高速磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上,中低速磁悬浮则多数在100-200公里/小时。
优缺点
由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点,因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。
由于没有轮子、无摩擦等因素,它比目前最先进的高速火车少耗电30%。在500公里/小时速度下,每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2,比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触,震动小、舒适性较好,可是颠簸大对车辆和路轨的维修费用也要求极高。
磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音较低。磁悬浮列车一般以5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而不可避免开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行,按飞机的防火标准实行配置。
即便有解决以上技术难题的手段,但是又牵涉到另外一个问题——钱。上海段约30公里的线路设计投资为100亿元人民币,而德国的两条线路,一条36.8公里长,将耗资约26亿欧元;另一条长度78.9公里,则将耗资32亿欧元(1欧元约等于8元人民币)。
实际施工中,根据地形、路面及设计运送能力的不同,当然造价也会相差较大。但无论如何,一公里的路线至少需要8亿元人民币的投资,也就是说,1厘米线路就需要花费8000元来修建。
分类及运作原理:
1、相吸型:为EMS(电磁力悬浮或常导型悬浮)技术,借由磁铁吸引力使车辆浮起来,使用“T”形导轨,外表类似单轨铁路。车辆的两侧下部向导轨的两边环抱,内翻部分装有磁力强大的电磁铁,导轨底部设有钢板。钢板在上,电磁铁在下。
所谓电磁铁,就是一个金属绕组,当电流流经绕组时,能产生磁力吸引钢板,因而车辆被向上抬举。当吸引力与车辆重力平衡,车辆就可悬浮在导轨上方的一定高度上。改变电流,也就改变磁感应强度,使悬浮的高度得到调整。德国Transrapid即是属于此类型,称做常导体磁浮列车。
2、相斥型:为EDS(电动力悬浮或超导型悬浮)技术,借由磁铁排斥力使车辆浮起来,使用“U”形导轨,外表类似高速铁路。当列车向前进时,车辆下面的电磁铁就使埋在轨道内的绕组中感应出电流,使轨道内绕组也变成了电磁铁,而且它与车辆下的磁铁产生相斥的磁力,把车辆向上推离轨道。
一旦发动很快就可以加速到时速50公里,行驶50至60公里的距离后就会在轨道上浮起来。沿着地面越“跑”越快,目前最高时速可达603公里(理论上还可以继续超越下去)。日本JR磁浮即是属于此类型,称做超导体磁浮列车。
另有永磁性EDS(Inductrack),2007年在中国大陆辽宁省大连市虽有开发雏形,但现今已无下文。
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。
现状
由于磁悬浮列车具有造价高、高耗电、辐射大、不可靠等特点,因此前景不理想。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。
由于没有轮子、无摩擦等因素,它比目前最先进的高速火车多耗电30%。在500公里/小时速度下,每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2,比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触,震动大、舒适性较不好,可是颠波大对车辆和路轨的维修费用也要求极高。
磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音较低。磁悬浮列车一般以5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而不可避免开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行,按飞机的防火标准实行收费配置。
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,减少了摩擦力,行走时不同于其他列车需要接触地面,只受来自空气的阻力,高速磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上,中低速磁悬浮则多数在100-200公里/小时。1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔(Hermann Kemper)提出了电磁悬浮原理,继而申请了专利。20 世纪70年代以后,随着工业化国家经济实力不断增强,为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要,德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统的研发
我国的磁悬浮技术起步较晚,所以发展也较晚,落后约20年。磁悬浮,利用的是磁体用性相斥的机理,运动再利用电流控制人造磁体不断变化,所产生的推力,去加速悬浮体,作用交通工具的动力原,磁悬浮,的优点是最大限度地减少摩擦,减少能量的需求,是未来省际间人员交通往来的首选,是未来的,发展大方向。
西南地区,山丘较多,经济不发达,城市之间修建磁悬浮线路的可能性小。但是风景好,旅客多,考虑到这一因素,使得在机场建磁悬浮的可行性大。中低速磁悬浮列车速度为30km/h ,速度不快,安静、平稳、舒适的列车可打造成景区线路。最简单的电磁悬浮方案,就是“上拉磁悬浮”。其主要结构包括 线圈,红外线距离
一般是将导轨线圈里通电使其成为磁条,与列车上的超导磁铁相互作用而使列车前行。从这个角度来看,动力应该为导轨的线圈电源。动力也是磁力,运动的磁场。不知道高温超导磁悬浮列车靠什么制动跟启动。现在高温超导体的成本也是个不小的问题,那玩意儿太贵了,而且还是要靠液氮,相对比较麻烦,要是以后真的开发出了200K左右的低成本超导体的话就很厉害了。
10kpa的真空甚至更低实现起来没有难度,但你要考虑到维持运营这个体系的费用!几百公里上千公里的密封管道那个系统漏气量十分巨大。另外轨道线圈是长通电的对吗?高温超导,没听过,我印象中常温超导工程上还无法实现。控制是最后这些技术的粘合,还真不是事。这个安全问题我也有想过。所以说磁悬浮现在算是热门运输方式。
1、德国的常导型磁悬浮列车:
用普通直流电磁铁的电磁吸力将列车悬起,车道上面铺设电磁悬浮和导向系统(包括长定子铁心电驱绕组、导向和制动轨道),车体采用抱住轨道的方式,上海运营的磁悬浮列车就是引进了德国的磁悬浮列车技术。
2、日本为代表的超导型磁悬浮列车:
选用超导线绕磁体,需用液氦冷却系统,车道上铺设电磁推进线圈,车体夹在两侧轨道之间。
3、美国的铝导型磁悬浮列车:
美国的铝导型磁悬浮列车包括Magplane和Urban Maglev磁悬浮列车方案,即感应板型磁悬浮列车。Magplane磁悬浮列车现已成功地验证了其原理的可行性,建造了1:25的模型车,100m长的试验线,进行了五代车数百次试验并建成了用于运输磷酸盐的示范。
Magplane是将铝板敷设于圆弧形()轨道路面,将磁体敷设在车底,利用磁体与铝板作相对运动时产生感应电场及感应磁场的原理(楞次定律)实现列车的悬浮,悬浮气隙在为5~15毫米之间。
4、中国的中低速磁悬浮列车:
世界最长中低速磁浮专线“追风者”于2016年5月6日上午正式在中国长沙载客试运营了。该磁悬浮列车的车体采用抱住轨道的方式。
磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故磁悬浮列车也有两种相应的形式:一种是利用磁铁同性相斥原理而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,使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙,并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡,从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。通俗的讲就是,在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用,就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体(N极)被安装在靠前一点的轨道上的电磁体(S极)所吸引,并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥。当列车前进时,在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈,现在变为N极线圈了,反之亦然。这样,列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速,通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。磁悬浮分2类,其中推斥式的就是日本的,属于高速类型,需要起落架,推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力,使列车悬浮起来。这种磁悬浮列车车厢的两侧,安装有磁场强大的超导电磁铁。吸引式的,就是德意志的,也就是上海目前使用的 吸引式的,轨道不存在任何的电磁铁,他是用感应钢板安装在轨道外缘的,车上有电磁铁,使用车载电源吸引感应钢板悬浮和导向,利用直线电机对感应钢板的作用,产生推进,停止和倒退等动力输出。超导磁悬浮列车的原理2007-02-05 21:35磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。应用准确的定义来说,磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向,实现列车与地面轨道间的无机械接触,再利用线性电机驱动列车运行。根据吸引力和排斥力的基本原理,国际上磁悬浮列车有两个发展方向。一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统--EMS系统,利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理,把列车吸引上来,悬空运行,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里,适合于城市间的长距离快速运输;另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统--EDS系统,它使用超导的磁悬浮原理,使车轮和钢轨之间产生排斥力,使列车悬空运行,这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上。这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的,都在把各自的技术推向实用化阶段。估计到下一个世纪,这两种技术路线将依然并存。自1825年世界上第一条标准轨铁路出现以来,,随着火车速度的提高,轮子和钢轨之间产生的猛烈冲击引起列车的强烈震动,发出很强的噪音,,,当火车行驶速度超过每小时300公里时,就很难再提速了.如果能够使火车从铁轨上浮起来,消除了火车车轮与铁轨之间的摩擦, 科学家想到了两种解决方法:一种是气浮法,即使火车向铁轨地面大量喷气而利用其反作用力把火车浮起;另一种是磁浮法,,而且会产生很大的噪音,会对环境造成很大的污染,.当今,世界上的磁悬浮列车主要有两种“悬浮“形式,一种是推斥式;,,,这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环,致使其中产生感应电流,同时产生一个同极性反磁场,,静止时,由于没有切割电势与电流,车辆不能产生悬浮,,速度达到80公里/小时以上时,,将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上,两者之间产生一个强大的磁场,并相互吸引时,,,我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型.“若即若离“,,,车体与轨道处于一种“若即若离“的状态,磁悬浮间隙约1厘米,因而有“零高度飞行器“,具有低噪音,低能耗,无污染,安全舒适和高速高效的特点,,由于具有转弯半径小,爬坡能力强等优点,特别适合城市轨道交通.德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车研究的国家, (Magnetically Levitated Trains),均认为有可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮列车在本国投入运营.磁悬浮列车运行原理,通过直线电机进行牵引,使列车悬浮在轨道上运行(悬浮间隙约1厘米).其研究和制造涉及自动控制,电力电子技术,直线推进技术,机械设计制造,故障监测与诊断等众多学科,技术十分复杂,,具有低噪音,无污染,安全舒适和高速高效的特点,有着“零高度飞行器“的美誉,是一种具有广阔前景的新型交通工具,,按运行速度又有高速和中低速之分,这次国防科大研制开发的磁悬浮列车属于中低速常导吸力型磁悬浮列车.磁悬浮列车的种类,以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,~500公里,,,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者,全力投入高速超导磁悬浮技术之中.德国的常导磁悬浮列车常导磁悬浮列车工作时,首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力,,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,,,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态.,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,,当作为定子的电枢线圈有电时,,当沿线布置的变电所向轨道内侧的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统连同列车一起就象电机的“转子“,列车可以完全实现非接触的牵引和制动.日本的超导磁悬浮列车,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁.超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备,而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧,车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组,,就会产生一个移动的电磁场,因而在列车导轨上产生磁波,这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力,,,,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式,精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行.超导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电,并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而驱动,,当列车接近该绕组时,列车超导磁铁的强电磁感应作用将自动地在地面绕组中感生电流,因此在其感应电流和超导磁铁之间产生了电磁力,从而将列车悬起,并经精密传感器检测轨道与列车之间的间隙,,与悬浮绕组呈电气连接的导向绕组也将产生电磁导向力,保证了列车在任何速度下都能稳定地处于轨道中心行驶.目前存在的技术问题尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点,但仍然存在一些不足:(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮,导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施,.(2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度,路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高.(3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响.
现在上海有中国悬浮高铁。我国第一辆磁悬浮列车(买自德国)2003年1月开始在上海磁浮线运行。2015年10月中国首条国产磁悬浮线路长沙磁浮线成功试跑。2016年5月6日,中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮商业运营示范线—长沙磁浮快线开通试运营。该线路也是世界上最长的中低速磁浮运营线。磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统,但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成。
上海磁悬浮列车专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站,东至上海浦东国际机场,专线全长29.863公里。
北京磁悬浮示范线,又称北京市郊铁路S1线,北京地铁大台线,北京地铁门头沟线。北京磁悬浮示范线于2010年开工建设,2015年开通试运营。东起十号线慈寿寺站连接六号线、途径海淀、石景山西到门头沟区石门营,进入门头沟后会分叉运行大台支线。北京中低速磁浮交通S1号线东起地铁十号线慈寿寺站连接地铁六号线。
起点是磁浮龙阳路站,而终点则是磁浮浦东机场站。上海磁悬浮列车的起点是磁浮龙阳路站,而终点则是磁浮浦东机场站。上海磁悬浮列车主要是服务于上海市。2006年第1条磁悬浮列车在上海开通并正式运营。这条磁悬浮列车跟德国的磁悬浮列车是一致的,有4列列车运营,一共是4/5节编组,尤其是在其中有一列是国产的列车。
截止2021年3月只有中、日、韩三国,五个城市开通了磁悬浮列车,分别为:日本东部丘陵线、上海磁浮列车示范运营线、仁川机场磁悬浮线、长沙磁浮快线、北京地铁S1号线。磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,减少了摩擦力,行走时不同于其他列车需要接触地面,只受来自空气的阻力,高速磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上,中低速磁悬浮则多数在100-200公里/小时。