磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第(di)一個原(yuan)理是(shi)當靠近金(jin)屬的(de)磁場(chang)改(gai)變，金(jin)屬上的(de)電子會移動，并且產生電流。

第二個原(yuan)理就是(shi)電(dian)流的磁(ci)(ci)效應。當電(dian)流在電(dian)線或一(yi)塊金(jin)屬中流動時(shi)，會產生(sheng)磁(ci)(ci)場。通電(dian)的線圈(quan)就成了一(yi)塊磁(ci)(ci)鐵。

磁(ci)(ci)浮的第(di)三(san)個原理我們就再熟悉不(bu)過了(le)，磁(ci)(ci)鐵(tie)間會彼此(ci)作用，同極性相(xiang)斥(chi)，異極性相(xiang)吸。

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現在看看磁浮是如何作用的

磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)從(cong)一(yi)塊金屬的(de)上(shang)(shang)方經過(guo)，金屬上(shang)(shang)的(de)電子因(yin)磁(ci)場改(gai)變(bian)而開始移(yi)(yi)動(dong) （原(yuan)(yuan)理(li)一(yi)）。電子形成回路，所(suo)(suo)以接著也產生了本身(shen)的(de)磁(ci)場（原(yuan)(yuan)理(li)二(er)）。移(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)使(shi)(shi)金屬中(zhong)(zhong)出現一(yi)塊假想的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 這(zhe)塊假想磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)具有方向(xiang)性(xing)，因(yin)是(shi)(shi)同極性(xing)相(xiang)對，因(yin)此 會(hui)對原(yuan)(yuan)有的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產生斥力(li)。也就是(shi)(shi)說，如(ru)果原(yuan)(yuan)有的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)北極在下，假想磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)則(ze)是(shi)(shi)北極在上(shang)(shang)；反之亦然。因(yin)為磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)同極相(xiang)斥（原(yuan)(yuan)理(li)三(san)），讓磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)在一(yi)塊金屬上(shang)(shang)方移(yi)(yi)動(dong)，結果會(hui)對移(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產生一(yi)股(gu)往上(shang)(shang)推動(dong)的(de)力(li)量(liang)。如(ru)果磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移(yi)(yi)動(dong)得(de)(de)足夠快，這(zhe)個力(li)量(liang)會(hui)大得(de)(de)足以克(ke)服向(xiang)下的(de)重力(li)，舉(ju)起移(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 所(suo)(suo)以當磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移(yi)(yi)動(dong)時，會(hui)使(shi)(shi)得(de)(de)自(zi)己浮在金屬上(shang)(shang)方，并靠著本身(shen)電子移(yi)(yi)動(dong)產生的(de)力(li)量(liang)保持浮力(li)。這(zhe)個過(guo)程就是(shi)(shi)所(suo)(suo)謂的(de)磁(ci)浮，這(zhe)個原(yuan)(yuan)理(li)可(ke)以適(shi)用(yong)在列車上(shang)(shang)。

下面介紹常導(dao)磁吸式（EMS）和超導(dao)磁斥(chi)式 （EDS）列車的(de)具體運行原(yuan)理。

常導磁吸式(EMS) 利用(yong)裝在車(che)輛(liang)(liang)兩(liang)側(ce)轉向(xiang)架上(shang)的(de)常導電(dian)磁鐵(懸浮(fu)電(dian)磁鐵)和鋪設在線路導軌(gui)上(shang)的(de)磁鐵，在磁場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia)產生(sheng)的(de)吸引力使(shi)(shi)(shi)車(che)輛(liang)(liang)浮(fu)起，見圖2所示(shi)。車(che)輛(liang)(liang)和軌(gui)面之間的(de)間隙與吸引力的(de)大(da)小成反(fan)比。為了(le)保(bao)證這(zhe)種(zhong)懸浮(fu)的(de)可(ke)靠性和列車(che)運行的(de)平穩，使(shi)(shi)(shi)直線電(dian)機有較高的(de)功率，必(bi)須精(jing)確地(di)控(kong)制電(dian)磁鐵中的(de)電(dian)流，使(shi)(shi)(shi)磁場(chang)保(bao)持穩定的(de)強度和懸浮(fu)力，使(shi)(shi)(shi)車(che)體與導軌(gui)之間保(bao)持大(da)約(yue)10 mm的(de)間隙。通常采用(yong)測量(liang)間隙用(yong)的(de)氣(qi)隙傳(chuan)感器來(lai)進行系統(tong)的(de)反(fan)饋控(kong)制。這(zhe)種(zhong)懸浮(fu)方式不(bu)需(xu)要設置(zhi)專用(yong)的(de)著地(di)支撐裝置(zhi)和輔助的(de)著地(di)車(che)輪，對控(kong)制系統(tong)的(de)要求也(ye)可(ke)以(yi)稍(shao)低一些。

超導磁斥式(EDS) 此種形式在車輛底部安裝超導磁體（放在液態氦儲存槽內），在軌道兩側鋪設一系列鋁環線圈。列車運行時，給車上線圈(超導磁體)通電流，產生強磁場，地上線圈(鋁環)與之相切與車輛上超導磁體的磁場方向相反，兩個磁場產生排斥力。當排斥力大于車輛重量時，車輛就浮起來。因(yin)此，超(chao)(chao)導磁(ci)(ci)斥式就是利用置于(yu)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)上的(de)(de)超(chao)(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)與鋪設在軌道上的(de)(de)無源線(xian)圈(quan)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)相對運動(dong)(dong)，來產生懸(xuan)浮(fu)力(li)(li)將車(che)(che)(che)(che)體(ti)抬起來的(de)(de)。如(ru)圖3所示(shi)。由(you)于(yu)超(chao)(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)的(de)(de)電阻(zu)為零(ling)，在運行中幾乎(hu)不消耗(hao)能(neng)量(liang)，而且磁(ci)(ci)場強度很大(da)。在超(chao)(chao)導體(ti)和(he)導軌之(zhi)間(jian)(jian)產生的(de)(de)強大(da)排斥力(li)(li)，可(ke)使車(che)(che)(che)(che)輛(liang)浮(fu)起。當(dang)車(che)(che)(che)(che)輛(liang)向下(xia)位移時，超(chao)(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)與懸(xuan)浮(fu)線(xian)圈(quan)的(de)(de)間(jian)(jian)距減小電流增大(da)， 使懸(xuan)浮(fu)力(li)(li)增加，又(you)使車(che)(che)(che)(che)輛(liang)自動(dong)(dong)恢復到(dao)原來的(de)(de)懸(xuan)浮(fu)位置。這個間(jian)(jian)隙與速度的(de)(de)大(da)小有關，一(yi)般到(dao)100km/h時車(che)(che)(che)(che)體(ti)才能(neng)懸(xuan)浮(fu)。因(yin)此，必(bi)須在車(che)(che)(che)(che)輛(liang)上裝設機(ji)械輔(fu)助支(zhi)(zhi)承(cheng)裝置，如(ru)輔(fu)助支(zhi)(zhi)持輪及相應的(de)(de)彈簧支(zhi)(zhi)承(cheng)，以保證列車(che)(che)(che)(che)安(an)全可(ke)靠地(di)著地(di)。控制系統應能(neng)實(shi)現起動(dong)(dong)和(he)停車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)精確控制。

磁懸浮列車運行時速（以上海磁懸浮列車為例）

上海磁懸浮列車運營速度430公里/小時，部分時段運營速度300公里/小時，轉彎處曲線半徑達8000米，肉眼觀察幾乎是一條直線，最小的曲線半徑也達1500米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內裝有目前國際上最先進的隔離裝置。磁懸浮列車的車窗是透光率較高的高質量玻璃，更好地保(bao)證(zheng)乘客的乘坐體驗與安全(quan)。

上海磁(ci)懸浮(fu)列(lie)車是世(shi)界上第(di)一段投(tou)入商業運行的高速(su)磁(ci)懸浮(fu)列(lie)車，設計最高運行速(su)度為每小時430公里，僅次于飛(fei)機的飛(fei)行時速(su)。

而今中國的輪軌列車運(yun)營速度最(zui)(zui)高時速為486.1公(gong)里(li) （2007年法國TGV試(shi)驗電氣火(huo)車在專用試(shi)驗軌道上(shang)測試(shi)達到過574.8公(gong)里(li)/小時的最(zui)(zui)高速度）。

上(shang)海磁(ci)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)列(lie)車(che)時速430公里，它是21 世紀(ji)理想的超級特別快車(che)，世界(jie)各國(guo)都(dou)十分重視發展磁(ci)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)列(lie)車(che)。目(mu)前，中國(guo)和(he)日本、德國(guo)、英國(guo)、美國(guo)都(dou)在積(ji)極研究這種車(che)。日本的超導磁(ci)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)列(lie)車(che)已經過載人試驗，即將進(jin)入實用(yong)階段，運行時速可達500 千(qian)米以上(shang)。

世界第(di)一條磁(ci)懸浮列(lie)車示范運營線——上海(hai)磁(ci)懸浮列(lie)車，建(jian)成后，從浦東龍陽路站到浦東國(guo)際機場，三十多公里(li)只需7～8分鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區別

高鐵(tie)是高速輪軌(gui)，基(ji)本所有火車(che)都(dou)能上線運行。而磁懸浮(fu)是電磁軌(gui)道，通過電磁力(li)把(ba)列車(che)懸浮(fu)起來。二者(zhe)原理完全不(bu)同。并且，高鐵(tie)列車(che)上不(bu)了(le)磁懸浮(fu)的軌(gui)道，磁懸浮(fu)列車(che)也上不(bu)了(le)高鐵(tie)的軌(gui)道。