磁悬浮列车是怎样运行的?
在未来,汽车有可能渐渐成为不受宠爱的产品,因为它污染环境,容易堵塞交通。磁悬浮列车将成为大众高速交通的主要手段。
传统的轮轨系列车的支撑、导向以及牵引、制动等功能都是靠轮轨之间的相互作用:车轮支撑在钢轨上,列车在横向的导向是靠轮缘与钢轨内侧之间的作用,而火车启动加速和制动减速时的作用力是靠车轮与钢轨之间的摩擦力。
而磁悬浮铁路上的磁悬浮列车,顾名思义是利用列车与轨道之间的磁力(吸力或斥力)把车体支撑在轨道上方,车体与轨道并不接触。
利用磁铁的吸力和斥力的磁悬浮列车的区别,主要反映在轨道形式的不同。
利用吸力的磁悬浮列车,采用的是T形轨道;它利用由传统的车载电磁体相导轨上的铁磁轨道之间相互作用产生吸引磁力而形成悬浮力和推力,使车辆浮起,它用感应线性电动机驱动。其优点是易于通过蓄电池或感应(异步)发电机向转子提供电流,应用技术较为简单。其缺点是悬浮力较小,只能浮起大约10毫米的高度,因而要求高精度控制系统,一般只适用于平原地区。由德国西门子公司开发的Transrapid系统就是这种类型的典型。
而利用斥力的磁悬浮列车,则使用U形轨道。它依靠车载超导磁体和导轨线圈产生的感应电流间的相斥力而产生悬浮。这种类型的优点是强大的超导磁体所产生的电磁力足以将车身悬浮至100毫米的高度,其缺点是超导技术很复杂,超导磁体产生的高磁场应予以屏蔽。由于列车受轨道电磁力的作用,悬浮在空中一定高度运行,因而车体的摇晃和噪声能减轻到最低水平。目前在一些工业发达的国家,磁悬浮列车的速度可达400~600千米/时。在相距较近的城市之间旅行,比乘飞机还快。
与传统轮轨系统列车相比较,磁悬浮列车没有轮轨之间的摩擦阻力,也没有轮轨间的滚动噪声和振动,也没有受电弓和接触网之间的摩擦声。磁悬浮列车快速度、低噪声、无污染、运行成本少。它的出现有可能使未来的交通发生彻底的革命。
但是磁悬浮沿线路要铺设大量线圈绕组,电磁悬浮列车对轨道精度要求非常高,线路建设成本也必然较高。它最大的问题是与现有的轮轨系统铁路不兼容,自成体系。与现有铁路系统之间的运输组织工作产生新的课题。
2000年,我国引进德国技术,在上海首次建成了采用常导技术的磁悬浮列车示范线。
我国第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车,2006年正式投入商业运营。建成后,从浦东龙阳路站到浦东国际机场,30多千米只需六七分钟。上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”(简称“常导型”)磁悬浮列车。它利用“异性相吸”原理设计,是一种吸力悬浮系统,利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁,和铺设在轨道上的磁铁,在磁场作用下产生的吸力使车辆浮起来。
列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁,在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙,让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡,利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右,使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。
悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说,在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变成电磁体,由于它与列车上的电磁体的相互作用,使列车开动。
列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引,同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时,线圈里流动的电流方向就反过来,即原来的S极变成N极,N极变成S极。循环交替,列车就向前奔驰。
稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统,是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时,列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用,产生排斥力,使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时,控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制,达到控制运行目的。
“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。
“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上,将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”、“定子”间的相互作用,将电能转化为前进的动能。我们知道,电动机的“定子”通电时,通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时,通过电磁感应作用,列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。
上海磁悬浮列车时速430千米,一个供电区内只能允许一辆列车运行,轨道两侧25米处有隔离网,上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米,肉眼观察几乎是一条直线;最小的半径也达1300米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。
磁悬浮列车有许多优点:列车在铁轨上方悬浮运行,铁轨与车辆不接触,不但运行速度快,能超过500 千米/时,而且运行平稳、舒适,易于实现自动控制;无噪音,不排出有害的废气,有利于环境保护;可节省建设经费;运营、维护和耗能费用低。它是21 世纪理想的超级特别快车,世界各国都十分重视发展这一新型交通工具。目前,我国和日、德、英、美等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验,即将进入实用阶段,运行时速可达500 千米以上。
到目前可以讲,磁悬浮列车轨道技术在中国,磁悬浮列车技术仍在德国,引进产品是引进不来技术的。我国的轮轨铁路技术有近百年的历史,形成了专门从事机车设计、科研创新的产业大军,拥有数十年设计、制造、运营、维修配套的40多万人的产业链。磁悬浮技术掌握在少数专家、教授手中,是不具备应用条件的。 磁悬浮列车需要高架,高架梁的绕度必须小于1毫米,因此,高架桥跨一般要小于25米,桥墩基础要深30米以上。因此,在上海到杭州的地面上要形成一道200多千米的挡墙。此外,由于运行动力学的影响,轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮,占地多,对环境影响比较大。
磁悬浮列车的缺点。2006年,德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞,报道称车上共29人,当场死亡23人,实际死亡25人,4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠,不如轮轨列车。 在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止,要克服很大的惯性,只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子,如果突然停电,靠滑动摩擦是很危险的。此外,磁悬浮列车又是高架的,发生事故时在5米高处救援很困难。没有轮子,拖出事故现场困难;若区间停电,其他车辆、吊机也很难靠近。
磁悬浮轴承
磁悬浮轴承,是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其他的轴承形式。对于磁悬浮技术,国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车,而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注,国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。
磁悬浮列车原理是怎样的,分为那几类
电动磁悬浮列车则结合了电磁悬浮技术和电动技术,提供更加灵活的运行方式。四、总结 磁悬浮列车是一种基于电磁学原理的交通工具,主要分为常导磁悬浮列车、超导磁悬浮列车和电动磁悬浮列车三类。它们通过不同的技术手段实现列车的悬浮和推进,具有高效、快捷、安全等特点,是未来城市交通发展的重要方向之一。
上海磁悬浮列车原理
上海磁悬浮列车的运行原理基于磁力的奇妙现象。其核心原理是利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的科学定律。磁悬浮列车通过将车体设计成能在磁场中悬浮,使其与轨道保持约1厘米的间隔,实现了近乎“零高度”的空间移动。主要有两种类型的磁悬浮列车:首先,电磁运行系统的磁悬浮列车利用超导体电磁铁与轨道上的...
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车的原理是电磁原理。磁悬浮列车底部装有磁铁,其与轨道上的一系列电磁铁之间产生电磁吸力,使列车悬浮在轨道上方一定高度。这种电磁吸力可以抵消重力,使列车在运行时处于平衡状态。磁悬浮列车的导向和制动也是通过电磁力实现的。在列车的两侧装有导向电磁铁,它们可以产生横向的电磁力,使列车在曲线或...
磁悬浮列车怎么前进的 靠什么动力
通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。中国采用的常导磁悬浮抱轨技术,在上海运营的磁悬浮列车,是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮专线,连接市区到机场,时速达到430公里,30公里距离只需要8分钟。磁悬浮列车没有引擎还能高速运行,也是应用了磁铁吸力...
磁悬浮列车原理是什么?
磁悬浮技术是实现磁悬浮列车的关键。磁悬浮列车使用超导磁体和电磁铁产生的强大磁场,形成列车与轨道之间的磁浮力。当列车行驶时,这些磁浮力能够完全支撑列车的重量,使其浮离轨道表面,实现无接触运行。这种悬浮状态消除了车轮与轨道之间的摩擦,大大减少了能量损失和磨损。二、自动控制技术 磁悬浮列车的自动...
磁悬浮列车是怎样运行的
其结果就是原来那个S极线圈,现在变为N极线圈了,反之亦然。磁悬浮列车运行时,应当与轨道始终保持10厘米的间隙。任何的偏差对于列车的稳定性都是很危险的。但磁场解决了这个问题。由于在轨道底端的磁体与车厢上的磁体是同一极性,它们之间总有排斥力,如果因为某种原因使得列车悬浮高于10厘米,也就意味着...
磁悬浮列车靠什么跑动?
这样,列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。另一个:当今,世界上的磁悬浮列车主要有两种"悬浮"形式,一种是推斥式;另一种为吸力式。推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力,使列车悬浮起来。这种磁悬浮列车车厢的两侧,安装有磁场强大的超导电磁铁。车辆运行时,这种电磁铁的磁场切割轨道...
高铁是磁悬浮的吗???
二、动力原理:列车头的电磁体(N极)被轨道上靠前一点的电磁体(S极)所吸引,同时被轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥一“推”一“拉”,磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙(一般为1-10厘米),因此无摩擦、运行安全、平稳舒适、无噪声,可以实现全自动化运行。三、制动原理 制动原理:动车、...
磁悬浮列车是如何运行的?
通常列车的运动速度越高,由感应电流产生的磁场也越强,磁悬浮力就越大。列车静止时,磁体与铝环没有相对运动,环内不产生感应电流,磁悬浮力消失。所以,在开车和停车过程中,列车仍在轨道上运行。磁悬浮列车在高速运行时只受到空气的粘滞阻力,其噪音很小。因为列车由电力推动,所以也不会污染环境。此外...
磁悬浮列车是利用什么原理悬浮起来的?
磁悬浮列车通过同名磁极相斥、异名磁极相吸的原理来实现悬浮。具体来说,磁悬浮列车的工作原理是利用电磁力来实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向,同时利用直线电机产生的电磁力来牵引列车运行。由于列车与轨道之间无接触,因此大大减少了摩擦力,使得列车在运行时只受到来自空气的阻力。磁悬浮列车的工作原理...
博差唯爱: 磁悬浮列车用硬铝制造,用电子计算机自动控制.动力由三相线性感应电动机供给,车底的旋转线图通电后,就能推动列车沿导轨稳定前进.每节车厢底部两旁都装有永磁体或小型超导磁体,在轨道两旁埋设有一系列导电性能良好的金属圆环,...
富平县18667875055: 磁浮列列车是如何工作的? - ?
博差唯爱: 磁浮列车工作主要包括:悬浮,导向和推进. 悬浮是利用安装在列车底部悬浮架上的磁铁和轨道上的磁铁之间的斥力,将列车悬浮在空气中,从而减小运行阻力. 导向原理与悬浮类似,在车辆底部悬浮架与轨道靠近的内侧面和轨道外侧面安装有磁铁,利用磁铁斥力使车体和轨道侧面保持一定间隙,车体左右运动时能够回位. 推进是利用直线电机.跟旋转电机类似,将旋转电机展开成直线,这样电机就由旋转运动变为直线运动,推进列车前进.
富平县18667875055: 磁悬浮列车是怎样根据何原理运行的? - ?
博差唯爱: 磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”.这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上.这就是所谓的...
富平县18667875055: 磁悬浮列车是怎样运行的? - ?
博差唯爱: 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车.由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此其阻力只有空气的阻力.磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上,比轮轨高速列车的300多公里还...
富平县18667875055: 磁悬浮列车怎样运行 - ?
博差唯爱: 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车.由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此其阻力只有空气的阻力.磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上,比轮轨高速列车的300多公里还...
富平县18667875055: 磁悬浮列车是怎么运行的? - ?
博差唯爱: 磁悬浮列车利用“同性磁极相斥,异性磁极相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹. 由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,...
富平县18667875055: 磁悬浮列车如何运动 - ?
博差唯爱: 磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹. 由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故...
富平县18667875055: 磁悬浮列车工作原理 - ?
博差唯爱:[答案] 磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,磁悬浮列车分为超导型和常导型两大类.简单地说... 悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹. 磁悬浮列车是怎样运行的? 磁悬浮列车...
富平县18667875055: 磁悬浮列车怎么工作/ - ?
博差唯爱: 高速磁浮列车是20世纪的一项技术发明,其原理并不深奥.它是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”.科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮...
富平县18667875055: 磁悬浮列车运行原理是什么? - ?
博差唯爱: 是利用常导或超导电磁铁与感应磁场之间产生相互吸引或排斥力,使列车“悬浮”在轨道后或下面,作无摩擦的运行,从而克服了传统列车车轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题,并且具有启动、停车快和爬坡能力强等优点. 列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引,同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥.列车前进时,线圈里流动的电流方向就反过来,即原来的S极变成N极,N极变成S极.循环交替,列车就向前奔驰.磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹.