磁悬浮列车是怎么回事?

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-07
最近,磁悬浮列车技术再次引发关注!日本东海铁路公司(JR东海)于4月21日创造了603公里/小时的磁悬浮列车世界纪录,这是地面载人交通工具的新高。同时,中国也传来好消息,长沙机场的中低速磁悬浮线路预计今年开通,而北京S1线也已经开始全面建设。磁悬浮列车技术曾在几年前备受瞩目,如今再次火热,许多人向我咨询相关问题,下面我就来回答大家的一些疑问。
磁悬浮列车的概念最早由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。他考虑到列车的主要阻力来自于车轮与轨道的摩擦,因此提出如果列车能够悬浮于轨道之上,就可以减少摩擦,实现更高的速度。1934年,他申请了磁悬浮列车的专利。但由于成本和技术难度的问题,磁悬浮列车一直未能大规模应用。尽管德国、日本、美国、苏联、加拿大、法国、英国等国家进行过研究,但只有德国和日本坚持下来。
磁悬浮列车的工作原理基于电磁原理,利用磁铁的同性相斥和异性相吸的特性,使列车悬浮于轨道之上(一般不超过1毫米的间隙),并通过电磁力引导列车前行。第一种磁悬浮技术是以德国为代表的常导磁悬浮。它的轨道呈T型,列车底部包住T型轨道的两边,通过车体底部的电磁体与导磁轨道之间的吸引力实现悬浮。常导磁悬浮的优势是技术简单,但产生的电磁吸引力较小,列车与轨道之间的缝隙约为8-10毫米。常导型高速磁悬浮列车的时速可达400-500公里。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。
第二种磁悬浮技术是以日本为代表的超导磁悬浮列车系统。超导磁悬浮不同于列车包轨道,而是轨道包列车,列车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公里以上的运行;缺点是技术复杂,需要屏蔽发散的电磁场。最近创造603公里/小时、打破地面载人交通最高速度纪录的就是这种超导磁悬浮。
中国为何没有采用磁悬浮技术呢?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,后因可靠性问题被放弃,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年开始试验载客,1991年正式服务。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—德尔彭的磁悬浮试差验线上还发生了脱轨事故,造成了25人死亡,4人重伤。这进一步影响了磁悬浮列车技术在德国的推广。德国目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成功并开始运行试验,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。但日本规划的实际运营的磁悬浮高铁线路,因造价高等原因,一直没有获得批复。但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;并宣称将在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做准备。
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4000亿人民币,而轮轨磁悬浮的造价大约是1300亿人民币(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25分钟。为了2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。
高大上的真空磁悬浮所谓真空磁悬浮,就是在一个真空的管道里面铺设磁悬浮线路,然后让列车在真空管道中运营。由于没有了空气阻力,真空磁悬浮时速可达3000—4000公里,能耗不到民航客机的十分之一,而噪音、废气排放接近于零。中国西南交通大学与美国约翰·霍普金斯大学,均提出了真空磁悬浮方案。通常情况下,民用飞机的空中巡航速度在每小时850公里左右,对于超过8000公里以上的旅行,乘坐飞机耗费的时间与经济成本是惊人的,并会因为大量排放严重污染环境。真空磁悬浮的提出就是为了解决这个难题。中国西南交通大学的张耀平主持的“真空管道高速磁浮交通基础研究项目编号50678152)”,2007年获得了国家自然科学基金项目的支持。目前张耀平已经调入陕西省西京学院,专门组建了真空管道运输研究所,正全力推进这一“运输革命”进入现实。但是,截至目前,真空磁悬浮毕竟还停留在概念阶段,考虑到巨大的建设成本以及维护等问题,真空磁悬浮离实际应用还有很远的距离。
另辟蹊径的中低速磁悬浮高速磁悬浮在全球的推广之路异常坎坷,但是,中低速磁悬浮线路却另辟蹊径,相关推广大有燎原之势。第一个国家是日本。2005年3月6日建成名古屋市区通向爱知世博会会场的磁悬浮线路,全长约9公里,全程无人驾驶,最高时速为100公里。第二个国家是韩国。韩国磁悬浮的发展过程经历了独立研发(1985年—1993年)、对外合作(1994年—1998年)和商业化尝试(1999年至今)3个阶段。2014年7月,韩国仁川国际机场至仁川龙游站磁悬浮线路投入运营,全长6.1公里,列车由韩国自主研发,无人驾驶,最高时速可达110公里。中国是世界上第三个拥有中低速磁悬浮技术的国家。2000年之后,中国的中低速磁悬浮推广就有多种传言,包括北京八达岭线、成都青城山项目、北京东直门到首都机场线、沪杭磁悬浮线等,但都无疾而终。奥运会之后,中国的中低速磁悬浮开始加速。2008年5月,唐山客车厂建成了一条1.547公里的中低速磁悬浮列车工程化试验示范线。2012年1月,中国南车株机公司研制的中低速磁悬浮列车下线,最高时速100公里,最大载客600人。2014年5月16日,长沙高铁站至黄花国际机场磁悬浮工程正式开工建设,预计2015年年底建成,这是我国第一条完全自主研发的商业运营磁悬浮线。2015年4月21日,北京中低速磁浮交通线路S1线全面开工建设。中国在实现高铁轮轨技术的快速发展后,正在磁悬浮领域悄然实现着新一轮的逆袭。

磁悬浮列车为什么悬浮。
答:列车上装有超导磁体,由于悬浮而在线圈上高速前进.这些线圈固定在铁路的底部,由于电磁感应,在线圈里产生电流,地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同,这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力,从而使列车...

磁悬浮列车真的悬浮吗?
答:由于磁浮列车与轨道的磁力使列车悬浮在空中,列车在行走时不需接触地面,就不存在车轮和轨道接触产生的噪声或振动,没有车轮磨耗,也不会在运行中产生铁粉或橡胶粉尘等空气污染,有利于环保。其次,转弯半径小,爬坡能力大,...

悬浮列车是利用什么原理实现悬浮的?
答:悬浮列车是利用磁悬浮的原理实现悬浮的。电磁悬浮系统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吸力,与地面轨道两侧的...

什么是悬浮列车?
答:磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它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。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,减少了摩擦力,行走时不同于其他列车需要接触地面,...

磁悬浮列车的原理是什么?
答:而且由于摩擦阻力减小,行车速度大大提高。磁悬浮列车集计算机、微电子感应、自动控制等高新技术于一体,运行时的悬浮、启动、加速、转弯、减速、停车、下落等各环节,均已实现了自动控制,并做到准确无误,安全可靠。

悬浮列车为什么这么快
答:磁悬浮列车上装有电磁体,铁路底部则安装线圈。通电后,地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同,两者“同性相斥”,排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈,交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互...

磁悬浮列车原理是什么?
答:第二个原理就是电流的磁效应。当电流在电线或一块金属中流动时,会产生磁场。通电的线圈就成了一块磁铁。第三个原理磁铁间会彼此作用,同极性相斥,异极性相吸。磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。

浮磁列车为什么能浮起来?是什么原理?
答: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...

请问磁悬浮列车是怎么回事?
答:并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与地面无接触...