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(shu)的磁(ci)場改(gai)變，金屬(shu)上(shang)的電子會移動，并且產生電流。

第二個原理就(jiu)是電流(liu)的磁(ci)(ci)效應。當(dang)電流(liu)在電線或(huo)一塊金屬中流(liu)動時(shi)，會產(chan)生磁(ci)(ci)場。通電的線圈就(jiu)成了一塊磁(ci)(ci)鐵。

磁(ci)浮(fu)的第三個原理我們就再熟悉(xi)不過(guo)了，磁(ci)鐵間(jian)會彼此作用，同極性相斥，異極性相吸。

該圖片由注冊用戶"八度空間"提供，版權聲明反饋

現在看看磁浮是如何作用的

磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)從一(yi)(yi)塊(kuai)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)上方(fang)經過，金(jin)(jin)屬上的(de)(de)(de)(de)電(dian)子因(yin)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)改變而開始移(yi)(yi)(yi)動(dong) （原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)一(yi)(yi)）。電(dian)子形成回路，所(suo)以(yi)接著(zhu)(zhu)也產(chan)生了本(ben)身(shen)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)（原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)二）。移(yi)(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)使金(jin)(jin)屬中(zhong)(zhong)出現一(yi)(yi)塊(kuai)假(jia)想(xiang)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)。 這(zhe)塊(kuai)假(jia)想(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)具有方(fang)向性，因(yin)是同極(ji)性相對，因(yin)此 會對原(yuan)(yuan)(yuan)有的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)產(chan)生斥力(li)。也就是說，如果(guo)原(yuan)(yuan)(yuan)有的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)是北(bei)極(ji)在(zai)下(xia)，假(jia)想(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)則是北(bei)極(ji)在(zai)上；反之亦然(ran)。因(yin)為磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)同極(ji)相斥（原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)三），讓磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)在(zai)一(yi)(yi)塊(kuai)金(jin)(jin)屬上方(fang)移(yi)(yi)(yi)動(dong)，結果(guo)會對移(yi)(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)產(chan)生一(yi)(yi)股(gu)往上推動(dong)的(de)(de)(de)(de)力(li)量。如果(guo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)移(yi)(yi)(yi)動(dong)得足夠快，這(zhe)個(ge)(ge)力(li)量會大得足以(yi)克(ke)服向下(xia)的(de)(de)(de)(de)重力(li)，舉(ju)起(qi)移(yi)(yi)(yi)動(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)。 所(suo)以(yi)當磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)移(yi)(yi)(yi)動(dong)時(shi)，會使得自己(ji)浮(fu)在(zai)金(jin)(jin)屬上方(fang)，并靠(kao)著(zhu)(zhu)本(ben)身(shen)電(dian)子移(yi)(yi)(yi)動(dong)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)力(li)量保持(chi)浮(fu)力(li)。這(zhe)個(ge)(ge)過程就是所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)浮(fu)，這(zhe)個(ge)(ge)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)可以(yi)適用(yong)在(zai)列車上。

下面介紹常導(dao)磁(ci)吸式（EMS）和超(chao)導(dao)磁(ci)斥(chi)式 （EDS）列車的(de)具體運(yun)行原(yuan)理。

常導磁吸式(EMS) 利用(yong)(yong)裝在(zai)車(che)(che)輛(liang)兩(liang)側(ce)轉(zhuan)向架上的(de)(de)(de)常導(dao)電(dian)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(懸(xuan)浮電(dian)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie))和(he)(he)鋪設在(zai)線路導(dao)軌(gui)(gui)上的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)，在(zai)磁(ci)(ci)場作用(yong)(yong)下產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)吸(xi)引(yin)力(li)使車(che)(che)輛(liang)浮起，見圖2所示。車(che)(che)輛(liang)和(he)(he)軌(gui)(gui)面之間(jian)的(de)(de)(de)間(jian)隙與(yu)吸(xi)引(yin)力(li)的(de)(de)(de)大小成反比。為(wei)了保(bao)證(zheng)這種懸(xuan)浮的(de)(de)(de)可靠性和(he)(he)列車(che)(che)運行的(de)(de)(de)平穩(wen)(wen)，使直(zhi)線電(dian)機有較高的(de)(de)(de)功率，必須精確地控制電(dian)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)中(zhong)的(de)(de)(de)電(dian)流，使磁(ci)(ci)場保(bao)持(chi)穩(wen)(wen)定的(de)(de)(de)強度和(he)(he)懸(xuan)浮力(li)，使車(che)(che)體與(yu)導(dao)軌(gui)(gui)之間(jian)保(bao)持(chi)大約10 mm的(de)(de)(de)間(jian)隙。通常采用(yong)(yong)測(ce)量間(jian)隙用(yong)(yong)的(de)(de)(de)氣隙傳感器來進行系統(tong)的(de)(de)(de)反饋控制。這種懸(xuan)浮方式不需要設置(zhi)專用(yong)(yong)的(de)(de)(de)著地支撐裝置(zhi)和(he)(he)輔(fu)助的(de)(de)(de)著地車(che)(che)輪，對控制系統(tong)的(de)(de)(de)要求(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。因此，超導(dao)磁(ci)斥(chi)式就(jiu)是利用置于(yu)(yu)車(che)輛上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超導(dao)磁(ci)體(ti)(ti)與鋪(pu)設在軌(gui)道上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無源線圈(quan)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對運動，來產(chan)生(sheng)(sheng)懸浮力將車(che)體(ti)(ti)抬起來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。如(ru)圖(tu)3所示。由于(yu)(yu)超導(dao)磁(ci)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電阻為零，在運行中幾乎不消耗能(neng)量，而(er)且磁(ci)場強(qiang)度很大。在超導(dao)體(ti)(ti)和(he)導(dao)軌(gui)之(zhi)間產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)大排斥(chi)力，可使車(che)輛浮起。當車(che)輛向(xiang)下位(wei)移(yi)時(shi)，超導(dao)磁(ci)體(ti)(ti)與懸浮線圈(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間距減小電流增(zeng)大， 使懸浮力增(zeng)加(jia)，又使車(che)輛自(zi)動恢復到原(yuan)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)懸浮位(wei)置。這(zhe)個間隙(xi)與速度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小有關，一般到100km/h時(shi)車(che)體(ti)(ti)才(cai)能(neng)懸浮。因此，必須在車(che)輛上裝設機械輔助(zhu)支承裝置，如(ru)輔助(zhu)支持輪及相應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈簧支承，以保證列車(che)安全可靠(kao)地(di)著地(di)。控制(zhi)系統(tong)應能(neng)實現起動和(he)停車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精確(que)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體驗與安全。

上(shang)海磁懸浮(fu)列(lie)(lie)車是世界上(shang)第(di)一段投入商業運行(xing)的高速磁懸浮(fu)列(lie)(lie)車，設計最高運行(xing)速度為每小時430公(gong)里(li)，僅次于飛機的飛行(xing)時速。

而今中國的(de)輪(lun)軌(gui)列車(che)(che)運(yun)營速(su)度(du)最高時速(su)為486.1公里 （2007年法(fa)國TGV試驗(yan)(yan)電氣火車(che)(che)在專用試驗(yan)(yan)軌(gui)道上測試達(da)到過574.8公里/小時的(de)最高速(su)度(du)）。

上海磁懸浮列車(che)時速(su)430公里(li)，它是21 世紀理想的超級(ji)特(te)別快車(che)，世界各國都十(shi)分重視發(fa)展(zhan)磁懸浮列車(che)。目前，中國和日(ri)本(ben)、德國、英國、美國都在積極研究這種車(che)。日(ri)本(ben)的超導磁懸浮列車(che)已經(jing)過載人試驗(yan)，即(ji)將(jiang)進(jin)入實用階段，運行時速(su)可達500 千米以(yi)上。

世界第一條磁(ci)懸(xuan)浮列車示范運營線——上(shang)海磁(ci)懸(xuan)浮列車，建成后(hou)，從浦(pu)東龍陽路站到浦(pu)東國際機場(chang)，三(san)十多公里只需7～8分鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區別

高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)是(shi)高(gao)(gao)(gao)速(su)輪軌，基本所(suo)有火(huo)車都(dou)能上線運行。而磁懸浮是(shi)電(dian)磁軌道，通過電(dian)磁力把(ba)列(lie)車懸浮起(qi)來。二者原理完全(quan)不(bu)(bu)同。并且，高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)列(lie)車上不(bu)(bu)了磁懸浮的(de)(de)軌道，磁懸浮列(lie)車也上不(bu)(bu)了高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)的(de)(de)軌道。