磁懸浮列車原理

磁浮有3個(gè)基本原理

第一個(gè)原理是當(dāng)靠近金屬的磁場(chǎng)改變，金屬上的電子會(huì)移動(dòng)，并且產(chǎn)生電流。

第二個(gè)原理就是電流的磁效應(yīng)。當(dāng)電流在電線或一塊金屬中流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。通電的線圈就成了一塊磁鐵。

磁浮的第三個(gè)原理我們就再熟悉不過(guò)了，磁鐵間會(huì)彼此作用，同極性相斥，異極性相吸。

現(xiàn)在看看磁浮是如何作用的

磁鐵從一塊金屬的上方經(jīng)過(guò)，金屬上的電子因磁場(chǎng)改變而開(kāi)始移動(dòng) （原理一）。電子形成回路，所以接著也產(chǎn)生了本身的磁場(chǎng)（原理二）。移動(dòng)中的磁鐵使金屬中出現(xiàn)一塊假想的磁鐵。 這塊假想磁鐵具有方向性，因是同極性相對(duì)，因此 會(huì)對(duì)原有的磁鐵產(chǎn)生斥力。也就是說(shuō)，如果原有的磁鐵是北極在下，假想磁鐵則是北極在上；反之亦然。因?yàn)榇盆F的同極相斥（原理三），讓磁鐵在一塊金屬上方移動(dòng)，結(jié)果會(huì)對(duì)移動(dòng)中的磁鐵產(chǎn)生一股往上推動(dòng)的力量。如果磁鐵移動(dòng)得足夠快，這個(gè)力量會(huì)大得足以克服向下的重力，舉起移動(dòng)中的磁鐵。 所以當(dāng)磁鐵移動(dòng)時(shí)，會(huì)使得自己浮在金屬上方，并靠著本身電子移動(dòng)產(chǎn)生的力量保持浮力。這個(gè)過(guò)程就是所謂的磁浮，這個(gè)原理可以適用在列車上。

下面介紹常導(dǎo)磁吸式（EMS）和超導(dǎo)磁斥式 （EDS）列車的具體運(yùn)行原理。

常導(dǎo)磁吸式(EMS) 利用裝在車輛兩側(cè)轉(zhuǎn)向架上的常導(dǎo)電磁鐵(懸浮電磁鐵)和鋪設(shè)在線路導(dǎo)軌上的磁鐵，在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的吸引力使車輛浮起，見(jiàn)圖2所示。車輛和軌面之間的間隙與吸引力的大小成反比。為了保證這種懸浮的可靠性和列車運(yùn)行的平穩(wěn)，使直線電機(jī)有較高的功率，必須精確地控制電磁鐵中的電流，使磁場(chǎng)保持穩(wěn)定的強(qiáng)度和懸浮力，使車體與導(dǎo)軌之間保持大約10 mm的間隙。通常采用測(cè)量間隙用的氣隙傳感器來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的反饋控制。這種懸浮方式不需要設(shè)置專用的著地支撐裝置和輔助的著地車輪，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也可以稍低一些。

超導(dǎo)磁斥式(EDS) 此種形式在車輛底部安裝超導(dǎo)磁體（放在液態(tài)氦儲(chǔ)存槽內(nèi)），在軌道兩側(cè)鋪設(shè)一系列鋁環(huán)線圈。列車運(yùn)行時(shí)，給車上線圈(超導(dǎo)磁體)通電流，產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，地上線圈(鋁環(huán))與之相切與車輛上超導(dǎo)磁體的磁場(chǎng)方向相反，兩個(gè)磁場(chǎng)產(chǎn)生排斥力。當(dāng)排斥力大于車輛重量時(shí)，車輛就浮起來(lái)。因此，超導(dǎo)磁斥式就是利用置于車輛上的超導(dǎo)磁體與鋪設(shè)在軌道上的無(wú)源線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來(lái)產(chǎn)生懸浮力將車體抬起來(lái)的。如圖3所示。由于超導(dǎo)磁體的電阻為零，在運(yùn)行中幾乎不消耗能量，而且磁場(chǎng)強(qiáng)度很大。在超導(dǎo)體和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的強(qiáng)大排斥力，可使車輛浮起。當(dāng)車輛向下位移時(shí)，超導(dǎo)磁體與懸浮線圈的間距減小電流增大， 使懸浮力增加，又使車輛自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的懸浮位置。這個(gè)間隙與速度的大小有關(guān)，一般到100km/h時(shí)車體才能懸浮。因此，必須在車輛上裝設(shè)機(jī)械輔助支承裝置，如輔助支持輪及相應(yīng)的彈簧支承，以保證列車安全可靠地著地?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停車的精確控制。

磁懸浮列車運(yùn)行時(shí)速（以上海磁懸浮列車為例）

上海磁懸浮列車運(yùn)營(yíng)速度430公里/小時(shí)，部分時(shí)段運(yùn)營(yíng)速度300公里/小時(shí)，轉(zhuǎn)彎處曲線半徑達(dá)8000米，肉眼觀察幾乎是一條直線，最小的曲線半徑也達(dá)1500米。乘客不會(huì)有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內(nèi)裝有目前國(guó)際上最先進(jìn)的隔離裝置。磁懸浮列車的車窗是透光率較高的高質(zhì)量玻璃，更好地保證乘客的乘坐體驗(yàn)與安全。

上海磁懸浮列車是世界上第一段投入商業(yè)運(yùn)行的高速磁懸浮列車，設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為每小時(shí)430公里，僅次于飛機(jī)的飛行時(shí)速。

而今中國(guó)的輪軌列車運(yùn)營(yíng)速度最高時(shí)速為486.1公里 （2007年法國(guó)TGV試驗(yàn)電氣火車在專用試驗(yàn)軌道上測(cè)試達(dá)到過(guò)574.8公里/小時(shí)的最高速度）。

上海磁懸浮列車時(shí)速430公里，它是21 世紀(jì)理想的超級(jí)特別快車，世界各國(guó)都十分重視發(fā)展磁懸浮列車。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。日本的超導(dǎo)磁懸浮列車已經(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。

世界第一條磁懸浮列車示范運(yùn)營(yíng)線——上海磁懸浮列車，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7～8分鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區(qū)別

高鐵是高速輪軌，基本所有火車都能上線運(yùn)行。而磁懸浮是電磁軌道，通過(guò)電磁力把列車懸浮起來(lái)。二者原理完全不同。并且，高鐵列車上不了磁懸浮的軌道，磁懸浮列車也上不了高鐵的軌道。