磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第(di)一(yi)個原(yuan)理是當靠近金(jin)(jin)屬的(de)磁場改(gai)變，金(jin)(jin)屬上的(de)電子會移動，并(bing)且(qie)產(chan)生電流。

第二(er)個原理就是電(dian)流的磁(ci)效應(ying)。當(dang)電(dian)流在電(dian)線(xian)或一(yi)塊金(jin)屬中流動時，會產生磁(ci)場(chang)。通(tong)電(dian)的線(xian)圈就成了一(yi)塊磁(ci)鐵。

磁(ci)浮的第三個原理我們就再熟悉(xi)不過了，磁(ci)鐵間會彼此作(zuo)用，同極性相(xiang)斥，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)從一(yi)塊金屬(shu)的(de)上(shang)方經過，金屬(shu)上(shang)的(de)電(dian)(dian)子因磁(ci)場(chang)改變而開(kai)始移(yi)(yi)動(dong) （原(yuan)理(li)一(yi)）。電(dian)(dian)子形成回路，所(suo)以(yi)(yi)接著也產(chan)(chan)生(sheng)了本(ben)身的(de)磁(ci)場(chang)（原(yuan)理(li)二）。移(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)使金屬(shu)中(zhong)(zhong)出現一(yi)塊假想的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)。 這塊假想磁(ci)鐵(tie)(tie)具有(you)方向(xiang)性，因是(shi)(shi)(shi)同極性相(xiang)對(dui)，因此 會(hui)對(dui)原(yuan)有(you)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)產(chan)(chan)生(sheng)斥力(li)(li)。也就是(shi)(shi)(shi)說，如果(guo)原(yuan)有(you)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)是(shi)(shi)(shi)北極在(zai)(zai)下，假想磁(ci)鐵(tie)(tie)則是(shi)(shi)(shi)北極在(zai)(zai)上(shang)；反(fan)之(zhi)亦然。因為(wei)磁(ci)鐵(tie)(tie)的(de)同極相(xiang)斥（原(yuan)理(li)三），讓磁(ci)鐵(tie)(tie)在(zai)(zai)一(yi)塊金屬(shu)上(shang)方移(yi)(yi)動(dong)，結果(guo)會(hui)對(dui)移(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)產(chan)(chan)生(sheng)一(yi)股往上(shang)推動(dong)的(de)力(li)(li)量(liang)(liang)。如果(guo)磁(ci)鐵(tie)(tie)移(yi)(yi)動(dong)得(de)足夠快，這個力(li)(li)量(liang)(liang)會(hui)大得(de)足以(yi)(yi)克(ke)服向(xiang)下的(de)重力(li)(li)，舉起(qi)移(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)。 所(suo)以(yi)(yi)當(dang)磁(ci)鐵(tie)(tie)移(yi)(yi)動(dong)時，會(hui)使得(de)自己(ji)浮(fu)在(zai)(zai)金屬(shu)上(shang)方，并靠(kao)著本(ben)身電(dian)(dian)子移(yi)(yi)動(dong)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)力(li)(li)量(liang)(liang)保持浮(fu)力(li)(li)。這個過程就是(shi)(shi)(shi)所(suo)謂的(de)磁(ci)浮(fu)，這個原(yuan)理(li)可以(yi)(yi)適(shi)用在(zai)(zai)列車上(shang)。

下(xia)面介紹(shao)常導(dao)磁(ci)吸式（EMS）和超導(dao)磁(ci)斥式 （EDS）列車的(de)具體運行原(yuan)理(li)。

常導磁吸式(EMS) 利用裝在車(che)(che)輛兩(liang)側轉(zhuan)向架上的(de)(de)(de)(de)常導(dao)(dao)電磁鐵(tie)(懸浮(fu)電磁鐵(tie))和鋪設在線(xian)(xian)路(lu)導(dao)(dao)軌上的(de)(de)(de)(de)磁鐵(tie)，在磁場(chang)作用下產生的(de)(de)(de)(de)吸(xi)引力使車(che)(che)輛浮(fu)起，見圖2所示(shi)。車(che)(che)輛和軌面之間的(de)(de)(de)(de)間隙(xi)(xi)與吸(xi)引力的(de)(de)(de)(de)大小成反比。為(wei)了保證這(zhe)種懸浮(fu)的(de)(de)(de)(de)可靠性和列車(che)(che)運行的(de)(de)(de)(de)平(ping)穩，使直線(xian)(xian)電機有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)功率，必須精確地控制電磁鐵(tie)中的(de)(de)(de)(de)電流，使磁場(chang)保持(chi)穩定的(de)(de)(de)(de)強度和懸浮(fu)力，使車(che)(che)體與導(dao)(dao)軌之間保持(chi)大約10 mm的(de)(de)(de)(de)間隙(xi)(xi)。通常采用測(ce)量間隙(xi)(xi)用的(de)(de)(de)(de)氣(qi)隙(xi)(xi)傳(chuan)感器來進行系統(tong)的(de)(de)(de)(de)反饋控制。這(zhe)種懸浮(fu)方式(shi)不需要(yao)設置(zhi)專用的(de)(de)(de)(de)著地支撐裝置(zhi)和輔助的(de)(de)(de)(de)著地車(che)(che)輪，對(dui)控制系統(tong)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)也可以稍低一些。

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，超導磁(ci)斥式就是(shi)利用(yong)置于車(che)(che)輛(liang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)超導磁(ci)體與鋪(pu)設在(zai)軌(gui)道(dao)上(shang)的(de)(de)(de)(de)無源線圈之間的(de)(de)(de)(de)相對運動，來(lai)產(chan)生懸(xuan)浮力(li)將車(che)(che)體抬起來(lai)的(de)(de)(de)(de)。如(ru)圖(tu)3所示(shi)。由于超導磁(ci)體的(de)(de)(de)(de)電(dian)阻為零，在(zai)運行中(zhong)幾乎不消耗能(neng)量，而且磁(ci)場強(qiang)度很大。在(zai)超導體和(he)導軌(gui)之間產(chan)生的(de)(de)(de)(de)強(qiang)大排斥力(li)，可使(shi)車(che)(che)輛(liang)浮起。當(dang)車(che)(che)輛(liang)向下位移(yi)時(shi)(shi)，超導磁(ci)體與懸(xuan)浮線圈的(de)(de)(de)(de)間距減小電(dian)流增大， 使(shi)懸(xuan)浮力(li)增加，又使(shi)車(che)(che)輛(liang)自動恢復到原來(lai)的(de)(de)(de)(de)懸(xuan)浮位置。這個間隙與速度的(de)(de)(de)(de)大小有關(guan)，一(yi)般(ban)到100km/h時(shi)(shi)車(che)(che)體才能(neng)懸(xuan)浮。因(yin)此，必須在(zai)車(che)(che)輛(liang)上(shang)裝設機械輔(fu)助支承裝置，如(ru)輔(fu)助支持輪及相應(ying)的(de)(de)(de)(de)彈簧支承，以保證列車(che)(che)安(an)全可靠(kao)地著(zhu)地。控制系(xi)統應(ying)能(neng)實現起動和(he)停車(che)(che)的(de)(de)(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)證乘客的(de)乘坐(zuo)體驗與安全。

上海磁懸浮列車是世界上第一段投入商業(ye)運(yun)行(xing)(xing)的高(gao)(gao)速磁懸浮列車，設計最高(gao)(gao)運(yun)行(xing)(xing)速度為每小時(shi)430公里，僅次于飛機的飛行(xing)(xing)時(shi)速。

而今中國(guo)的(de)輪軌列車運營速(su)度(du)最(zui)高時速(su)為486.1公(gong)里 （2007年法國(guo)TGV試驗(yan)電氣火車在專用試驗(yan)軌道上測試達到過574.8公(gong)里/小時的(de)最(zui)高速(su)度(du)）。

上海(hai)磁(ci)懸(xuan)浮列車(che)(che)時(shi)(shi)速430公(gong)里，它是21 世(shi)紀理(li)想的(de)超級特(te)別快車(che)(che)，世(shi)界各國(guo)都十分(fen)重視發(fa)展磁(ci)懸(xuan)浮列車(che)(che)。目前，中國(guo)和日本、德國(guo)、英國(guo)、美國(guo)都在積極研(yan)究這種(zhong)車(che)(che)。日本的(de)超導(dao)磁(ci)懸(xuan)浮列車(che)(che)已經(jing)過載人試驗，即將進入實(shi)用階段，運(yun)行時(shi)(shi)速可達500 千米以上。

世(shi)界第一條磁(ci)懸浮列車示范(fan)運營線——上海磁(ci)懸浮列車，建成(cheng)后，從浦(pu)東(dong)龍(long)陽(yang)路站到浦(pu)東(dong)國際(ji)機場(chang)，三十多公(gong)里只需7～8分鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區別

高(gao)鐵(tie)(tie)是高(gao)速輪軌(gui)(gui)(gui)，基本所(suo)有火車都能上線運行(xing)。而磁(ci)懸浮是電磁(ci)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)，通過(guo)電磁(ci)力(li)把列車懸浮起來。二(er)者原理(li)完全不同(tong)。并且，高(gao)鐵(tie)(tie)列車上不了磁(ci)懸浮的軌(gui)(gui)(gui)道(dao)，磁(ci)懸浮列車也上不了高(gao)鐵(tie)(tie)的軌(gui)(gui)(gui)道(dao)。