悬浮汽车是如何实现行驶的原理?,

时速600公里的磁悬浮列车到底有多快?磁悬浮列车是怎么“浮”的

激光天地导读写在前面

磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,它通过电磁力实现了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。

  • 来源:机械前沿

时速600公里的磁悬浮列车精彩亮相!

预计从杭州到上海仅需20分钟,

这速度简直了

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今后搭上磁悬浮列车

不仅可以体验它的速度

还可以缩短坐车的时间

美滋滋~~~

话不多说,小编先带大家看看这个

交通工具中的“战斗机”

在杭州第二届浙江国际智慧交通产业博览会上,中车四方股份公司时速600公里高速磁浮试验样车亮相揭幕现场,首次“真车”展出!

不仅速度快

颜值也是超高的

填补高铁和航空运输之间的速度空白

目前,高铁最高运营速度为350公里/小时,飞机巡航速度为800~900公里/小时,时速600公里高速磁浮可以填补高铁和航空运输之间的速度空白,对于完善我国立体高速客运交通网具有重大的技术和经济意义。

作为一种新兴高速交通模式,高速磁浮具有速度高、安全可靠、噪音低、震动小、载客量大、耐候准点、维护量少等优点。

来日可期

时速600公里高速磁浮

轨道交通“硬核”科技

让未来出行更美好!

磁悬浮列车是怎么“浮”的?

磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,此技术研究源于德国,1922年德国工程师赫尔曼提出了电磁悬浮原来,1934年申请了磁悬浮列车专利,直到1970年以后,一些发达国家才开始开发磁悬浮运输系统。目前世界上磁悬浮技术最好的是德国和日本。

磁悬浮列车是靠磁悬浮力,即磁的吸力和排斥力,来推动列车,并使其悬浮在轨道之上。

通电后,它们会变成一节节带有N极和S极的电磁铁,轨道磁铁N极与列车上磁铁N极相斥会将列车往前推,下一节轨道磁铁N机与列车磁铁S相吸会将列车往前拉,轨道上的电磁铁会根据列车前进而不断变化磁极,保证磁悬浮列车一直悬浮且不断向前推进。

从技术角度来说,磁悬浮列车可以分为超导型和常导型,也就是同性相斥和异性相吸两种形式。

超导型磁悬浮是利用磁铁同性相斥原理;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。

常导型则是利用磁铁异性相吸的原理;采用抱轨运行形式,车身下端像伸出两排弯曲的胳臂将铁轨抱住,这能解决列车脱轨的危险,给安装在列车弯曲胳臂上的磁铁通电就会产生强大磁力,铁轨会被磁力吸引,轨道是静止的整个列车由于吸引力就会悬浮。

磁悬浮列车运行时不会紧贴着铁轨,没有普通列车车轮与轨道的摩擦撞击,所以在行驶过程中几乎没有噪音,且运行阻力只有空气阻力;目前国内高铁最快速度是每小时350公里,飞机是每小时800-900公里,高铁和航空之间有着一段速度空白,而时速600公里的高速磁悬浮,刚好可以填补。

近几年提起的磁悬浮列车,其实具有着很长时间的发展,1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔首次提出了电磁悬浮原理,而后20世纪70年代,随着工业化国家不断发展,德国,美国,英国,日本等国家都相继对磁悬浮进行有关的研究。我国在上世纪80年代初期就已经开始对低速常导型磁悬浮列车进行相对的研究。2003年1月份我国的第一磁悬浮列车在上海磁浮线开始运行,但此次的列车产权并非来自我国而是买自德国。2015年10月份我国第一国产磁悬浮线在长沙磁浮线成功试跑。2016年5月6日,我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——长沙磁浮快线正式开通试运营,这个线路也是世界上最长的中低速磁浮运营线。

德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车研究的国家,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 (Magnetically Levitated Trains)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。

磁悬浮列车运行原理

磁悬浮列车是现代高科技发展的产物。其原理是利用电磁力抵消地球引力,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,是一个国家科技实力和工业水平的重要标志。它与普通轮轨列车相比,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,特别适合城市轨道交通。磁悬浮列车按悬浮方式不同一般分为推斥型和吸力型两种,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。

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,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米,是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,它就象同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样,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”一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下,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

超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成,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、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时,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,正是这种推力推动列车前进。其原理就象冲浪运动一样,冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。与冲浪者所面对的难题相同,超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。为此,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,实现非接触性牵引和制动。但地面导轨两侧的悬浮导向绕组与外部动力电源无关,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,使其始终保持100毫米的悬浮间隙。同时,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。

目前悬浮系统的设计,可以分为两个方向,分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统(EMS)和电力悬浮系统(EDS)。

磁悬浮列车的研究定不会简简单单的就会取得一番成就,许许多多的国家因为太过复杂及其太多太多的原因都已经放弃了对磁悬浮的有关研究。正是因为不断的坚持,不断的创新才会让世界看到属于中国的成就,看到所谓的“中国速度”。

磁悬浮列车的优点是列车在铁轨上方悬浮,速度快、无噪音,运行平稳、乘坐舒适,不排出有害废气,且易拐弯、能爬坡。缺点是磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠,且造价超高,单位运营成本较大。上海磁悬浮约30公里的线路造价高达上百亿,就目前来说,还处于亏本状态。而且强磁场对人的健康,生态环境的平衡以及电子产品的运行到底有多大的影响仍需进一步研究。

2024-01-05

2024-01-05