磁悬浮列车简介.ppt

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1、磁悬浮列车简介 原理分析 4个优点 发展及其前景 x 模型 原理简介 磁悬浮 列車是一 种 利用磁 极间 吸引力 和排斥力的高科技交通工具。 简单的说 ，排斥力使列車 悬 起 来 、吸引力 让 列 车开动 。 力的分析 下图给出的便是列车的受力分析 详细分析 悬浮系统：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）。 电磁悬浮系统（ EMS） 是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁 和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。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

2、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。 电力悬浮系统（ EDS） 将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电 流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力 提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置 对机车在 “起飞 ”和 “着陆 ”

3、时进行有效支撑，这是因为 EDS在机车速度低于 大约 25英里 /小时无法保证悬浮。 EDS系统在低温超导技术下得到了更大 的发展。 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

4、电磁 铁。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 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，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

5、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 。其原理就像冲浪运动一样，冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推。其原理就像冲浪运动一样，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。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

6、面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器，根据探测为此，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。使列车能良好地运行。 推进系统：磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支推进系统：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像是同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的撑电磁铁线圈的作用就像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，它就像同步直线电动机的长定子三相移动磁场

7、驱动绕组起到电枢的作用，它就像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 列车一起就像电机的列车一起就像电机的 “转子转子 “一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下，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

8、的牵引和制动。列车可以完全实现非接触的牵引和制动。 通俗的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈 通俗的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈 变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起 来。列车前进是因为列车头部的电磁体（来。列车前进是因为列车头部的电磁体（ N极）被安装在靠前一点的轨道极）被安装在靠前一点的轨道 上的电磁体（上的电磁体（ S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁 体（体（ N极）所排斥。当列车前进时，

9、在线圈里流动的电流流向就反转过来极）所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来 了。其结果就是原来那个了。其结果就是原来那个 S极线圈，现在变为极线圈，现在变为 N极线圈了，反之亦然。这极线圈了，反之亦然。这 样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能 转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。 推进系统可以分为两种。推进系统可以分为两种。 “长固定片长固定片 ”推进系统使用缠绕在导轨上的线性推进系统使用缠绕在导轨上的线性 电动机作为高速磁悬浮列车的动

10、力部分。由于高的导轨的花费而成本昂贵电动机作为高速磁悬浮列车的动力部分。由于高的导轨的花费而成本昂贵 。而。而 “短固定片短固定片 ”推进系统使用缠绕在被动的轨道上的线性感应电动机（推进系统使用缠绕在被动的轨道上的线性感应电动机（ LIM）。）。 虽然短固定片系统减少了导轨的花费，但由于虽然短固定片系统减少了导轨的花费，但由于 LIM过于沉重而减过于沉重而减 少了列成的有效负载能力，导致了比长固定片系统的高的运营成本和低的少了列成的有效负载能力，导致了比长固定片系统的高的运营成本和低的 潜在收入。而采用非磁力性质的能量系统，也会导致机车重量的增加，降潜在收入。而采用非磁力性质的能量系统，也会导

11、致机车重量的增加，降 低运营效率。低运营效率。 导向系统：导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的导向系统：导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的 方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机 车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也 可以采用独立的导向系统电磁铁可以采用独立的导向系统电磁铁 优点 1 磁悬浮 列車 运 行 时与轨道 保持一定的 间隙 （一般 为 - 厘 米），因此 无 摩擦 、运 行安全、 平

12、稳舒适 、 无杂讯 ，可以 实现全 自动 化 运 行。 优点 2 磁悬浮 列 车车辆使用寿命 可 达 35年 ，而普 通 有轨 列 车 只有 20至 25年 。 磁悬浮 列 车 的 路 轨寿 命是 80年 ，普通路 轨道 60年 。 优点 3 磁悬浮 列車 启动后 秒即 达 到最大速度 ，目前的最高時速是公里。 据 德 国 科 学 家 预测 ，到年， 磁悬浮 列 车 采 用新技 术后 ， 时速将达 公里。 而一般 铁轨 列車的最高時速 为 公里 。上海 现 已建成的 磁悬浮 列 车线，其 最高 時速 为 500公里。 优点 4 磁悬浮高速列车噪音低，节能，占地 面积少，这是其他陆路交通系统无法

13、与之 相比的。这种创新的无接触轨道技术带来 了极大的机动性，但却不会对环境造成负 担。 与新一代的汽车发动机相似，在同等功 率下，磁悬浮高速列车比高速铁路所消耗 的能源要少的多。或者反过来说：在耗能 相同的情况下，磁悬浮高速列车的效率要 高得多。 通过下面这组图片可以使大家更直观的了解 磁悬浮列车的优点 发展历史 日本于 1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于 超导技术的迅速发展，从 70年代初开始转而研究 超导磁浮铁路。 1972年首次成功地进行了 2.2吨重 的超导磁浮列车实验，其速度达到每小时 50公里 。 1977年 12月在宫崎磁浮铁路试验线上，最高速 度达到了每小时 204公里，到 1979年 12月又进一 步提高到 517公里。 1982年 11月，磁浮列车的载 人试验获得成功。 1995年，载人磁浮列车试验时 的最高时速达到 411公里。为了进行东京至大阪间 修建磁浮铁路的可行性研究，于 1990年又着手建 设山梨磁悬浮铁路试验线，首期 18.4公里长的试 验线已于 1996年全部建设完成。 磁悬浮列车在中国的发展及前景 磁悬浮列车已经成为世界各国竞相开发的项目， 中国已经成为世界第三个掌握这项技术的国家， 而上海也拥有了中国的第一列磁悬浮列车，使得 由浦东机场到徐家汇的行车时间减少到十七分钟 左图便是德国专家在上海指 导磁悬浮技术