磁浮高铁：令人惊叹的创举

磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。因此，本书把磁悬浮高铁统称磁浮高铁。磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”和“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。电动机的“定子”通电时，通过电流对磁场的作用就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电流对磁场的作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。图2.6 为日本超导高铁。

图2.6　日本超导高铁

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统等三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。

1.磁悬浮列车的悬浮方式 磁铁从一块金属的上方经过，金属上的电子因磁场改变而开始移动。电子形成回路，所以接着也产生了本身的磁场。因为磁铁的同极相斥，让磁铁在一块金属上方移动，结果会对移动中的磁铁产生一股往上推动的力量。如果磁铁移动得足够快，这个力量会大得足以克服向下的重力，举起移动中的磁铁。(www.xing528.com)

2.磁悬浮列车的导向方式 磁悬浮列车利用电磁力的作用进行导向。有常导磁吸式的导向系统和超导磁斥式的导向系统。

（1）常导磁吸式的导向系统与悬浮系统类似，是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。车体与导向轨侧面之间保持一定间隙。当车辆左右偏移时，车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，使车辆恢复到正常位置。控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制来保持这一侧向间隙，从而达到控制列车运行方向的目的。

（2）超导磁斥式的导向系统可以采用 3 种方式构成：① 构成方式一，在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。这种装置通常采用车辆上的侧向导向辅助轮，使之与导向轨侧面相互作用（滚动摩擦）以产生复原力，这个力与列车沿曲线运行时产生的侧向力相平衡，从而使列车沿着导向轨中心线运行。② 构成方式二，在车辆上安装专用的导向超导磁铁，使之与导向轨侧向的地面线圈和金属带产生磁斥力，该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向。这种导向方式避免了机械摩擦，只要控制侧向地面导向线圈中的电流，就可以使列车保持一定的侧向间隙。③ 构成方式三，利用磁力进行导引的，“零磁通量”导向系铺设“8”字形的封闭线圈。当列车上设置的超导磁体位于该线圈的对称中心线上时，线圈内的磁场为零；而当列车产生侧向位移时，“8”字形的线圈内磁场为零，并产生一个反作用力以平衡列车的侧向力，使列车回到线路中心线的位置。

3.磁悬浮列车的推进方式 磁悬浮列车推进系统最关键的技术是把旋转电机展开成直线电机。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似，展开以后其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。