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磁懸浮列車的工作原理

1,向導模式

磁懸浮列車由電磁力引導。現根據恒磁引力和超導磁斥力,簡述如下。

恒磁引力式的導向系統與懸掛系統類似,是在車輛側面安裝壹組專門用於導向的電磁鐵。車體與導軌側面有壹定的間隙。

當車輛從左向右偏離時,車輛上的導向電磁鐵與導軌側面相互作用,使車輛恢復到正常位置。控制系統通過控制導向磁鐵中的電流來維持這種橫向間隙,從而控制列車的運行方向。

超導磁排斥導引系統可以通過以下三種方式構建:

(1)在車輛上安裝機械導向裝置,實現列車導向。這種裝置通常利用車輛上的側導輔助輪,使其與導軌側面相互作用(滾動摩擦)產生回復力,與列車沿曲線運行時產生的側向力相平衡,使列車沿導軌中心線運行。

(2)在車輛上安裝特殊的導向超導磁體,與導軌側面的接地線圈和金屬帶產生磁斥力,與列車的側向力相平衡,使列車保持正確的方向運行。這種導向方式避免了機械摩擦,只要控制橫向地面導向線圈中的電流,列車就能保持壹定的橫向間隙。?

(3)磁力導向的“零磁通”導向系統鋪設“8”字形閉合線圈。當安裝在列車上的超導磁體位於線圈的對稱中心線上時,線圈中的磁場為零;當列車橫向移動時,“8”字形線圈中的磁場為零,產生壹個反作用力來平衡列車的橫向力,使列車回到線路中心線的位置。

2.推進模式

磁懸浮列車推進系統的關鍵技術是將旋轉電機擴展為直線電機。其基本組成和作用原理與普通旋轉電機相似。展開後,其傳動方式將由旋轉運動變為直線運動。

恒磁導率磁懸浮采用短定子異步直線電機。將三相電樞繞組安裝在車輛上,將感應軌安裝在軌道上。采用車載供電方式。這種方式具有結構簡單、維護方便、成本低的優點,適用於中低速城市交通和郊區交通以及作為短途旅遊線路系統。主要缺點是功率低,不利於高速運行。

其中,TR型子彈頭列車、從上海引進的Transrapid 06型磁浮列車和日本的HSST磁浮列車都采用了這種形式。超導磁斥力磁懸浮采用長定子同步直線電機。其超導電磁鐵安裝在車輛上,無源閉合線圈或非磁性金屬板沿軌道布置。

采用超導電磁線圈作為磁懸浮裝置,為直線同步電機勵磁線圈處於超導狀態提供了便利條件。它們可以存放在同壹個冷卻系統中,也可以由同壹個線圈同時起到懸浮、導向和推進的作用。

高速長定子同步直線電機的牽引系統相對復雜。地面牽引系統,壹段(長約30km)供電分成多段(約300-1000 m),每段僅在列車通過時供電,每段的切換由接觸式真空開關完成。

為了使列車不發生區間沖擊,輪流供電需要兩套逆變器,特點是大功率、高電壓、大電流。地面供電的優勢包括軌道電機功率大,設計簡化,車輛重量輕。適用於高速和超高速磁浮鐵路。日本和加拿大決定開發這種磁懸浮系統。

4.列車動能

“正常導向”的磁浮列車,軌道和電機的工作原理完全壹樣。

把電機的“轉子”安排在火車上,把電機的“定子”鋪在軌道上就行了。通過“轉子”和“定子”的相互作用,電能轉化為正向動能。

我們知道,當電機的“定子”通電後,通過電流對磁場的作用,可以帶動“轉子”旋轉。但是耗電量巨大,就像壹個電機覆蓋軌道壹樣。當向軌道的“定子”輸送電能時,通過電流對磁場的作用,推動列車像電機的“轉子”壹樣做直線運動。

擴展數據:

磁懸浮技術的優缺點

1,優點

磁懸浮列車有很多優點:列車懸浮在鐵軌上方,鐵軌不與車輛接觸,不僅運行速度很快,還能超過500km/h;無噪音,無有害廢氣,有利於環保。由於不需要車輪和輪軌摩擦,減少了維護工作量和運營成本。

是21世紀理想的超級特快列車,世界各國都非常重視磁懸浮列車的發展。到2012,中國、日本、德國、英國、美國等國家都在積極研究這種車。日本超導磁懸浮列車已經通過在軌測試,即將進入實用階段,運行時速超過300公裏。

磁懸浮列車在運行時與軌道保持壹定的間隙(壹般為1—10cm),因此運行安全、平穩、舒適,無噪音,可實現全自動運行。

磁懸浮列車的使用壽命可以達到35年,而普通輪軌列車只有20-25年。磁懸浮列車軌道的使用壽命是80年,而普通軌道只有60年。目前日本L0磁懸浮列車2015達到的最高速度是603km/h。

據德國科學家預測,到20年,采用新技術後,磁懸浮列車的時速將達到1000公裏。目前我國輪軌列車最高速度為496 km/h(法國TGV電動列車在2007年的試驗中最高速度達到574.8 km/h)。

2.不足之處

據說陸地上的車輛沒有輪子是非常危險的。要克服大慣性,只有通過車輪和履帶的制動力才能克服。磁懸浮列車沒有輪子。如果突然停電,靠滑動摩擦是非常危險的。

對於磁懸浮來說,遇到突然停電時,利用機械臂鎖定軌道進行強制停車,恰恰是磁懸浮會比輪軌滑動摩擦制動方式更加危險,導致車毀人亡的悲劇。國外沒有施工的案例,恰恰是這個特點。

另外,磁懸浮列車是高架的,發生事故時,在5米的高度救援難度較大。沒有輪子,很難把它拖出事故現場。如果區間停電,其他車輛和吊車很難靠近。但相對於其他輪軌鐵路,無論高鐵、地鐵、輕軌,也是高架。

2006年,壹輛德國磁懸浮控制列車在試運行期間與壹輛維修車相撞。據報道,機上共有29人,23人當場死亡,25人實際死亡,4人重傷。這說明磁懸浮列車在突發情況下的制動能力並不可靠,不如輪軌列車。說明磁懸浮列車在突發情況下的制動能力遠不如輪軌列車,安全性也沒有輪軌列車高(輪軌安全性高出數倍)。

百度百科-磁懸浮技術

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