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磁悬浮列车发展现状哈尔滨工业大学磁悬浮列车发展现状姓名:指导老师:学科专业:电气工程及其自动化学院:电气学院提交日期:2013年3月4日电气学院摘要:磁悬浮列车是一种新型的高速有轨地面运输系统,开创了铁路运输史上的新时代。磁悬浮运输系统是一种介于轮轨铁路和航空之间的一种独特的高速地面运输系统。本文主要从磁悬浮列车的分类、关键技术、重要性、国内外发展四个方面介绍磁悬浮列车的发展现状。关键词:磁悬浮列车;磁悬浮列车的工作原理;悬浮;推进;导向;常导型;超导型0引言众所周知,传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力,车轮和钢轨之间的相互作用作为运行导向,由铁路线路承受压力,借助于车轮沿着钢轨滚动前进的。而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的“同性相斥、异性相吸”的特性将车辆托起,使整个列车悬浮在线路上,利用电磁力进行导向,并利用直线电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。1磁悬浮列车的意义、重要性及必要性速度是人类永恒追求的目标。如今在欧洲及日本,高速列车以成为普及,时速超过200公里/小时的速度,同时进一步拉近了城市与城市、甚至国家与国家的距离,大力促进信息沟通和人才流动。现代科技造所就的社会的特征之一是大信息量和信息广泛高速传输,在人们头脑中建立了全新的地域和速度概念,而且成为一种全球性文化越来越不可更改。伴随着人类这种对高速的渴求,磁浮技术应运而生,在多个国家的实验室里,科学家和工程师们力图将这种常规机电产品与现代控制技术相结合的产物投入商业运用。好多人羡慕上海,因为上海拥有世界上唯一一条投入商业运营的磁浮线,因为有那么多的国家都参与了磁浮技术的研究,而只有上海建成了真正意义上的磁浮运营线。她的成功再次证明了磁浮技术的安全性、经济性、先进性;当然,其所带来的经济效应和政治效应更是无法估计的。2磁悬浮列车的悬浮、制导及驱动方式(1)悬浮方式磁浮有3个基本原理。第一个原理是当靠近金属的磁场改变,金属上的电子会移动,并且产生电流。第二个原理就是电流的磁效应。当电流在电线或一块金属中流动时,会产生磁场。通电的线圈就成了一块磁铁。磁浮的第三个原理我们就再熟悉不过了,磁铁间会彼此作用,同极性相斥,异极性相吸。现在看看磁浮是如何作用的:磁铁从一块金属的上方经过,金属上的电子因磁场改变而开始移动(原理一)。电子形成回路,所以接着也产生了本身的磁场(原理二)。图1以最简单的方式来表达这个过程,移动中的磁铁使金属中出现一块假想的磁铁。这块假想磁铁具有方向性,因是同极性相对,因此会对原有的磁铁产生斥力。也就是说,如果原有的磁铁是北极在下,假想磁铁则是北极在上;反之亦然。因为磁铁的同极相斥(原理三),让磁铁在一块金属上方移动,结果会对移动中的磁铁产生一股往上推动的力量。如果磁铁移动得足够快,这个力量会大得足以克服向下的重力,举起移动中的磁铁。所以当磁铁移动时,会使得自己浮在金属上方,并靠着本身电子移动产生的力量保持浮力。这个过程就是所谓的磁浮,这个原理能够适用在列车上。下面介绍常导磁吸式(EMS)和超导磁斥式(EDS)列车的具体运行原理。图1悬浮原理常导磁吸式(EMS)利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁,在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起,见图2所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳,使直线电机有较高的功率,必须精确地控制电磁铁中的电流,使磁场保持稳定的强度和悬浮力,使车体与导轨之间保持大约10mm的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮,对控制系统的要求也能够稍低一些。超导磁斥式(EDS)此种形式在车辆底部安装超导磁体(放在液态氦储存槽内),在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列车运行时,给车上线圈(超导磁体)通电流,产生强磁场,地上线圈(铝环)与之相切与车辆上超导磁体的磁场方向相反,两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时,车辆就浮起来。因此,超导磁斥式就是利用置于车辆上的超导磁体与铺设在轨道上的无源线圈之间的相对运动,来产生悬浮力将车体抬起来的。如图3所示。由于超导磁体的电阻为零,在运行中几乎不消耗能量,而且磁场强度很大。在超导体和导轨之间产生的强大排斥力,可使车辆浮起。当车辆向下位移时,超导磁体与悬浮线圈的间距减小电流增大,使悬浮力增加,又使车辆自动恢复到原来的悬浮位置。这个间隙与速度的大小有关,一般到100km/h时车体才能悬浮。因此,必须在车辆上装设机械辅助支承装置,如辅助支持轮及相应的弹簧支承,以保证列车安全可靠地着地。控制系统应能实现起动和停车的精确控制。图2常导吸引式磁悬浮原理图图3超导磁斥式磁悬浮原理图(2)导向方式