磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第一個原理是(shi)當靠近金屬的(de)磁場改變(bian)，金屬上的(de)電(dian)子會移動，并且產生電(dian)流。

第二個原理就是電(dian)流(liu)(liu)的磁效應。當(dang)電(dian)流(liu)(liu)在電(dian)線或一(yi)塊(kuai)金屬中流(liu)(liu)動(dong)時，會產生磁場。通電(dian)的線圈(quan)就成了(le)一(yi)塊(kuai)磁鐵。

磁(ci)浮的第三個原理我們就再熟悉不過了，磁(ci)鐵間會彼此作用，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)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)從一(yi)(yi)塊金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)方(fang)經過，金(jin)屬(shu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)電子因磁(ci)(ci)(ci)(ci)場改變(bian)而開始移動(dong) （原(yuan)理一(yi)(yi)）。電子形成(cheng)回(hui)路，所以接著(zhu)也產(chan)生(sheng)了本身的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場（原(yuan)理二）。移動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)使(shi)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)出現一(yi)(yi)塊假(jia)想的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 這塊假(jia)想磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)具有方(fang)向性(xing)，因是(shi)同極(ji)性(xing)相對，因此 會對原(yuan)有的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產(chan)生(sheng)斥力(li)(li)。也就(jiu)是(shi)說，如果原(yuan)有的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)是(shi)北極(ji)在(zai)下(xia)，假(jia)想磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)則是(shi)北極(ji)在(zai)上(shang)；反之亦然。因為(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)同極(ji)相斥（原(yuan)理三），讓磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)一(yi)(yi)塊金(jin)屬(shu)上(shang)方(fang)移動(dong)，結果會對移動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)股往上(shang)推動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)。如果磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移動(dong)得足夠快，這個(ge)(ge)力(li)(li)量(liang)會大得足以克服(fu)向下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)重力(li)(li)，舉起移動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 所以當磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移動(dong)時，會使(shi)得自己浮在(zai)金(jin)屬(shu)上(shang)方(fang)，并靠(kao)著(zhu)本身電子移動(dong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)保(bao)持浮力(li)(li)。這個(ge)(ge)過程就(jiu)是(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)浮，這個(ge)(ge)原(yuan)理可以適用(yong)在(zai)列車上(shang)。

下(xia)面介紹(shao)常(chang)導磁(ci)吸式(shi)（EMS）和超(chao)導磁(ci)斥(chi)式(shi) （EDS）列車的(de)具體(ti)運行(xing)原理。

常導磁吸式(EMS) 利用裝(zhuang)在(zai)車輛兩(liang)側轉(zhuan)向(xiang)架(jia)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)導電(dian)(dian)(dian)磁鐵(懸(xuan)浮(fu)電(dian)(dian)(dian)磁鐵)和鋪設(she)在(zai)線路導軌上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁鐵，在(zai)磁場(chang)作(zuo)用下產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸引力使(shi)車輛浮(fu)起，見圖2所示。車輛和軌面之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隙(xi)(xi)與(yu)吸引力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)成反比。為了保證這種懸(xuan)浮(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可靠(kao)性和列(lie)車運行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平穩，使(shi)直線電(dian)(dian)(dian)機有較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)功率，必須精確地(di)控(kong)制電(dian)(dian)(dian)磁鐵中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)，使(shi)磁場(chang)保持穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度和懸(xuan)浮(fu)力，使(shi)車體(ti)與(yu)導軌之間保持大約10 mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隙(xi)(xi)。通常(chang)采用測量間隙(xi)(xi)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣隙(xi)(xi)傳感器來進行(xing)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反饋控(kong)制。這種懸(xuan)浮(fu)方式不需要(yao)設(she)置專用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)地(di)支撐(cheng)裝(zhuang)置和輔(fu)助的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)地(di)車輪，對控(kong)制系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)也(ye)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(ci)，超(chao)(chao)(chao)(chao)導磁(ci)(ci)斥式(shi)就是利用(yong)置(zhi)于車(che)輛(liang)上(shang)的超(chao)(chao)(chao)(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)與鋪設在軌(gui)道上(shang)的無源線(xian)圈之間的相對運(yun)動(dong)(dong)，來產(chan)生懸(xuan)浮(fu)力(li)將(jiang)車(che)體(ti)抬起(qi)來的。如(ru)圖3所示。由于超(chao)(chao)(chao)(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)的電阻為(wei)零，在運(yun)行中(zhong)幾(ji)乎不消耗能(neng)(neng)(neng)量，而(er)且(qie)磁(ci)(ci)場強(qiang)度很大(da)。在超(chao)(chao)(chao)(chao)導體(ti)和導軌(gui)之間產(chan)生的強(qiang)大(da)排斥力(li)，可使(shi)(shi)車(che)輛(liang)浮(fu)起(qi)。當車(che)輛(liang)向下位移時(shi)，超(chao)(chao)(chao)(chao)導磁(ci)(ci)體(ti)與懸(xuan)浮(fu)線(xian)圈的間距減小電流增(zeng)(zeng)大(da)， 使(shi)(shi)懸(xuan)浮(fu)力(li)增(zeng)(zeng)加，又(you)使(shi)(shi)車(che)輛(liang)自動(dong)(dong)恢復(fu)到(dao)原來的懸(xuan)浮(fu)位置(zhi)。這(zhe)個(ge)間隙與速(su)度的大(da)小有關，一般到(dao)100km/h時(shi)車(che)體(ti)才能(neng)(neng)(neng)懸(xuan)浮(fu)。因(yin)此(ci)，必須在車(che)輛(liang)上(shang)裝設機(ji)械輔助支承裝置(zhi)，如(ru)輔助支持輪及相應(ying)的彈簧支承，以保證列車(che)安(an)全可靠地著地。控制(zhi)系統應(ying)能(neng)(neng)(neng)實現起(qi)動(dong)(dong)和停車(che)的精確控制(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(bao)證乘(cheng)客的乘(cheng)坐體驗與(yu)安全(quan)。

上海(hai)磁懸(xuan)浮(fu)列(lie)車是世界上第(di)一段(duan)投入商(shang)業(ye)運行(xing)(xing)的(de)高速磁懸(xuan)浮(fu)列(lie)車，設計(ji)最高運行(xing)(xing)速度(du)為每小(xiao)時430公里，僅次于(yu)飛機的(de)飛行(xing)(xing)時速。

而今中國(guo)的輪軌列車(che)運營速度最高時(shi)速為486.1公(gong)里(li) （2007年法國(guo)TGV試(shi)驗電(dian)氣(qi)火車(che)在專用試(shi)驗軌道(dao)上測試(shi)達(da)到過574.8公(gong)里(li)/小時(shi)的最高速度）。

上海(hai)磁懸浮列(lie)(lie)車(che)時速(su)430公(gong)里(li)，它(ta)是21 世(shi)紀(ji)理想的超級特別快車(che)，世(shi)界各國(guo)都十分重視發(fa)展磁懸浮列(lie)(lie)車(che)。目前，中國(guo)和日本、德國(guo)、英國(guo)、美國(guo)都在(zai)積極(ji)研究這種車(che)。日本的超導磁懸浮列(lie)(lie)車(che)已(yi)經過(guo)載(zai)人(ren)試驗(yan)，即將(jiang)進入實用階段(duan)，運行(xing)時速(su)可(ke)達500 千米(mi)以上。

世界第一條磁(ci)懸浮列車示范運營線——上(shang)海磁(ci)懸浮列車，建成(cheng)后，從(cong)浦東龍陽路站到浦東國際機場，三十多(duo)公(gong)里(li)只需7～8分(fen)鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區別

高(gao)鐵是高(gao)速輪軌，基(ji)本所(suo)有火(huo)車(che)(che)都能上線運行。而(er)磁(ci)(ci)懸(xuan)浮是電(dian)磁(ci)(ci)軌道，通過電(dian)磁(ci)(ci)力(li)把列(lie)(lie)車(che)(che)懸(xuan)浮起(qi)來。二(er)者原理完全不(bu)同。并且(qie)，高(gao)鐵列(lie)(lie)車(che)(che)上不(bu)了磁(ci)(ci)懸(xuan)浮的(de)軌道，磁(ci)(ci)懸(xuan)浮列(lie)(lie)車(che)(che)也上不(bu)了高(gao)鐵的(de)軌道。