磁悬浮列车的工作原理

4．磁悬浮列车的工作原理

磁悬浮列车，不仅具有很高的实用价值，而且也有旅游观光的作用。它充满了现代化气息，车头是子弹形的，拖着若干节宽大的车厢。它虽然被称为列车，却没有一个车轮。下面，就让我们一起来看看这个现代化新型列车吧！

磁悬浮列车

磁悬浮列车的工作原理是：“同名磁极相斥，异名磁极相吸”。因为这样的话，能够让磁铁具有抗拒地心引力的能力，车体完全与轨道脱离，在与轨道相距约1厘米的地方保持悬浮状态，腾空行驶，其空间飞行近乎“零高度”，是一个令人叫绝的奇迹。

磁铁存在两种形式：同性相斥和异性相吸。同样的道理，磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；而另一种是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两端倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流。这样一来，电磁铁和导轨的间隙就能一直保持在10～15毫米之间，从而使得导轨钢板的吸引力与车辆的重力相平衡，于是车体便运行于车道的导轨面之上。

说得简单一些，由于位于轨道两侧的线圈里带有流动的交流电，可以将线圈变为电磁体。再加上它与列车上的超导电磁体的相互作用，列车便能够启动了。列车向前驶进是由于列车头部的N极电磁体，被安装在位于较前方的轨道上的S极电磁体所吸引，与此同时，又被安装在轨道上位置处于较后的N极电磁体所排斥。在列车行驶的时候，在线圈里流动的电流方向也就反过来了。结果原来那个线圈（S极），现在变为N极线圈了；如果反过来的话，也是同样的。这样一来，由于列车电磁极性在不断地转换，才能够一直向前行驶。此列车的车速，能够通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。

磁悬浮列车

磁悬浮列车作为现代生活的交通工具，有以下几个优点：

（1）从北京运行到上海，如果乘坐磁悬浮列车的话，用时不过4小时，而若从杭州到上海，仅需短短的23分钟就够了。

（2）运行时，即使时速高达200千米，乘客也几乎听不到声响。

（3）由于磁悬浮列车采用的是电力驱动技术，所以它的发展不受能源结构的约束，例如燃油供应，因此它也是一种环保的交通工具。

（4）据相关专家介绍，磁悬浮线路的造价，只是普通路轨造价的85%，且运行时间越长，效益会越显著。这是由于磁悬浮列车的路轨寿命高达80年，而那些普通路轨却只有60年。磁悬浮列车车辆的寿命为35年，而轮轨列车为20～25年。(www.xing528.com)

（5）另外，磁悬浮列车的年运行维修费，只占总投资的1.2%，而轮轨列车高达4.4%。磁悬浮高速列车的运行和维修成本，大约为轮轨高速列车的四分之一。磁悬浮列车和轮轨列车乘客票价的成本比约为1:2.8。

磁悬浮列车

任何事情都是利弊同行的，磁悬浮列车虽然有如此多的优点，然而迄今为止，世界上还没有任何一条磁悬浮铁路真正投入商业运营。例如日本和德国，还依然是实验路线。即使2005年上海浦东机场到市区30千米长的线路正式投入运营，但磁悬浮列车要像普通轮轨式铁路那般普遍，成为人们较为广泛的日常交通工具，似乎暂时还难以实现。这是因为以下几方面原因：

磁悬浮列车

（1）安全方面。事实上，磁悬浮系统必须辅之以电磁力，才能够完成悬浮、导向和驱动，所以一旦断电，列车的安全就成为一个不得不考虑的问题。除此之外，列车高速运行时，其稳定性和可靠性，也需要进行长期的实践检验。另外还有一点，就是建造时的技术问题。这是因为列车在运行时，需要特定的高度才能悬浮起来，所以对线路的平整度、路基下沉量等，都有很高的要求。此外，一定要考虑到强磁场对人体及环境的影响。

（2）意外事故的发生。据参加修建上海磁悬浮快速列车的电力专家介绍，铺设在磁浮工程全线的电缆，是从德国进口而来的，是一种普通铝芯制高压电缆，受电后将产生20千伏高压。专家提醒相关部门，在工程沿线周围施工时，一定要注意安全问题，同时要加强对沿线电缆的保护力度，减少意外事故的发生。

（3）资金问题。上面所提到的技术难题，即使能够解决，也会牵涉到资金问题。上海段大约长为30千米的线路设计投资为380亿元人民币，而德国的两条线路：一条长为36.8千米，估计耗资大约为16亿欧元；另一条长为78.9千米，估计耗资约为32亿欧元（1欧元约等于7.2元人民币）。在正式施工时，由于地形、路面及设计运送能力的差异，造价自然也会随之加大。然而无论如何，一千米长的路线，最少也得投资3亿元人民币，换言之，长为1厘米的线路，就得投资300元！

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我国的永磁悬浮技术

目前世界上有三种类型的磁悬浮。一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种，就是我国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。并且利用永磁悬浮技术制造出的磁悬浮列车在任何情况下，车体和轨道之间都是不接触的，这与日本和德国的磁悬浮列车在不通电的情况下，车体与槽轨是接触在一起是显然不同的。

中国永磁悬浮与国外磁悬浮相比有五大方面的优势：一是悬浮力强，二是经济性好，三是节能性强，四是安全性好，五是平衡性稳定。槽轨永磁悬浮是专为城市之间的区域交通设计的，列车在高架的槽轨上运行，设计时速230公里，既可客运，又可货运，发展前景看好，是未来比较理想的运输方式。