磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第一(yi)個原理是當靠近金屬的(de)磁場改變，金屬上(shang)的(de)電(dian)子(zi)會移動(dong)，并且產(chan)生電(dian)流。

第二個原理就(jiu)是電(dian)(dian)流的磁效應。當電(dian)(dian)流在電(dian)(dian)線或一塊金屬中(zhong)流動時，會產生磁場(chang)。通電(dian)(dian)的線圈就(jiu)成了一塊磁鐵。

磁浮的第三(san)個原理(li)我們(men)就再(zai)熟(shu)悉不(bu)過了，磁鐵間會彼此作用(yong)，同極性(xing)相斥(chi)，異極性(xing)相吸。

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現在看看磁浮是如何作用的

磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)從一塊(kuai)金(jin)屬的(de)上方經過，金(jin)屬上的(de)電(dian)子(zi)因磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場改變而開(kai)始(shi)移(yi)動(dong)(dong) （原(yuan)理一）。電(dian)子(zi)形成回路，所(suo)以(yi)接著也產生(sheng)了本身的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場（原(yuan)理二）。移(yi)動(dong)(dong)中的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)使金(jin)屬中出(chu)現一塊(kuai)假(jia)想(xiang)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 這(zhe)塊(kuai)假(jia)想(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)具有方向性(xing)，因是(shi)(shi)同極性(xing)相(xiang)對(dui)，因此 會(hui)(hui)對(dui)原(yuan)有的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產生(sheng)斥(chi)力(li)(li)。也就是(shi)(shi)說，如果原(yuan)有的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)北(bei)極在(zai)下(xia)，假(jia)想(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)則是(shi)(shi)北(bei)極在(zai)上；反之亦然。因為磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)同極相(xiang)斥(chi)（原(yuan)理三(san)），讓(rang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)一塊(kuai)金(jin)屬上方移(yi)動(dong)(dong)，結果會(hui)(hui)對(dui)移(yi)動(dong)(dong)中的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)產生(sheng)一股往(wang)上推動(dong)(dong)的(de)力(li)(li)量(liang)(liang)。如果磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移(yi)動(dong)(dong)得足(zu)夠快(kuai)，這(zhe)個力(li)(li)量(liang)(liang)會(hui)(hui)大得足(zu)以(yi)克服(fu)向下(xia)的(de)重力(li)(li)，舉起移(yi)動(dong)(dong)中的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)。 所(suo)以(yi)當磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)(tie)移(yi)動(dong)(dong)時，會(hui)(hui)使得自己(ji)浮在(zai)金(jin)屬上方，并(bing)靠著本身電(dian)子(zi)移(yi)動(dong)(dong)產生(sheng)的(de)力(li)(li)量(liang)(liang)保持浮力(li)(li)。這(zhe)個過程就是(shi)(shi)所(suo)謂(wei)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)浮，這(zhe)個原(yuan)理可以(yi)適用在(zai)列車(che)上。

下面介紹常(chang)導磁吸式（EMS）和(he)超(chao)導磁斥(chi)式 （EDS）列車的具體運行原理。

常導磁吸式(EMS) 利用(yong)(yong)裝在(zai)車輛兩側轉(zhuan)向(xiang)架(jia)上的(de)常導電(dian)磁(ci)鐵(tie)(tie)(懸浮(fu)電(dian)磁(ci)鐵(tie)(tie))和鋪設在(zai)線(xian)(xian)路導軌上的(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)，在(zai)磁(ci)場(chang)作用(yong)(yong)下產生的(de)吸(xi)引力(li)使車輛浮(fu)起，見圖2所示(shi)。車輛和軌面(mian)之間的(de)間隙與吸(xi)引力(li)的(de)大小成反比。為(wei)了保證這種懸浮(fu)的(de)可靠(kao)性(xing)和列車運行的(de)平(ping)穩(wen)，使直線(xian)(xian)電(dian)機有(you)較(jiao)高(gao)的(de)功(gong)率，必須精確(que)地控(kong)制電(dian)磁(ci)鐵(tie)(tie)中的(de)電(dian)流，使磁(ci)場(chang)保持穩(wen)定的(de)強度(du)和懸浮(fu)力(li)，使車體與導軌之間保持大約10 mm的(de)間隙。通(tong)常采用(yong)(yong)測量間隙用(yong)(yong)的(de)氣隙傳感器來進行系統(tong)的(de)反饋(kui)控(kong)制。這種懸浮(fu)方式(shi)不需(xu)要設置專用(yong)(yong)的(de)著(zhu)地支撐裝置和輔助(zhu)的(de)著(zhu)地車輪，對控(kong)制系統(tong)的(de)要求(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，超(chao)導(dao)磁斥式就是利用置(zhi)(zhi)于(yu)車(che)輛(liang)上的(de)超(chao)導(dao)磁體(ti)與鋪設(she)在軌道上的(de)無源線(xian)圈(quan)之間(jian)的(de)相對運(yun)動，來產生懸(xuan)浮(fu)力將車(che)體(ti)抬起(qi)(qi)來的(de)。如(ru)圖(tu)3所示。由于(yu)超(chao)導(dao)磁體(ti)的(de)電阻為零，在運(yun)行中幾乎不消耗能量，而且磁場強度很大。在超(chao)導(dao)體(ti)和導(dao)軌之間(jian)產生的(de)強大排斥力，可使(shi)車(che)輛(liang)浮(fu)起(qi)(qi)。當車(che)輛(liang)向下位移(yi)時，超(chao)導(dao)磁體(ti)與懸(xuan)浮(fu)線(xian)圈(quan)的(de)間(jian)距(ju)減小(xiao)電流(liu)增大， 使(shi)懸(xuan)浮(fu)力增加(jia)，又(you)使(shi)車(che)輛(liang)自動恢復(fu)到(dao)原來的(de)懸(xuan)浮(fu)位置(zhi)(zhi)。這個間(jian)隙與速度的(de)大小(xiao)有關(guan)，一般(ban)到(dao)100km/h時車(che)體(ti)才(cai)能懸(xuan)浮(fu)。因(yin)此，必須在車(che)輛(liang)上裝設(she)機(ji)械輔(fu)(fu)助(zhu)支承(cheng)裝置(zhi)(zhi)，如(ru)輔(fu)(fu)助(zhu)支持輪及相應(ying)的(de)彈簧支承(cheng)，以保證列車(che)安全可靠地(di)著地(di)。控制系(xi)統應(ying)能實現起(qi)(qi)動和停車(che)的(de)精確(que)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，更好地保證乘客的(de)乘坐體驗與安全。

上海磁懸浮列車是世界上第一段投入(ru)商業運(yun)行的高(gao)速磁懸浮列車，設(she)計最高(gao)運(yun)行速度為每小時430公(gong)里，僅次于飛(fei)機的飛(fei)行時速。

而(er)今中(zhong)國的(de)輪軌列(lie)車運營速(su)度最高時(shi)速(su)為486.1公里 （2007年法國TGV試(shi)驗電氣(qi)火車在專用試(shi)驗軌道上測(ce)試(shi)達到過574.8公里/小(xiao)時(shi)的(de)最高速(su)度）。

上(shang)(shang)海磁懸(xuan)浮列(lie)車(che)(che)時速(su)(su)430公里，它(ta)是21 世(shi)紀(ji)理想的超級特別快車(che)(che)，世(shi)界各國(guo)都十(shi)分重視發展磁懸(xuan)浮列(lie)車(che)(che)。目前，中(zhong)國(guo)和日本、德國(guo)、英(ying)國(guo)、美國(guo)都在積(ji)極研究這種車(che)(che)。日本的超導磁懸(xuan)浮列(lie)車(che)(che)已經過(guo)載(zai)人試驗，即將進(jin)入實用階段，運行(xing)時速(su)(su)可達500 千(qian)米以上(shang)(shang)。

世(shi)界第一條(tiao)磁(ci)懸(xuan)浮(fu)(fu)列車示范運營線——上海(hai)磁(ci)懸(xuan)浮(fu)(fu)列車，建成后(hou)，從浦(pu)東龍陽路站到浦(pu)東國際機(ji)場，三十多公里只需7～8分鐘。

磁懸浮列車與高鐵的區別

高(gao)鐵是高(gao)速輪軌，基本所有火車都(dou)能上線(xian)運行(xing)。而磁(ci)懸浮是電磁(ci)軌道(dao)，通過(guo)電磁(ci)力把(ba)列車懸浮起來。二者(zhe)原理完全不同(tong)。并且，高(gao)鐵列車上不了磁(ci)懸浮的軌道(dao)，磁(ci)懸浮列車也上不了高(gao)鐵的軌道(dao)。