基本介紹
原理,優缺點,磁懸浮列車,發展概況,中國,其他,
原理
磁懸浮列車的原理並不深奧。它是運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即“磁性懸浮”。科學家將“磁性懸浮”這種原理運用在鐵路運輸系統上，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪”列車，時速可達幾百公里以上。這就是所謂的“磁懸浮列車”，亦稱之為“磁墊車”。
磁懸浮鐵路原理
磁懸浮鐵路原理由於磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮列車也有兩種相應的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統的磁懸浮列車，它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使車體懸浮運行的鐵路；另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行系統的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁鐵，在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導軌間保持10—15毫米的間隙，並使導軌鋼板的排斥力與車輛的重力平衡，從而使車體懸浮於車道的導軌面上運行。
優缺點
缺點
磁懸浮有一大缺點，它的車廂不能通過轉轍機變軌，不像傳統輪軌列車可以在不需要移動鐵軌與路基的條件下通過手動方式操縱轉轍裝備，只需移動轉轍機就能從一條鐵軌進入另一鐵軌。雖然現在的磁懸浮鐵路可以像單軌鐵路那樣採用具有彈性的可伸縮的軌道，通過多個電機共同驅動來搬動整個路基的方式來進行變軌操作，但是該裝置結構龐大且複雜，必須由電腦通過驅動液壓千斤頂來完成操作。而且，普通道岔在搬動中遇到問題可以反操恢復，但是磁浮道岔一旦開始搬動，中途遇到問題無法反操，只能進行維修。2.由於磁懸浮系統是憑藉電磁力來進行懸浮，導向和驅動功能的，一旦斷電，磁懸浮列車將發生嚴重的人員安全事故，因此斷電後磁懸浮的安全保障措施仍然沒有得到完全解決。 3.電離強磁場對人的健康與電子產品的運行都會產生不良影響(但磁懸浮列車周圍的電磁場對人體影響存在電離輻射論證)。4.造價極其高昂。
優點
由於磁懸浮列車是軌道上行駛，導軌與機車之間不存在任何實際的接觸，成為“無輪”狀態，故其幾乎沒有輪、軌之間的摩察，時速高達四百公里； 磁懸浮列車其能源消耗僅是汽車的一半、飛機的四分之一； 由於它以電為動力，在軌道沿線不會排放廢氣，無污染，是一種名副其實的交通大玩具。
磁懸浮列車
車輛是磁懸浮鐵路的重要組成部分，是一種不與地面接觸的運載工具，隨著時代的發展和制式的不同要求，車輛也不斷地更新。尤其是近十幾年來，各國對磁懸浮車輛的結構和外形十分重視，發展很快。磁懸浮車輛的車體外形酷似一個甲殼蟲，跨坐在軌道上。車輛主要由三部分構成，即：客室、操縱室和動力室。客室占的比重較大，內設若干排座椅。在動力室中，設有輔助動力裝置、冷凍機空調器和冷卻風扇等設備。此外還設有車輛轉向架，在車輛未浮起或減速停車著地時的輔助支持車輪，以及超導磁體、燃料電池等。
磁懸浮列車結構圖
磁懸浮列車結構圖發展概況
中國
中國乃至世界上第一條高速磁懸浮鐵路商業運行線是2001年3月1日開工建設的上海磁懸浮列車示範線，採用了蒂森克虜伯-西門子的技術。2002年3月，這條磁懸浮列車示範線下部結構工程竣工，由於投資巨大還是新型列車票價非常高，乘客特別少每年運營虧損幾十億，造成了巨大的浪費，這正是中國式特點。磁懸浮列車用電磁力將列車浮起而取消輪軌，採用長定子同步直流電機將電供至地面線圈，驅動列車高速行駛。磁懸浮列車主要依靠電磁力來實現傳統鐵路中的支承、導向、牽引和制動功能。列車在運行過程中，與軌道保持一厘米左右距離，處於一種“若即若離”的狀態。由於避免了與軌道的直接接觸，行駛速度也會提高，其正常的運營。
中國磁懸浮鐵路的發展概況
中國磁懸浮鐵路的發展概況1986年，西南交通大學就率先召開了磁浮技術與磁浮列車技術研究大會，成為國內較早啟動該領域研究的高校科研單位。
上海磁懸浮鐵路
上海磁懸浮鐵路1988年，西南交通大學磁浮團隊完成了單自由度鐵球懸浮實驗，對電磁吸力懸浮原理有了本質的認識。
1990年，西南交通大學磁浮團隊研究成功了由 4台小電磁鐵構成的磁浮模型車，並實現了模型車的穩定懸浮和基於直線電機的驅動。
1994年10月，連級三教授帶領的研究團隊成功地研製出了我國第一輛可載人4噸磁浮車及其試驗線，並實現了系統的穩定懸浮與運行，這是我國在磁浮列車領域的首次突破，標誌著我國開始擁有自主智慧財產權的磁浮列車技術。該項目1996年通過科技成果鑑定，並獲該年度鐵道部科技進步二等獎和1997年度國家科技進步三等獎。
此後，西南交通大學開始正式啟動磁浮列車的工程化研究：1997年3月，青城山磁浮車工程試驗線的可行性研究通過國家科委工業科技司組織的專家評審；1998年，青城山磁浮列車工程試驗示範線工程立項，並開始籌備建設青城山磁浮列車工程試驗線；2001年，開始動工修建長430m的青城山磁浮列車工程試驗線。
200 1年，國防科大磁懸浮實驗線路建成。同濟嘉定校區內的試驗線長約1.5至2公里，於2007年底建成。這一試驗線首先用於試驗國產A型列車。作為二期建設內容，綜合實驗室計畫於2009年下半年建成，它包括用於結構強度實驗、制動系統實驗、牽引傳動實驗等的設備。軌道交通試驗車擬於2010年研製問世。磁懸浮在中國的市場運做進展也很順利，德國柏林到漢堡之間的磁懸浮鐵路建設計畫擱淺以後，轉而與中國達成協定，在上海修建了一條是世界上首條進行商業運行的磁懸浮鐵路。
2006年4月30日，我國磁浮交通科研又一次在西南交大取得進展：採用三懸浮架結構，長11.2米，寬2.6米，高3.3米，軌距1700mm的“青城山中低速磁浮車工程實驗線”聯調成功，一輛具有自主智慧財產權的中低速磁浮列車實地正式實驗運行，這標誌西南交大初步掌握磁浮列車系統設計技術，驗證並初步掌握中低速磁浮交通系統關鍵技術，為以後的中低速磁浮車工程化和套用打下必要的技術基礎。
在聯合企業推進中低速磁浮列車工程化中，西南交大於2005年，就與上海磁浮交通工程技術中心簽訂了“上海城軌磁浮列車車輛總體設計”契約，並於次年3月又簽訂了“上海低速（城軌）磁浮交通試驗線工程懸浮控制設備供貨及服務”契約，全面參加上海城軌磁浮試驗線磁浮列車研製。該試驗列車為三節編組，為全新結構設計並創下多個“首次”：國內首次採用整體電磁鐵結構，首次採用五懸浮架結構，首次採用DC330V懸浮電源，首次採用三選二懸浮感測器，列車最高運行速度100km/h。
2008年和2009年，西南交大又與中國南車股份有限公司簽訂“中低速磁浮交通系統方案設計研究”契約，與南車株洲電力機車有限公司簽訂“中低速磁浮列車方案設計研究”契約。攻關中，交大團隊在系統設計首次提出了適用於中國國情的1860mm軌距和2800mm車寬。這標誌著西南交通大學在聯合企業推進中低速磁浮列車產業化的工作中又邁進一步。
為進一步推動中低速磁浮列車工程化，交大與南車株洲電力機車有限公司於2011年又簽訂了“常導短定子異步驅動懸浮架試驗車懸浮控制系統研製”和“常導短定子異步驅動中低速磁浮列車系統設計與試驗研究”契約；於2011年簽訂了“常導短定子異步驅動中低速磁浮列車懸浮控制系統”，全面參加了株洲中低速磁浮列車的研製。2012年1月20日，中低速磁浮列車在南車株洲電力機車有限公司內下線，這是一條按商業運行條件設計的磁浮列車及試驗線路，磁浮列車運行速度100km/h，能適應試驗線各種曲線及坡道的要求。
為推動中低速磁浮交通的發展與套用，2013年由錢清泉院士牽頭的中國工程院 “中低速磁浮交通技術與系統發展戰略研究” 項目立項，項目研究匯聚國內磁浮領域的院士專家，包括電氣工程學院和牽引動力實驗室相關專家教授，對我國中低速磁浮交通的發展戰略進行了深入研究，論證了我國發展中低速磁浮必在性和戰略意義，進一步推動了長沙中低速磁浮工程套用線的建設。
據了解，2015年12月26日試運行的長沙高鐵南站至黃花機場的18.55km“長沙磁浮快線”採用了此前西南交大與南車株洲電力機車有限公司研製的中低速磁浮列車系統技術，該列車懸浮系統核心技術由西南交通大學提供。
我國首條磁懸浮鐵路開跑，這條磁懸浮鐵路全長18.55公里，連線長沙火車南站和長沙黃花機場，中間設梨站。該工程總投資42.9億元，於2014年5月開工建設。列車全程運行時間19分30秒，最大載客量363人，單程票價20元，設計最高時速為100公里。
其他
日本從1962年起，經過廣泛深入地分析和論證，決定採用超導磁磁斥式磁懸浮系統。又經過10年研究，在試驗線上採用ML100型試驗車，實現了60公里/小時的懸浮運行。接著又研製了LSM200、ML100A試驗車。1975年著手修建宮崎試驗線，1977年對倒T形導軌和跨座式ML500型試驗車進行了無人駕駛試驗，工作進展得很順利。1979年12月實現517公里/小時的世界最高速度。
日本磁懸浮列車時速達581公里創世界記錄
日本磁懸浮列車時速達581公里創世界記錄從1980年起，日本在已取得的研究成果的基礎上，為使磁浮鐵路向更實用化的階段邁進，將線路的基本形狀改進成U形斷面，同時開發了箱形的試驗車MLU-001號。該試驗車由轉向架、二系彈簧裝置和車體等構成。車輛長 28.8米，寬3米，高3.3米。採用線性同步電機驅動，最高時速達 300~400公里。
德國磁懸浮鐵路及列車德國從70年代開始研製磁懸浮列車，採用常導磁吸式。1974年採用的TR04型磁浮車，為異步短定子，車輛長15 米，寬3.4米，重達20噸，最高時速為250公里。1983年推出的TR06型磁浮列車採用同步長定子，由兩輛車組成，長54米，寬3.7，共120噸，可載客 200人，最高時速為400公里，80年代，西德在柏林修建M-Bahn磁懸浮列車系統，該系統共有三個車站，全長1.6公里，由無人駕駛系統控制，於1989年8月開始試運行，1997年7月開始商業化運行，但是在兩德統一兩個月後，該系統被拆除，並改為傳統輪軌式鐵路。
1984年4月，英國從伯明罕機場到國際火車站的低速磁懸浮列車，由於速度較低（全程運行時間90分鐘，平均速度25公里/小時，最高速度48公里/小時），故採用常導磁吸式和直線異步電機推進。線路為高架複線，離地面5米。車輛長6米，高3米，寬2.25米，可載客4人，總重約8噸。浮起高度恆定，為15 毫米。由於不可靠早就拆除。
此外，日本航空公司正在研製市郊用的，HSDST中高速磁浮列車，採用常導磁吸式，用感應線性電機驅動，1978年在東扇島長16公里的試驗線上速度達到了307公里/小時。以後完成的HSST-03號車，長13.8米，能載運46人，總重15噸，最高時速30公里。1985年3月在筑波科學城舉行的國際博覽會上展出並載人運行。
HSST系列磁浮列車按運營計畫規定將編成列車運行。列車兩端的車輛長21.8米，載運112人，中間的車輛長182米，載運120人，時速300公里。
幾年來的實踐證明，車輛運行的可靠性很高，幾乎不出故障，維修費用也很低，與超導磁懸浮車輛相比，結構相對簡單，投資較少。
除了日本、德國和英國以外，法國、美國、加拿大和原蘇聯也研製了自己的磁懸浮列車，分別採用常導磁吸式和超導磁斥式。由於製造複雜不可靠存在電離輻射不實用，都已經放棄。
