磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第一個原理是當靠近金屬的磁(ci)場改(gai)變，金屬上的電(dian)子會(hui)移(yi)動，并且產(chan)生電(dian)流(liu)。

第(di)二個(ge)原(yuan)理就(jiu)是電(dian)流(liu)的磁(ci)(ci)效應。當電(dian)流(liu)在電(dian)線(xian)(xian)或一塊金屬中流(liu)動時，會產生磁(ci)(ci)場。通電(dian)的線(xian)(xian)圈就(jiu)成(cheng)了一塊磁(ci)(ci)鐵。

磁(ci)浮的第三個原理我們(men)就再(zai)熟悉不(bu)過了，磁(ci)鐵(tie)間會彼(bi)此(ci)作用，同極(ji)性(xing)相(xiang)斥，異極(ji)性(xing)相(xiang)吸。

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現在看看磁浮是如何作用的

磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)從一(yi)塊(kuai)金(jin)屬的(de)(de)上(shang)(shang)方經過(guo)，金(jin)屬上(shang)(shang)的(de)(de)電子因(yin)(yin)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場改變而開始移(yi)(yi)(yi)動(dong) （原(yuan)理一(yi)）。電子形成(cheng)回路，所以(yi)(yi)接(jie)著也(ye)產生(sheng)了(le)本身的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場（原(yuan)理二(er)）。移(yi)(yi)(yi)動(dong)中(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)使金(jin)屬中(zhong)出現一(yi)塊(kuai)假想(xiang)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)。 這(zhe)塊(kuai)假想(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)具有方向性，因(yin)(yin)是同極(ji)性相(xiang)對(dui)，因(yin)(yin)此(ci) 會對(dui)原(yuan)有的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)產生(sheng)斥力。也(ye)就是說，如果原(yuan)有的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)是北極(ji)在(zai)(zai)下，假想(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)則(ze)是北極(ji)在(zai)(zai)上(shang)(shang)；反之(zhi)亦然。因(yin)(yin)為(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)的(de)(de)同極(ji)相(xiang)斥（原(yuan)理三），讓磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)在(zai)(zai)一(yi)塊(kuai)金(jin)屬上(shang)(shang)方移(yi)(yi)(yi)動(dong)，結果會對(dui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)中(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)產生(sheng)一(yi)股往上(shang)(shang)推動(dong)的(de)(de)力量。如果磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)移(yi)(yi)(yi)動(dong)得足夠快，這(zhe)個(ge)力量會大(da)得足以(yi)(yi)克(ke)服向下的(de)(de)重力，舉起移(yi)(yi)(yi)動(dong)中(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)。 所以(yi)(yi)當磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)移(yi)(yi)(yi)動(dong)時(shi)，會使得自己浮(fu)(fu)在(zai)(zai)金(jin)屬上(shang)(shang)方，并靠著本身電子移(yi)(yi)(yi)動(dong)產生(sheng)的(de)(de)力量保(bao)持(chi)浮(fu)(fu)力。這(zhe)個(ge)過(guo)程就是所謂(wei)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)浮(fu)(fu)，這(zhe)個(ge)原(yuan)理可以(yi)(yi)適用在(zai)(zai)列(lie)車(che)上(shang)(shang)。

下面介(jie)紹(shao)常導(dao)(dao)磁吸式（EMS）和超(chao)導(dao)(dao)磁斥式 （EDS）列車的具體運行原理(li)。

常導磁吸式(EMS) 利用(yong)裝(zhuang)在車輛兩(liang)側轉(zhuan)向架上(shang)的(de)常導電(dian)磁(ci)鐵(tie)(懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)電(dian)磁(ci)鐵(tie))和(he)(he)鋪設在線(xian)(xian)路導軌上(shang)的(de)磁(ci)鐵(tie)，在磁(ci)場(chang)作用(yong)下產生(sheng)的(de)吸引(yin)力(li)使(shi)(shi)車輛浮(fu)(fu)(fu)起，見圖2所(suo)示。車輛和(he)(he)軌面之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隙(xi)與吸引(yin)力(li)的(de)大小成(cheng)反比(bi)。為了保證(zheng)這(zhe)種懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)的(de)可(ke)靠性和(he)(he)列車運(yun)行的(de)平穩，使(shi)(shi)直線(xian)(xian)電(dian)機有較高的(de)功率(lv)，必須(xu)精(jing)確地(di)控制(zhi)電(dian)磁(ci)鐵(tie)中的(de)電(dian)流(liu)，使(shi)(shi)磁(ci)場(chang)保持(chi)(chi)穩定的(de)強度(du)和(he)(he)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)力(li)，使(shi)(shi)車體與導軌之(zhi)間(jian)保持(chi)(chi)大約10 mm的(de)間(jian)隙(xi)。通常采用(yong)測(ce)量間(jian)隙(xi)用(yong)的(de)氣隙(xi)傳感器來(lai)進行系統(tong)的(de)反饋控制(zhi)。這(zhe)種懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)方式不需要設置專用(yong)的(de)著地(di)支撐裝(zhuang)置和(he)(he)輔(fu)助的(de)著地(di)車輪，對控制(zhi)系統(tong)的(de)要求也(ye)可(ke)以稍低一些。

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(ci)，超(chao)導磁(ci)(ci)斥式就是利(li)用置(zhi)(zhi)于(yu)車(che)輛(liang)上(shang)(shang)的(de)超(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)與鋪設(she)在軌(gui)道上(shang)(shang)的(de)無(wu)源線圈之間(jian)的(de)相對運動，來產(chan)生懸(xuan)浮(fu)力將車(che)體(ti)抬起(qi)來的(de)。如圖(tu)3所示。由(you)于(yu)超(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)的(de)電阻為零(ling)，在運行中幾乎不(bu)消耗能(neng)量(liang)，而且磁(ci)(ci)場強度(du)很(hen)大(da)。在超(chao)導體(ti)和導軌(gui)之間(jian)產(chan)生的(de)強大(da)排斥力，可使車(che)輛(liang)浮(fu)起(qi)。當車(che)輛(liang)向下位移時，超(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)與懸(xuan)浮(fu)線圈的(de)間(jian)距(ju)減小電流增(zeng)大(da)， 使懸(xuan)浮(fu)力增(zeng)加，又使車(che)輛(liang)自動恢復(fu)到(dao)原(yuan)來的(de)懸(xuan)浮(fu)位置(zhi)(zhi)。這個間(jian)隙(xi)與速(su)度(du)的(de)大(da)小有關，一般到(dao)100km/h時車(che)體(ti)才能(neng)懸(xuan)浮(fu)。因(yin)此(ci)，必須在車(che)輛(liang)上(shang)(shang)裝(zhuang)設(she)機械輔(fu)助支(zhi)承(cheng)(cheng)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，如輔(fu)助支(zhi)持輪及相應的(de)彈簧支(zhi)承(cheng)(cheng)，以保證列(lie)車(che)安全(quan)可靠地著地。控制(zhi)系統應能(neng)實現起(qi)動和停車(che)的(de)精確控制(zhi)。

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，更好地保證乘客的乘坐(zuo)體驗與安全。

上(shang)海磁(ci)懸浮列(lie)車是(shi)世(shi)界上(shang)第一段投入商業運行(xing)的高(gao)速磁(ci)懸浮列(lie)車，設計最高(gao)運行(xing)速度為(wei)每小時(shi)(shi)430公里，僅次于飛機的飛行(xing)時(shi)(shi)速。

而今中國的(de)輪軌列車(che)運營速(su)度最高時(shi)(shi)速(su)為486.1公里 （2007年法國TGV試(shi)驗電氣(qi)火(huo)車(che)在專用試(shi)驗軌道上測(ce)試(shi)達到(dao)過(guo)574.8公里/小時(shi)(shi)的(de)最高速(su)度）。

上(shang)海磁(ci)懸浮列車時速430公里(li)，它(ta)是(shi)21 世(shi)(shi)紀理(li)想的(de)超級特別快車，世(shi)(shi)界各國(guo)都十分重視(shi)發展磁(ci)懸浮列車。目(mu)前，中國(guo)和日(ri)本、德國(guo)、英(ying)國(guo)、美(mei)國(guo)都在積極研(yan)究這種車。日(ri)本的(de)超導(dao)磁(ci)懸浮列車已經(jing)過載(zai)人試驗，即(ji)將進入實用階段，運行(xing)時速可達500 千(qian)米(mi)以上(shang)。

世界第(di)一(yi)條(tiao)磁(ci)懸浮列車示范運營線——上海磁(ci)懸浮列車，建(jian)成(cheng)后，從(cong)浦(pu)東龍陽路站到浦(pu)東國際機(ji)場，三十多公里(li)只需7～8分鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區別

高鐵是高速輪軌(gui)(gui)(gui)(gui)，基本所(suo)有火車都能上(shang)線運行(xing)。而磁懸浮(fu)(fu)(fu)是電磁軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)，通過電磁力把列(lie)車懸浮(fu)(fu)(fu)起(qi)來。二(er)者原(yuan)理(li)完全不同。并且，高鐵列(lie)車上(shang)不了磁懸浮(fu)(fu)(fu)的軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)，磁懸浮(fu)(fu)(fu)列(lie)車也上(shang)不了高鐵的軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)。