磁悬浮列车悬浮在空中的原理~ ~ ~
因为磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,所以相应的磁悬浮列车也有两种形式:一种是利用磁铁同性相斥原理设计的电磁运行系统的磁悬浮列车,利用列车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间的斥力来悬浮车体;另一种是采用电力运营系统的磁悬浮列车,利用磁铁相互吸引的原理设计。磁铁安装在车身底部和两侧颠倒的顶部。
在T型导轨的上方和支腿部分的下方分别安装铁、感应板和感应钢板,控制电磁铁的电流,使电磁铁和导轨之间保持10-15 mm的间隙,导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡,使车体悬浮在车道的导轨面上。
与今天的高速列车相比,磁悬浮列车有许多无可比拟的优势:
由于磁悬浮列车在轨道上运行,导轨与机车之间没有实际接触,成为“无轮”状态,因此车轮与轨道之间几乎没有摩擦,速度高达每小时几百公里;
磁悬浮列车具有可靠性高、维护简单、成本低等优点,能耗仅为汽车的一半、飞机的四分之一。
噪音低。磁浮列车时速达到300公里以上时,噪音只有656分贝,只相当于一个人大声说话,比汽车驶过的声音还小。
因为是电力驱动,所以不会沿着轨道排放废气,没有污染。它是名副其实的绿色交通工具。
磁悬浮列车是如何工作的?
磁悬浮列车是一种利用磁极引力和斥力的高科技交通工具。简单来说,斥力使火车悬空,引力使火车移动。磁悬浮列车的车厢上安装有超导磁体,铁路底部安装有线圈。通电后,接地线圈产生的磁场极性始终与车厢内电磁铁的极性相同,两者是“同极性相斥”。斥力使列车浮起,这与常规列车的动力来自机车头不同。磁悬浮列车的动力来自轨道。线圈安装在轨道的两侧。交流电使线圈变成电磁铁,与列车上的磁铁相互作用。火车运行时,火车前面的磁铁(N极)被前面的电磁铁(S极)吸引,被后面的电磁铁(N极)排斥?d?d?d结果是前面“拉”,后面“推”,使火车前进。当列车到达图示位置时,线圈中流动的电流反向。结果是原来的S极线圈现在变成了N极线圈,反之亦然。
磁悬浮列车运行时,应始终与轨道保持10 cm的间隙。任何偏差对列车的稳定性都是非常危险的。但是磁场解决了这个问题。因为轨道底部的磁铁和车厢上的磁铁极性相同,所以两者之间总是存在排斥力。如果列车因故悬浮超过10 cm,说明列车移动到了轨道产生的磁场逐渐减弱的区域,因此得到的悬浮力减小,列车会回落到10 cm的高度。相反,如果车离轨道太近,会遇到轨道磁场的巨大阻力,得到更大的排斥力,使列车与轨道保持正常距离。这样就不需要监测浮动距离了。
磁悬浮列车最大的优势就是速度快,可以达到400?D550,通过调节流过磁铁的电流强度,可以方便地改变火车的速度。传统的轮轨列车发展了100多年,最高时速只有300?D350,如果进一步提速,会受到轮轨支撑和受电弓供电的限制。高速磁浮列车通过电磁力使列车悬浮起来,取消轮轨。采用长定子同步直线电机向地面线圈供电,取消了受电弓,实现了不接触地面、不用燃料的地面飞行,克服了传统轮轨铁路的主要困难。因为悬挂在轨道上,按照飞机的消防标准配备设施,所以乘坐起来平稳舒适,安全性非常高。
有人会担心,万一停电,火车会马上掉下来。其实这个问题在设计中早就考虑到了。磁悬浮列车配有备用电源。万一停电,系统会自动切换到备用电源,备用电源可以继续维持列车运行一段时间。在这个过程中,列车速度会逐渐减慢,距离地面的高度会逐渐降低,最后平稳着陆。不会出现停电后高速列车突然降落的情况。
德国和日本关注中国磁悬浮技术。
中国将修建上海至杭州的磁悬浮列车线,并计划于今年年底正式开工的消息吸引了外国媒体的报道。其中,德国人和日本人对中国磁悬浮非常关注。当中国宣布这条磁浮线将首先采用中国自主技术时,德国的反应很快从震惊和失落变成怀疑,然后开始正视现实,寻求合作,而日本更多的是对自己磁浮技术研发道路的比较和反思。
据悉,沪杭磁浮线将在上海和杭州之间铺设全长175公里的专用轨道,列车最高时速可达450公里。考虑到噪音等问题,市区内运行速度会控制在200公里。
按照计划,这条磁浮线将在2010上海世博会前投入运营。据专家估算,上海至杭州的磁悬浮线路工程造价为350亿元。
2003年,世界上第一辆磁悬浮列车在中国和上海投入商业运营。为了获得更大的市场,一直在和中国谈判的蒂森克虏伯和西门子当然不希望中国研发自己的磁悬浮列车。
上个月,德国媒体报道称,中国成都飞机工业集团正在开发自己的磁悬浮列车,将于今年7月在上海进行测试。新列车的设计速度比德国磁悬浮快,但没有使用德国技术。属于国家863计划的海豚高速磁浮车研制项目,去年9月在成都投产。今年7月,“海豚号”将在上海同济大学1.7 km轨道上进行测试。
许多德国媒体报道了中国研制出自己的磁悬浮列车的消息。虽然成都飞机工业集团在中国的项目负责人郑工程师表示,中国的磁悬浮列车技术一是使用了德国没有的一些航天技术,二是在轻量化设计上比德国先进,但中国抄袭德国磁悬浮技术的观点开始见诸德国报纸。其中,巴伐利亚州州长施陶伯最具代表性。他声称这一事件“闻起来像技术盗窃”。
然而,柏林德国铁路技术研究所所长彼得?妮可说,可以排除中国大规模抄袭受保护的德国磁悬浮技术的可能性。西门子前总裁冯必乐说,西门子早就知道中国在同济大学搞磁悬浮研究。他说,德国人应该知道,即使他们开发了自己的磁悬浮技术,如果不应用,也会在其他地方得到进一步发展。彼得。尼科表示,希望德中两国未来继续发展磁悬浮技术。
德国《法兰克福汇报》(Frankfurter allgemeine zeitung)评论说,到目前为止,“上海的磁悬浮列车更多的是一种旅游景点,而不是一种经济和技术上有意义的交通工具”。但是沪杭磁悬浮线路将改变这一点。
日媒分析称,虽然中国社会发展的瓶颈之一是交通网络不够发达,但沪杭磁浮线和京沪高铁建设正在加紧进行,一批具有战略意义的大型项目正在政府主导下成为现实。相比之下,东京花了几十年时间连高速环城路都没建,可见日本政府缺乏战略眼光。
日经BP题为《上海磁悬浮列车对日本未来的启示》的报道对比了日本的磁悬浮发展计划。据悉,始于20世纪70年代的日本磁悬浮列车的开发选择了超导作为磁悬浮方式。由于日本是一个地震多发的国家,采用大功率超导磁体,悬浮距离可以达到100 mm以上。而上海磁浮列车正常导向模式的悬浮距离在8 mm左右,超导模式的另一个优点是可以采用恒电流模式驱动磁铁,因此可以不向车体提供悬浮电力,车体轻便简单。
然而,对于超导磁悬浮列车的实际应用来说,无论是数量还是质量都存在巨大的障碍。在逐一解决了众多问题,并在山梨实验线进行了时速超过500公里的稳定行驶实验后,日本国土交通省技术评价委员会终于在去年3月做出了“实用基础技术已经确立”的评价。