俗的講就是，在位于軌道兩側的線圈里流動的交流電，能將線圈變?yōu)殡姶朋w。由于它與列車上的超導電磁體的相互作用，就使列車開動起來。列車前進是因為列車頭部的電磁體（N極）被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體（S極）所吸引，并且同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體（N極）所排斥。當列車前進時，在線圈里流動的電流流向就反

6、轉過來了。其結果就是原來那個S極線圈，現在變?yōu)镹極線圈了，反之亦然。這樣，列車由于電磁極性的轉換而得以持續(xù)向前奔馳。根據車速，通過電能轉換器調整在線圈里流動的交流電的頻率和電壓。 推進系統可以分為兩種。“長固定片”推進系統使用纏繞在導軌上的線性電動機作為高速磁懸浮列車的動力部分。由于高的導軌的花費而成本昂貴。而“短固定片”推進系統使用纏繞在被動的軌道上的線性感應電動機（LIM）。雖然短固定片系統減少了導軌的花費，但由于LIM過于沉重而減少了列成的有效負載能力，導致了比長固定片系統的高的運營成本和低的潛在收入。而采用非磁力性質的能量系統，也會導致機車重量的增加，降低運營效率。導向系統：導向系統是

7、一種測向力來保證懸浮的機車能夠沿著導軌的方向運動。必要的推力與懸浮力相類似，也可以分為引力和斥力。在機車底板上的同一塊電磁鐵可以同時為導向系統和懸浮系統提供動力，也可以采用獨立的導向系統電磁鐵。作為目前最快速的地面交通工具，磁懸浮列車技術的確有著其他地面交通技術無法比擬的優(yōu)勢：首先，它克服了傳統輪軌鐵路提高速度的主要障礙，發(fā)展前景廣闊。第一條輪軌鐵路出現在1825年，經過140年努力，其運營速度才突破200公里/小時，由200公里/小時到300公里/小時又花了近30年，雖然技術還在完善與發(fā)展，繼續(xù)提高速度的余地已不大，而困難卻很大。還應注意到，輪軌鐵路提高速度的代價是很高的，300公里/小時高

8、速鐵路的造價比200公里/小時的準高速鐵路高近兩倍，比120公里/小時的普通鐵路高三至八倍，繼續(xù)提高速度，其造價還將急劇上升。與之相比世界上第一個磁懸浮列車的小型模型是1969年在德國出現的，日本是1972年造出的。可僅僅十年后的1979年，磁懸浮列車技術就創(chuàng)造了517公里/小時的速度紀錄。目前技術已經成熟，可進入500公里/小時實用運營的建造階段。第二，磁懸浮列車速度高，常導磁懸浮可達400-500公里/小時，超導磁懸浮可達500-600公里/小時。對于客運來說，提高速度的主要目的在于縮短乘客的旅行時間，因此，運行速度的要求與旅行距離的長短緊密相關。各種交通工具根據其自身速度、安全、舒適與經濟的特點，分別在不同的旅行距離中起骨干作用。專家們對各種運輸工具的總旅行時間和旅行距離的分析表明，按總旅行時間考慮，300公里/小時的高速輪軌與飛機相比在旅行距離小于700公里時才優(yōu)越。而500公里/小時的高速磁懸浮，則比飛機優(yōu)越的旅行距離將達1500公里以上。第三，磁懸浮列車能耗低，據日