“常導型”磁懸浮列車

【摘要】 “常導型”磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼肯佩爾于1922年提出。磁懸浮列車是一種利用“同性相斥，異性相吸”的原理靠磁懸浮力(即磁的吸力和排斥力)來推動的列車。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，行走時不需接觸地面，其阻力只有空氣的阻力。“常導型”磁懸浮列車主要由懸浮系統、推進系統和導向系統三大部分組成。

【關鍵詞】 “常導型”磁懸浮列車;電磁懸浮系統;電力懸浮系統

磁懸浮列車是一種利用“同性相斥，異性相吸”的原理靠磁懸浮力(即磁的吸力和排斥力)來推動的列車。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，行走時不需接觸地面，其阻力只有空氣的阻力。磁懸浮列車的最高速度可以達每小時500公里以上，比輪軌高速列車的300多公里還要快。讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約1厘米處，騰空行駛，創造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。

磁懸浮列車主要由懸浮系統、推進系統和導向系統三大部分組成。懸浮系統的設計，可以分為兩個方向，分別是德國所采用的常導型和日本所采用的超導型。從懸浮技術上講就是電磁懸浮系統(EMS)和電力懸浮系統(EDS)，其中電磁懸浮系統(EMS)是一種吸力懸浮系統，是結合在機車上的電磁鐵和導軌上的鐵磁軌道相互吸引產生懸浮。電力懸浮系統(EDS)將磁鐵使用在運動的機車上以在導軌上產生電流;磁懸浮列車的驅動運用同步直線電動機的原理。車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就像是同步直線電動機的勵磁線圈，地面軌道內側的三相移動磁場驅動繞組起到電樞的作用，它就像同步直線電動機的長定子繞組。從電動機的工作原理可以知道，當作為定子的電樞線圈有電時，由于電磁感應而推動電機的轉子轉動。當沿線布置的變電所向軌道內側的驅動繞組提供三相調頻調幅電力時，由于電磁感應作用承載系統連同列車一起就像電機的“轉子”一樣被推動做直線運動。在懸浮狀態下，列車可以完全實現非接觸的牽引和制動;導向系統是一種側向力來保證懸浮的機車能夠沿著導軌的方向運動。世界第一條磁懸浮列車示范運營線—上海磁懸浮列車，建成后，從浦東龍陽路站到浦東國際機場，三十多公里只需6～7分鐘。

上海磁懸浮列車是“常導磁斥型”(簡稱“常導型”)磁懸浮列車。是利用“同性相斥”原理設計，是一種排斥力懸浮系統，利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵，在磁場作用下產生的排斥力使車輛浮起來。軌道產生磁力的排斥力與列車的重力在一個相應平衡的數據時，列車就會懸浮起來。列車底部及兩側轉向架的頂部安裝電磁鐵，在“工”字軌的上方和上臂部分的下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙，讓轉向架和列車間的排斥力與列車重力相互平衡，利用磁鐵排斥力將列車浮起1厘米左右，使列車懸浮在軌道上運行。懸浮列車的驅動和同步直線電動機原理一模一樣。

磁懸浮列車相當于電動機的轉子，軌道相當于電動機的定子。列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。周而復始，列車就向前奔馳，其中，穩定性由導向系統來控制。“常導型磁斥式”導向系統，是在列車側面安裝一組專門用于導向的電磁鐵。列車發生左右偏移時，列車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用，產生排斥力，使車輛恢復正常位置。列車如運行在曲線或坡道上時，控制系統通過對導向磁鐵中的電流進行控制，達到控制運行目的。“常導型”磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼肯佩爾于1922年提出，“常導型”磁懸浮列車及軌道和電動機的工作原理完全相同，只是把電動機的“轉子”布置在列車上，將電動機的“定子”鋪設在軌道上。通過“轉子”，“定子”間的相互作用，將電能轉化為前進的動能。電動機的“定子”通電時，通過電磁感應就可以推動“轉子”轉動。當向軌道這個“定子”輸電時，通過電磁感應作用，列車就像電動機的“轉子”一樣被推動著做直線運動。

磁懸浮列車的優點:列車在鐵軌上方懸浮運行，鐵軌與車輛不接觸，不但運行速度快，能超過500 千米/小時，而且運行平穩、舒適，易于實現自動控制;無噪音，不排出有害的廢氣，有利于環境保護;可節省建設經費;運營、維護和耗能費用低。磁懸浮列車的缺點:磁懸浮的車廂不能變軌，不像軌道列車可以從一條鐵軌借助道岔進入另一鐵軌。如果是兩條軌道雙向通行，一條軌道上的列車只能從一個起點駛向終點，到終點后，原路返回，不像軌道列車可以換軌到另一軌道返回。由于磁懸浮系統是憑借電磁力來進行懸浮，導向和驅動功能，一旦斷電，磁懸浮列車將發生嚴重的安全事故，斷電后磁懸浮的安全保障措施仍然沒有得到完全解決。磁懸浮列車需要高架，高架梁的繞度必須小于1毫米，高架橋跨一般要小于25米，橋墩基礎要深30米以上。此外，由于運行動力學的影響，軌道兩側各100米內是不允許有其他建筑物的。修建磁懸浮占地多，對環境影響比較大。

參考文獻

[1]磁懸浮軸承研究進展—暨第一屆中國電磁軸承學術會議論文集