磁悬浮列车原理是什么 磁悬浮列车为什么能浮起

2015-12-29 19:58    来源:www.ufo-2.cn    编辑:admin    已有()人围观
导读: 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和斥力)来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不同于其他列车需要接触地面,因此只受来自空气的阻力.........

磁悬浮列车原理是什么

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和斥力)来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不同于其他列车需要接触地面,因此只受来自空气的阻力。磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。


磁悬浮列车原理是什么 磁悬浮列车为什么能浮起

磁悬浮列车


德日:1970年以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本等发达国家以及中国都相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。 中国:我国第一辆磁悬浮列车(买自德国)2003年1月开始在上海运行。2015-10中国首条国产磁悬浮线路长沙磁浮线成功试车。

工作原理

磁悬浮列车的原理

最早提出磁悬浮高速列车概念的,是德国工程师赫尔曼·肯佩尔,他的想法很简单,如果列车能够悬浮于轨道之上,不就可以实现更高的速度了吗?1922年,赫尔曼·肯佩尔创造性地提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。

但是由于造价与技术难度和不实用的问题,磁悬浮列车一直没有得到大规模应用,德国、日本、美国、苏联、加拿大、法国、英国虽然后开展过研究,但是坚持下来的只有德国和日本。

磁悬浮的基本原理很简单,就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理,让磁铁对抗地心引力,让车辆悬浮起来(一般情况下不超过1厘米),然后利用电磁力引导,推动列车前行。

第一种,是以德国为代表的常导磁悬浮。轨道是一种T型台,列车两边下部要把T型轨道的两边包住,由安装在列车车体底部的常规电磁体与位于电磁体上方的导磁轨道间的吸引力实现悬浮。常导磁悬浮的优势是技术简单,劣势是产生的电磁吸引力较小,列车与轨道之间的缝隙大约8—10毫米。常导型高速磁悬浮列车的时速可达400公里—500公里之间。

上海浦东机场线采用的就是德国常导磁悬浮技术,由德国Transrapid公司于2001年在中国上海浦东国际机场至地铁龙阳路站建设,2002年正式启用。该线全长30公里,列车最高时速达430公里,平均运行时速380公里,转弯处半径达8000米,由起点至终点站只需8分钟。

第二种,是以日本为代表的超导磁悬浮列车系统。超导磁悬浮就不是列车包轨道了,而是轨道包列车,它是利用车载超导磁体在运动过程中与轨道的感应磁场产生相互排斥力而悬浮于轨道上,列车在一个U型槽内运营。超导磁悬浮,悬浮气隙较大,一般为100mm左右。超导磁悬浮的优点是悬浮力大,列车运行速度快,可以实现时速500公里以上运行;缺点是技术复杂安全性低。

各国为什么不采用磁悬浮大玩具

世界上第一条磁悬浮线路是英国的伯明翰国际机场线,1984年建成使用,全长600米,后来因为可靠性问题,被放弃了,改成了单轨列车。

德国曾在80年代于柏林铺设磁悬浮列车系统,长度1.6公里,于1989年8月开始试验载客,1991年7月正式服务。两德统一后,也废弃了。

后来德国终于又建了一条试验线,2006年9月22日,德国拉滕—德尔彭的磁悬浮试验线上还发生了脱轨事故,造成了25人当场死亡,4人重伤。这进一步影响了磁悬浮列车技术在德国的推广。德国前仍没有一条商业运营的磁悬浮线路,甚至在德国媒体界,把磁悬浮列车技术称为“昂贵的高科技玩具”。

日本的磁悬浮技术开始于1962年, 1982年11月,磁浮列车的载人试验获得成功。1997年全长18.4公里的日本山梨磁悬浮试验线建设并成功开始运行试验,2003年日本3辆编组的MLX01磁悬浮列车创造了581公里的世界纪录。

但是日本规划的实际运营的磁悬浮高铁线路,却因为造价高等原因,一直没有获得批复。但是日本在发展磁悬浮高铁上面是打不死的小强,2013年8月,日本再次启动连接东京到名古屋的中央新干线项目,力争2027年开通;并声称将在2045年建成东京到大阪的磁悬浮线路。日本这次在山梨线做的603公里磁悬浮列车试验就是为中央新干线。

世界上第一条商业运营的磁悬浮线路诞生在中国,就是上海磁悬浮线路,前面已经做了介绍。但是这条线路建成后,发展磁悬浮高铁的路线在中国就被无情地抛弃了。主要原因包括以下几个方面:

第一,磁悬浮线路造价高。当年争议京沪高铁是上磁悬浮,还是上轮轨的时候,京沪高铁1300公里线路,磁悬浮的预算大约是5000亿人民币,而轮轨的造价大约是2300亿人民币(后来实际建成的时候是2200亿人民币)。

第二,轮轨技术实现突破之后,磁悬浮的相对优势已经不明显了。按照当年京沪高铁的研究,如果采用磁悬浮可以实现420公里时速,最快大约需要3小时;如果采用轮轨可以实现380公里时速,最快大约3小时5分钟。为了5分钟多花几千亿,显然划不来。

为什么?磁悬浮不是阻力更小吗?这是一个中学物理问题,因为高速运行物体的空气阻力是速度的二次方,其能耗是速度的三次方,当速度达到300公里以上时,运动物体所受的阻力90%是空气阻力。所以当高铁速度达到时速300公里以上时,磁悬浮已经没有什么优势了。

第三,磁悬浮有天然的劣势比较难克服,最突出的是联网难。高铁要发挥它的最大效用,必须要联网,相对一条一条孤零零的线路,联网的高铁效能会呈几何倍数增长。但是,在技术上磁悬浮天生就是为点对点运输而生的,因为无论是常导磁悬浮技术还是超导磁悬浮技术都存在难以变轨的缺点,常导磁悬浮技术,列车是抱轨的,所以变轨的技术难度很大;而超导磁悬浮是在U型槽内运行,变轨更难。所以磁悬浮很难联网。

变轨困难会带来另外一个困难,那就是救援。中国上海浦东机场线磁悬浮列车,曾经发生过一次火灾事故,一周之后才将事故列车拖走。这也是磁悬浮列车的一个命门。

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