磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第一個原理(li)是當靠近金(jin)屬的磁場改(gai)變，金(jin)屬上的電(dian)子會移(yi)動，并且產生電(dian)流。

第二個(ge)原(yuan)理就(jiu)是電流(liu)的磁(ci)效應。當電流(liu)在電線或(huo)一(yi)塊(kuai)金屬中(zhong)流(liu)動時，會產生(sheng)磁(ci)場。通電的線圈就(jiu)成了一(yi)塊(kuai)磁(ci)鐵。

磁浮的第三個原理我(wo)們就再熟悉不(bu)過了，磁鐵間會彼此作(zuo)用(yong)，同極性相斥，異極性相吸(xi)。

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現在看看磁浮是如何作用的

磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)從一塊(kuai)(kuai)金屬的(de)(de)(de)上(shang)方經過(guo)，金屬上(shang)的(de)(de)(de)電子因磁(ci)(ci)場改變而開始移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong) （原理(li)一）。電子形成回路，所(suo)以接(jie)著也產(chan)生了本身的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場（原理(li)二）。移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)中的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)使(shi)金屬中出現一塊(kuai)(kuai)假(jia)(jia)想的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 這(zhe)塊(kuai)(kuai)假(jia)(jia)想磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)具有(you)方向性，因是同(tong)極性相對(dui)，因此 會(hui)對(dui)原有(you)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產(chan)生斥(chi)力。也就是說，如(ru)果原有(you)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)是北極在(zai)(zai)下，假(jia)(jia)想磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)則是北極在(zai)(zai)上(shang)；反之亦然。因為磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)同(tong)極相斥(chi)（原理(li)三），讓磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)(zai)一塊(kuai)(kuai)金屬上(shang)方移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)，結果會(hui)對(dui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)中的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產(chan)生一股(gu)往上(shang)推動(dong)(dong)的(de)(de)(de)力量(liang)。如(ru)果磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)得(de)足夠(gou)快，這(zhe)個力量(liang)會(hui)大得(de)足以克(ke)服向下的(de)(de)(de)重力，舉起移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)中的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 所(suo)以當(dang)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)時，會(hui)使(shi)得(de)自己浮(fu)在(zai)(zai)金屬上(shang)方，并靠著本身電子移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)產(chan)生的(de)(de)(de)力量(liang)保持浮(fu)力。這(zhe)個過(guo)程就是所(suo)謂的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)浮(fu)，這(zhe)個原理(li)可以適用在(zai)(zai)列車上(shang)。

下面介(jie)紹常導磁吸(xi)式(shi)（EMS）和超導磁斥式(shi) （EDS）列(lie)車的具體運行原理。

常導磁吸式(EMS) 利用(yong)裝在(zai)車輛兩側轉向架上(shang)的(de)(de)常導電磁鐵(懸浮(fu)電磁鐵)和(he)(he)鋪設在(zai)線路導軌上(shang)的(de)(de)磁鐵，在(zai)磁場作(zuo)用(yong)下產生的(de)(de)吸引(yin)力(li)使車輛浮(fu)起，見圖2所(suo)示。車輛和(he)(he)軌面之(zhi)(zhi)間的(de)(de)間隙(xi)與吸引(yin)力(li)的(de)(de)大小成反比(bi)。為了保(bao)(bao)證這(zhe)種(zhong)懸浮(fu)的(de)(de)可(ke)靠性和(he)(he)列車運(yun)行(xing)的(de)(de)平穩(wen)，使直線電機有較高(gao)的(de)(de)功率(lv)，必須(xu)精(jing)確(que)地(di)(di)控制電磁鐵中的(de)(de)電流，使磁場保(bao)(bao)持穩(wen)定(ding)的(de)(de)強度和(he)(he)懸浮(fu)力(li)，使車體與導軌之(zhi)(zhi)間保(bao)(bao)持大約10 mm的(de)(de)間隙(xi)。通常采用(yong)測量間隙(xi)用(yong)的(de)(de)氣隙(xi)傳感器來進行(xing)系統(tong)(tong)的(de)(de)反饋(kui)控制。這(zhe)種(zhong)懸浮(fu)方式不需要(yao)設置(zhi)專用(yong)的(de)(de)著(zhu)地(di)(di)支撐裝置(zhi)和(he)(he)輔助的(de)(de)著(zhu)地(di)(di)車輪，對控制系統(tong)(tong)的(de)(de)要(yao)求也可(ke)以稍(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。因此(ci)，超(chao)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)斥式就是利用置于車輛(liang)上(shang)的(de)超(chao)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)體與鋪設在(zai)(zai)(zai)軌(gui)道上(shang)的(de)無(wu)源線圈之間的(de)相對運(yun)動(dong)，來產生(sheng)懸(xuan)(xuan)浮力將(jiang)車體抬(tai)起來的(de)。如圖3所示。由于超(chao)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)體的(de)電阻為零(ling)，在(zai)(zai)(zai)運(yun)行中幾(ji)乎不消(xiao)耗能(neng)量(liang)，而且(qie)磁(ci)(ci)場強(qiang)(qiang)度很(hen)大(da)。在(zai)(zai)(zai)超(chao)導(dao)(dao)體和(he)(he)導(dao)(dao)軌(gui)之間產生(sheng)的(de)強(qiang)(qiang)大(da)排斥力，可(ke)使車輛(liang)浮起。當車輛(liang)向下位移時，超(chao)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)體與懸(xuan)(xuan)浮線圈的(de)間距減(jian)小電流增大(da)， 使懸(xuan)(xuan)浮力增加，又使車輛(liang)自動(dong)恢復(fu)到原來的(de)懸(xuan)(xuan)浮位置。這(zhe)個間隙與速(su)度的(de)大(da)小有(you)關，一(yi)般到100km/h時車體才能(neng)懸(xuan)(xuan)浮。因此(ci)，必須在(zai)(zai)(zai)車輛(liang)上(shang)裝(zhuang)設機械(xie)輔(fu)助(zhu)支(zhi)承裝(zhuang)置，如輔(fu)助(zhu)支(zhi)持(chi)輪及(ji)相應的(de)彈(dan)簧(huang)支(zhi)承，以保證列車安全可(ke)靠地著地。控制(zhi)系統應能(neng)實現起動(dong)和(he)(he)停(ting)車的(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(cheng)客的乘(cheng)坐(zuo)體驗與安全。

上海磁(ci)懸浮列車(che)(che)是(shi)世界(jie)上第一段投入商業運(yun)行的高速磁(ci)懸浮列車(che)(che)，設(she)計最高運(yun)行速度(du)為每小時430公里，僅次于飛(fei)機的飛(fei)行時速。

而今中(zhong)國(guo)的輪軌(gui)列(lie)車運(yun)營速度(du)最高(gao)時速為486.1公里(li) （2007年法國(guo)TGV試(shi)驗(yan)電(dian)氣火車在專(zhuan)用試(shi)驗(yan)軌(gui)道上測試(shi)達到過574.8公里(li)/小時的最高(gao)速度(du)）。

上(shang)海磁(ci)懸浮(fu)列(lie)車時速(su)430公里，它(ta)是21 世(shi)紀(ji)理想(xiang)的超級特別快車，世(shi)界各國都(dou)十分重視(shi)發(fa)展磁(ci)懸浮(fu)列(lie)車。目前，中國和(he)日本、德(de)國、英國、美(mei)國都(dou)在積極(ji)研究這種車。日本的超導磁(ci)懸浮(fu)列(lie)車已經過載人試驗，即將(jiang)進入實用(yong)階段，運(yun)行時速(su)可達500 千米以上(shang)。

世界第一條磁懸(xuan)浮列(lie)車示范運營線——上海磁懸(xuan)浮列(lie)車，建成后，從浦東龍陽路站到(dao)浦東國際機場，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)(gao)鐵(tie)是高(gao)(gao)速輪軌(gui)，基(ji)本所有火車(che)(che)都能上(shang)線(xian)運(yun)行(xing)。而磁(ci)懸浮(fu)是電磁(ci)軌(gui)道，通過(guo)電磁(ci)力(li)把列(lie)車(che)(che)懸浮(fu)起來。二(er)者原理完全不(bu)(bu)同。并且，高(gao)(gao)鐵(tie)列(lie)車(che)(che)上(shang)不(bu)(bu)了磁(ci)懸浮(fu)的軌(gui)道，磁(ci)懸浮(fu)列(lie)車(che)(che)也上(shang)不(bu)(bu)了高(gao)(gao)鐵(tie)的軌(gui)道。