中國磁懸浮列車原理

1、磁懸浮列車磁懸浮技術(shù)的原理磁懸浮技術(shù)的系統(tǒng)，是由轉(zhuǎn)子、傳感器、控制器和執(zhí)行器4部分組成，其中執(zhí)行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設(shè)在參考位置上，轉(zhuǎn)子受到一個向下的擾動，就會偏離其參考位置，這時傳感器檢測出轉(zhuǎn)子偏離參考點(diǎn)的位移，作為控制器的微處理器將檢測的位移變換成控制信號，然后功率放大器將這一控制信號轉(zhuǎn)換成控制電流，控制電流在執(zhí)行磁鐵中產(chǎn)生磁力，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子返回到原來平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到向下或向上的擾動，轉(zhuǎn)子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用國際上對磁懸浮軸承的研究工作也非?；钴S。198年8召開了第一屆國際磁懸浮軸承會議，此后每兩年召開一次。199年1，美國航空航天管理局還召

2、開了第一次磁懸浮技術(shù)在航天中應(yīng)用的討論會。現(xiàn)在，美國、法國、瑞士、日本和中國都在大力支持開展磁懸浮軸承的研究工作。國際上的這些努力，推動了磁懸浮軸承在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對磁懸浮軸承的研究工作起步較晚，尚處于實驗室階段，落后外國約20年年，廣州機(jī)床研究所與哈爾濱工業(yè)大學(xué)首先對“磁力軸承的開發(fā)及其在中的應(yīng)用”這一課題進(jìn)行了研究。此后，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、山東科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等都在進(jìn)行這方面的研究工作。目前在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用的基本上都是傳統(tǒng)的磁懸浮軸承需要位置傳感器的磁懸浮軸承），這種軸承需要5個或10個非接觸式位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位移。由于傳感器的存在，使磁懸浮軸承

3、系統(tǒng)的軸向尺寸變大、系統(tǒng)的動態(tài)性能降低，而且成本高、可靠性低。此外，由于傳感器的價格較高，從而導(dǎo)致磁懸浮軸承的售價很高，大大限制了它在工業(yè)上的推廣應(yīng)用。年月，參觀者在北京看磁懸浮列車軌道,北京城建設(shè)計研究總院的總工楊秀仁透露，北京正在做一條磁懸浮線的長期規(guī)劃通往門頭溝的軌道線路正在籌劃，計劃采用中國自主研發(fā)的磁懸浮技術(shù)。而由北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司和國防科技大學(xué)合作的中低速磁浮列車，是中國唯一具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的磁懸浮列車。磁懸浮技術(shù)的前景隨著電子元件的集成化以及控制理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，經(jīng)過多年的研究工作，國內(nèi)外對該項技術(shù)的研究都取得了很大的進(jìn)展。但是不論是在理論還是在產(chǎn)品化的過程

4、中，該項技術(shù)都存在很多的難題，其中磁懸浮列車的技術(shù)難題是懸浮與推進(jìn)以及一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，它的實現(xiàn)需要運(yùn)用電子技術(shù)、電磁器件、直線電機(jī)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、計算機(jī)、材料以及系統(tǒng)分析等方面的高技術(shù)成果。需要攻關(guān)的是組成系統(tǒng)的技術(shù)和實現(xiàn)工程化。磁懸浮軸承面向電力工程的應(yīng)用也具有廣闊的前景，根據(jù)磁懸浮軸承的原理，研制大功率的磁懸浮軸承和飛輪儲能系統(tǒng)以減少調(diào)峰時機(jī)組啟停次數(shù)；進(jìn)行以磁懸浮軸承系統(tǒng)為基礎(chǔ)的振動控制理論的研究，將其應(yīng)用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的振動和故障分析中；通過調(diào)整磁懸浮軸承的剛度來改變汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想，從而改善轉(zhuǎn)子運(yùn)行的動態(tài)特性，避免共振，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性等，這些都將為解決電力工程中的技術(shù)難題

5、提供嶄新的思路。中國的磁懸浮技術(shù)2006年8月17日，“中華01號”永磁懸浮路車模型在大連舉行的2006中國國際專利技術(shù)與產(chǎn)品交易會上亮相。該模型是大連3000米永磁懸浮試驗線路的仿真微縮，專為城市之間的區(qū)域交通設(shè)計。列車在高架的磁軌上運(yùn)行，設(shè)計時速230公里，既可貨運(yùn)，又可客運(yùn)，適用于大都市圈的交通運(yùn)輸。據(jù)半島晨報報道只有在小說、科幻電影中才能見到的“空中懸浮”列車馬上就要出現(xiàn)在大連人身邊了。記者從昨日的專交會上了解到，3000米永磁懸浮試驗線擬定年底在開發(fā)區(qū)建設(shè)。2006年8月17日上午，在大連世界博覽廣場舉辦的“2006年中國國際專利技術(shù)與產(chǎn)品交易會”上，“中華01號”1/10槽軌永磁懸

6、浮微縮路-車格外引人注目。該車按照1/10比例微縮，幾何尺寸按實車微縮；路橋結(jié)構(gòu)、軌道結(jié)構(gòu)、車輛結(jié)構(gòu)與懸浮功能為仿真微縮。在技術(shù)人員的操作下，懸浮在槽軌上的微縮列車十分輕巧“跑”起來，啟動、剎車十分靈活并且悄無聲息。據(jù)了解，目前世界上有3種類型磁懸浮技術(shù)，即日本的超導(dǎo)電動磁懸浮、德國的常導(dǎo)電磁懸浮和中國的永磁懸浮。永磁懸浮技術(shù)是中國大連擁有核心及相關(guān)技術(shù)發(fā)明專利的原始創(chuàng)新技術(shù)。據(jù)技術(shù)人員介紹，日本和德國的磁懸浮列車在不通電的情況下，車體與槽軌是接觸在一起的，而利用永磁懸浮技術(shù)制造出的磁懸浮列車在任何情況下，車體和軌道之間都是不接觸的。中國永磁懸浮與國外磁懸浮相比有五大方面的優(yōu)勢：一是懸浮力強(qiáng)。

7、二是經(jīng)濟(jì)性好。三是節(jié)能性強(qiáng)。四是安全性好。五是平衡性穩(wěn)定。槽軌永磁懸浮是專為城市之間的區(qū)域交通設(shè)計的，列車在高架的槽軌上運(yùn)行，設(shè)計時速230公里，既可客運(yùn)，又可貨運(yùn)。大連磁谷科技研究所有限公司蘇珣總經(jīng)理告訴記者，3000米永磁懸浮列車線路預(yù)計在今年年底建設(shè)，地點(diǎn)擬定在開發(fā)區(qū)。2010年4月8日，我國首輛高速磁懸浮國產(chǎn)車在成都交付。該樣車由中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司制造，標(biāo)志著該企業(yè)已經(jīng)具備了磁懸浮車輛國產(chǎn)化、整車集成和制造能力。該高速磁浮列車可以達(dá)到每小時500公里。中航工業(yè)成飛此次交付的車輛是參照德國轉(zhuǎn)讓技術(shù)，按照上海磁浮公司的改進(jìn)方案要求研制的第一輛工程化樣車，在上海編組成列后，

8、投入上海示范線的商業(yè)營運(yùn)，并有望在世博會期間投入使用。磁懸浮的優(yōu)缺點(diǎn)磁懸浮列車優(yōu)點(diǎn)磁懸浮列車有許多優(yōu)點(diǎn)：列車在鐵軌上方懸浮運(yùn)行，鐵軌與車輛不接觸，不但運(yùn)行速度快，能超過500千米/小時，而且運(yùn)行平穩(wěn)、舒適，易于實現(xiàn)自動控制；無噪音，不排出有害的廢氣，有利于環(huán)境保護(hù)；可節(jié)省建設(shè)經(jīng)費(fèi)；運(yùn)營、維護(hù)和耗能費(fèi)用低。它是21世紀(jì)理想的超級特別快車，世界各國都十分重視發(fā)展磁懸浮列車。目前，我國和日本、德國、英、美等國都在積極研究這種車。日本的超導(dǎo)磁懸浮列車已經(jīng)過載人試驗，即將進(jìn)入實用階段，運(yùn)行時速可達(dá)500千米以上。到目前可以講，磁懸浮列車軌道技術(shù)在中國，磁懸浮列車技術(shù)仍在德國，引進(jìn)產(chǎn)品是引進(jìn)不來技術(shù)的。我

9、國的輪軌鐵路技術(shù)有近百年的歷史，形成了專門從事機(jī)車設(shè)計、科研創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)大軍，擁有數(shù)十年設(shè)計、制造、運(yùn)營、維修配套的四十多萬人的產(chǎn)業(yè)鏈。磁懸浮技術(shù)掌握在少數(shù)專家、教授手中，是不具備應(yīng)用條件的。磁懸浮列車需要高架，高架梁的撓度必須小于1毫米，因此，高架橋跨一般要小于25米，橋墩基礎(chǔ)要深30米以上因此，在上海到杭州的地面上要形成一道20多0公里的擋墻。此外，由于運(yùn)行動力學(xué)的影響，軌道兩側(cè)各10米0內(nèi)是不允許有其他建筑物的。修建滬杭磁懸浮，占地多，對環(huán)境影響比較大。磁懸浮列車缺點(diǎn)200年6，德國磁懸浮控制列車在試運(yùn)行途中與一輛維修車相撞，報道稱車上共29人，當(dāng)場死亡23人，實際死亡25人，4人重傷。這

10、說明磁懸浮列車突然情況下的制動能力不可靠，不如輪軌列車。在陸地上的交通工具沒有輪子是很危險的。要克服很大的慣性，只有通過輪子與軌道的制動力來克服。磁懸浮列車沒有輪子，如果突然停電，靠滑動摩擦是很危險的。此外，磁懸浮列車又是高架的，發(fā)生事故時在5米高處救援很困難，沒有輪子，拖出事故現(xiàn)場困難；若區(qū)間停電，其他車輛、吊機(jī)也很難靠近。上海磁懸浮上海磁懸浮列車設(shè)計時速43公1里/小時，實際時速約38公0里/小時轉(zhuǎn)彎處半徑達(dá)800米0，上海磁懸浮列車肉眼觀察幾乎是一條直線，最小的半徑也達(dá)130米0。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內(nèi)裝有目前國際上最先進(jìn)的隔離裝置。磁懸浮列車的車窗是減速玻璃，乘客可

11、以更好的觀賞窗外的風(fēng)景。減速玻璃在與車體接觸的邊緣處有弧度變形，正因為這個弧度可以使車外景物在透過弧度時發(fā)生變形，從而影響車內(nèi)乘客的視覺，產(chǎn)生減速的效果。并且在擋風(fēng)玻璃邊緣都有漸淡的點(diǎn)狀黑色裝飾邊，同樣也起到一定效果。上海磁懸浮列車是世界上第一段投入商業(yè)運(yùn)行的高速磁懸浮列車，設(shè)計最高運(yùn)行速度為每小時43公0里，僅次于飛機(jī)的飛行時速。磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”，排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側(cè)上海磁懸浮列車也裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w。它與列車上的電磁體相互作用，使列車前進(jìn)。列車頭的電磁體（極）被軌道上靠前一點(diǎn)的電磁體（極）所吸引，同時被軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（極）所排斥一一結(jié)果是一“推”一“拉”。磁懸浮列車運(yùn)行時與軌道保持一定的間隙（一般為一），因此運(yùn)行安全、平穩(wěn)舒適、無噪聲，可以實現(xiàn)全自動化運(yùn)行。磁懸浮列車的使用壽命可達(dá)35年而普通輪軌列車只有20