悬浮列车的基本原理是什么?

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悬浮列车的基本原理是什么?

  磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年HermannKemper先生就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁浮列车的专利。进入70年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。根据当时轮轨极限速度的理论,科研工作者们认为,轮轨方式运输所能达到的极限速度为每小时350公里左右,要想超越这一速度运行,必须采取不依赖于轮轨的新式运输系统。这种认识引起许多国家的科研部门的兴趣,但后来都中途放弃,目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究,并均取得了令世人瞩目的进展。

  德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度。日本开发的磁悬浮列车MAGLEV(MagneticallyLevitatedTrains)于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录。德国和日本两国在经过长期反复的论证之后,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。它的时速可达到500公里以上,是当今世界最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油,污染少等优点。并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。

  稍有物理知识的人都知道:把两块磁铁相同的一极靠近,它们就相互排斥,反之,把相反的一极靠近,它们就互相吸引。托起磁悬浮列车的,那似乎神秘的悬浮之力,其实就是这两种吸引力与排斥力。

  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。虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统,并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点,但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触,因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题,所以它也许会成为人们梦寐以求的理想陆上交通工具。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。