中國高速磁懸浮列車的工作原理

高速磁浮列車是20世紀的一項技術發明,其原理並不深奧。它是運用磁鐵"同性相斥,異性相吸"的性質,使磁鐵具有抗拒地心引力的能力,即"磁性懸浮"。科學家將"磁性懸浮"這種原理運用在鐵路運輸系統上,使列車完全脫離軌道而懸浮行駛,成為"無輪"列車,時速可達幾百公里以上。

這就是所謂的"磁浮列車"。

由於磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式,故磁浮列車也有兩種相應的形式:一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁執行系統的磁浮列車,它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上的線圈形成的磁場之間所產生的相斥力,使車體懸浮執行的鐵路;另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力執行系統的磁浮列車,它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁鐵,在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板,控制電磁鐵的電流,使電磁鐵和導軌間保持10毫米(正負誤差2毫米)的間隙,並使導軌鋼板的吸引力與車輛的重力平衡,從而使車體懸浮於車道的導軌面上執行。

自20上世紀60年代以來,以德國和日本為代表,對常導和超導兩種模式,進行了深入的研究和試驗。日本的超導系統,已建成山梨縣18。4公里試驗線(雙線),最高時速曾達552公里/小時。德國的常導系統,先後研製了TR01型至TR08型車輛。1987年,建成埃姆斯蘭試驗線31。

5公里,最高執行速度達450公里/小時,執行里程累計已超過60萬公里。

上海磁浮列車示範線採用的是德國技術,列車執行時,與軌道完全不接觸。它沒有輪子和傳動機構,列車的懸浮,導從驅動和制動都是利用電磁力來實現的。懸浮電磁鐵將車輛往上吸住線路;導向電磁鐵保證列車沿線路兩側的定位。

電磁控制系統保證磁浮列車與軌道間約10mm的間隙,列車透過長定子同步直線電機來驅動和制動,直線電機的原理可以從旋轉電機引申出來,即將旋轉電機定子剖開再展直,安裝線上路兩側的下面,直線電機定子線圈中的電流產生一個運動磁場。在這個運動磁場的作用下,磁浮列車往前運執行。

在實際運營中,轉彎,路障成了關乎安全的重大問題。整條上海磁浮線路需要轉彎的地方有三處,其中設計的最大轉彎曲線半徑達到8000米,用肉眼看幾乎是一條直線,因此在轉彎中乘客沒有絲毫的不適,最小半徑也達到1300米,即使是高速行駛中的轉彎,乘客也同樣感覺平穩舒適。

在磁浮軌道全線兩邊50米範圍內,還裝有目前國際上最先進的隔離裝置,人為在軌道上製造障礙幾無可能。同時,為了防止磁懸浮列車高速執行時對行駛在高架道路上的機動車產生影響,將在高架道路的內側欄杆處安裝防眩板。

由於磁浮列車在行駛中是處於不接觸軌道的懸浮狀態,列車在起動和停止行駛的一剎那,乘客會感覺到車身有些許提升與下降。

不過,乘客大可不必為此擔心,因為精心製造的磁浮線路軌道梁確保了列車下落時的安全"軟著陸"。軌道梁既是承載列車的承重結構,又是浮起列車執行的導向結構,製造精度極高,梁體的最終測試與調整均是在恆溫車間進行的,正因此,它能確保列車在浮,落狀態下乘客的安全。

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