磁悬浮是怎么回事？

悬浮系统:目前悬浮系统的设计可以分为两个方向，即德国采用的常导型和日本采用的超导型。悬浮技术方面，是电磁悬浮系统(EMS)和电悬浮系统(EDS)。图4显示了两个系统之间的结构差异。

电磁悬浮系统(EMS)是一种引力悬浮系统，是由结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道之间的相互吸引而产生的。正常导向的磁浮列车工作时，首先调整车辆下部悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，通过与地面轨道两侧绕组的磁反应使列车悬浮。在车辆下部的导向电磁铁和轨道磁铁的作用下，车轮和轨道保持一定的横向距离，实现车轮和轨道在水平和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与运行轨道的悬挂间隙为10 mm，由一套高精度的电子调节系统保证。此外，由于悬浮和导向实际上与列车的运行速度无关，因此列车即使在停止的情况下也仍然可以进入悬浮状态。

电悬浮系统(EDS)使用移动机车上的磁铁在导轨上产生电流。随着机车与导轨之间的间隙减小，电磁斥力会增大，从而为机车提供稳定的支撑和导向。但是，机车必须配备类似轮子的装置，以便在“起飞”和“着陆”期间有效地支撑机车，因为当机车速度低于大约25英里/小时时，EDS不能保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下有了很大的发展。

超导磁悬浮列车最重要的特点是其超导元件在相当低的温度下具有完全的导电性和抗磁性。超导磁体由超导材料制成的超导线圈组成。它不仅具有零电流电阻，还能传导普通电线无法比拟的强大电流。这一特性使得制作体积小、功率大的电磁铁成为可能。

超导磁悬浮列车的车辆装有车载超导磁体，构成感应电力集成装置，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组安装在地面导轨的两侧。车上的感应功率集成装置由三部分组成:功率集成绕组、感应功率集成超导磁体和悬浮导向超导磁体。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车速和频率一致的三相交流电时，就会产生运动的电磁场，从而在列车导轨上产生电磁波。此时火车上的车载超导磁体会受到一个与运动磁场同步的推力，而正是这个推力推动着火车前进。它的原理就像冲浪一样。冲浪者站在浪尖，被海浪推着前进。超导磁悬浮列车和冲浪者面临的问题一样，都要处理如何在运动电磁波的峰值精确控制运动的问题。因此，在地面导轨上安装检测车辆位置的高精度仪器，根据检测器传来的信息调整三相交流电的供给方式，从而精确控制电磁波波形，使列车运行良好。

推进系统:磁悬浮列车由同步直线电机原理驱动。支撑在车辆下部的电磁铁线圈的作用相当于同步直线电机的励磁线圈，地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组的作用相当于电枢，相当于同步直线电机的长定子绕组。从电机的工作原理可知，当作为定子的电枢线圈通电时，由于电磁感应，带动电机的转子旋转。同样，当沿线布置的变电站向轨道内部的驱动绕组提供三相调频调幅电源时，由于电磁感应，轴承系统与列车一起被推动做类似电机“转子”的直线运动。因此，在悬浮状态下，列车完全可以实现非接触式牵引和制动。

一般来说，在位于轨道两侧的线圈中流动的交流电可以将线圈变成电磁铁。由于它与列车上的超导电磁铁相互作用，列车启动。火车前进是因为车头的电磁铁(N极)被稍早安装在轨道上的电磁铁(S极)吸引，同时又被稍晚安装在轨道上的电磁铁(N极)排斥。当火车向前行驶时，线圈中电流的方向就会反转。结果是原来的S极线圈现在变成了N极线圈，反之亦然。这样，由于电磁极性的转换，列车可以继续向前运行。根据车速，电能转换器调节线圈中流动的交流电的频率和电压。

推进系统可以分为两种类型。“长定子”推进系统采用缠绕在导轨上的直线电机作为高速磁浮列车的动力部分。因为导轨成本高，所以很贵。“短定子”推进系统使用缠绕在被动轨道上的线性感应电机(LIM)。虽然短定子系统降低了导轨的成本，但LIM太重，无法降低列出的有效载荷能力，导致比长定子系统更高的运行成本和更低的潜在收入。采用非磁能系统还会导致机车重量增加，降低运行效率。

导向系统:导向系统是一个测向力，保证被悬挂的机车能够沿着导轨移动。必要的推力类似于悬浮力，也可以分为引力和斥力。机车地板上的同一个电磁铁可以同时为导向系统和悬挂系统供电，也可以使用独立的导向系统电磁铁。