磁悬浮列车的原理是什么

磁悬浮列车的原理：

使用安装在车辆两侧转向架上的正常导电磁铁(悬挂电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，磁场产生的吸引力将使车辆浮动。车辆和轨道面粉之间的间隙与吸引力的大小成反比。

为了保证这种悬挂的可靠性和列车的平稳运行，并使直线电机具有更高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，以便磁场保持稳定的强度和悬挂力，并且在车体和导轨之间保持大约10毫米的间隙。

通常，用于测量间隙的气隙传感器用于执行系统的反馈控制。这种悬挂方式不需要特殊的着陆支撑装置和辅助着陆轮，对控制系统的要求可以稍低一些。

因为超导磁体的电阻为零，所以在操作中几乎不消耗能量，并且磁场强度非常高。超导体和导轨之间产生的强大排斥力可以使车辆漂浮。当车辆向下移动时，超导磁体和悬浮线圈之间的距离减小，电流增加，悬浮力增加，车辆自动返回到初始悬浮位置。

这个间隙与速度大小有关，车体只有在达到100公里/小时时才能浮动，因此，车辆必须配备机械辅助支撑装置，如辅助支撑轮和相应的弹簧支撑，以确保列车安全可靠地着陆。控制系统应能实现启动和停止的精确控制。

扩展资料：

我国上海的磁悬浮列车全长30千米，于2006年正式开始运营，是世界上第一条磁悬浮列车示范运营线。

日本是拥有世界上最先进的火车体系的国家之一。新干线，即子弹头列车，以每小时200千米的速度跑完数千千米的距离。每天有270列子弹头列车运送34万乘客往来日本全境。

自从1964年日本铁路体系运行以来，火车已运送18亿旅客，无一伤亡。这种性能良好的系统不但方便快捷，而且不用石油供给能量。

致力于日本国家铁路的技术专家已经对标准的磁悬浮列车进行了试验。这种列车实际上可以沿指定的轨道以每小时500千米的速度飘于磁面前行。这种磁力通过电磁铁而产生。

这种列车通过磁力进行推进、悬浮、制动。一些特制的磁线圈安装于火车的主体结构中，其他的磁线圈被安装于支撑列车的U形铁轨的底部和侧面。通电后，列车及铁轨的磁线圈将产生南北极磁场。列车及铁轨的磁线圈生成的磁力会相互吸引或相互排斥。

低维修率也是磁悬浮列车的一个优势，因为它们不像传统列车有活动的部分或钢轮。事实上，这减少了钢轨的摩擦与损耗，不会形成高昂的维修费用。此外，设备检查、铁轨维修、零件更换也无需太多时间。

目前为止，一般的子弹火车能以 200 km/h 的速度前进。由于火车与路轨之间的磨擦力限制了火车的最高速度，

所以人们便开始研究能悬浮于路轨之上的火车，于是便有磁浮火车的出现了。顾名思义，磁浮火车是利用磁力使火车悬浮于路轨之上。磁浮火车经常被称为 MagLev，即 Magnetically Levitated train 的简写。

但是，利用一般的 磁铁并不能把火车稳定地浮起。要是你将两块磁铁的北极相对，你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上 。所以，要把火车浮起并不如想象中般简单。

磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，磁悬浮列车分为超导型和常导型两大类。简单地说，从内部技术而言，两者在系统上存在着是利用磁斥力、还是利用磁吸力的区别。

从外部表象而言，两者存在着速度上的区别：超导型磁悬浮列车最高时速可达500公里以上（高速轮轨列车的最高时速一般为300—350公里），在1000至1500公里的距离内堪与航空竞争；而常导型磁悬浮列车时速为400～500公里，它的中低速则比较适合于城市间的长距离快速运输。

参考资料来源：百度百科-磁悬浮列车

1、导向方式

磁悬浮列车利用电磁力的作用进行导向。现按常导磁吸式和超导磁斥式两种情况简述如下。

常导磁吸式的导向系统与悬浮系统类似，是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。车体与导向轨侧面之间保持一定间隙。

当车辆左右偏移时，车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，使车辆恢复到正常位置。控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制来保持这一侧向间隙，从而达到控制列车运行方向的目的。

超导磁斥式的导向系统可以采用以下 3 种方式构成：

（1）在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。这种装置通常采用车辆上的侧向导向辅助轮， 使之与导向轨侧面相互作用(滚动摩擦)以产生复原力，这个力与列车沿曲线运行时产生的侧向力相平衡，从而使列车沿着导向轨中心线运行。

（2）在车辆上安装专用的导向超导磁铁，使之与导向轨侧向的地面线圈和金属带产生磁斥力，该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向。这种导向方式避免了机械摩擦，只要控制侧向地面导向线圈中的电流，就可以使列车保持一定的侧向间隙。 

（3）利用磁力进行导引的“零磁通量”导向系铺设“8” 字形的封闭线圈。当列车上设置的超导磁体位于该线圈的对称中心线上时，线圈内的磁场为零；而当列车产生侧向位移时，“8”字形的线圈内磁场为零，并产生一个反作用力以平衡列车的侧向力，使列车回到线路中心线的位置。

2、推进方式

磁悬浮列车推进系统最关键的技术是把旋转电机展开成直线电机。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似，展开以后，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。

常导磁吸式磁悬浮采用短定子异步直线电机。在车上安装三相电枢绕组，轨道上安装感应轨。采用车上供电方式。这种方式结构比较简单，容易维护，造价低，适用于中低速城市运输及近郊运输以及作为短程旅游线系统；主要缺点是功率偏低，不利于高速运行。

其中TR 型快速动车和上海引进 的 Transrapid 06 号磁悬浮列车，以及日本的 HSST型磁悬浮列车都采用这种形式。超导磁斥式磁悬浮采用长定子同步直线电机。其超导电磁体安装在车辆上，在轨道沿线设置无源闭合线圈或非磁性金属板。

作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用，为直线同步电机的激磁线圈处 于超导状态提供了方便条件。它们可以共存于同一 个冷却系统，或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用。

高速长定子同步直线电机牵引系统的构成相对复杂。地面牵引系统，供电一个区间（长约30km）区间又分成许多段（约300-1000 m），每段只有列车通过时供电，各段切换由触点真空开关完成。

为使列车在段间不冲动，需两组逆变器轮 流供电，其特点为大功率、高压、大电流。动力在地面的优势有路轨电机的功率强以及车辆的设计简化、重量轻。适用于高速和超高速磁悬浮铁路。日本和加拿大决定发展这种磁悬浮系统。

4、列车动能

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。

只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。

我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电流对磁场的作用就可以推动“转子”转动。不过耗电量巨大，就像一个个电动机铺满轨道，当向轨道这个“定子”输电时，通过电流对磁场的作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。

扩展资料：

磁悬浮技术优缺点

1、优点

磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度非常快，可以超过500 千米/小时，；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护。由于无需车轮，不存在轮轨摩擦而产生的轮对磨损，减少了维护工作量和经营成本。

它是21 世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。至2012年，中国和日本、德国、英国、美国等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过在轨试验，即将进入实用阶段，运行时速可达300千米以上。

磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为1—10cm），因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。

磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有20—25年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，普通路轨只有60年。目前的最高时速是日本L0型磁悬浮列车在2015年达到的603公里/小时。

据德国科学家预测，到20年，磁悬浮列车采用新技术后，时速将达1000公里。而当前中国的轮轨列车运营速度最高时速为496公里 （法国 TGV 电气火车最高时速在2007年的测试中达到过574.8公里/小时）。

2、缺点

据称，在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动摩擦是很危险的。

而对于磁悬浮，当遭遇突然停电，采取的是机械臂锁死轨道强制停车，这正是磁悬浮相对于轮轨滑动摩擦制动方式而言会更加危险，会导致车毁人亡的悲剧，国外无一例建造正是此特点。

此外，磁悬浮列车又是高架的，发生事故时在5米高处救援很困难，没有轮子，拖出事故现场困难；若区间停电，其他车辆、吊机也很难靠近。但是相比较于其他轮轨铁路，不论高铁、地铁，还是轻轨，也同样是高架的。

2006年，德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞，报道称车上共29人，当场死亡23人，实际死亡25人，4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力远远比不上轮轨列车，且安全性没有轮轨火车高（轮轨安全性高数十倍）。

参考资料来源：百度百科-磁悬浮技术

参考资料来源：百度百科-磁悬浮列车