在磁浮高铁系统中,磁悬浮列车技术的相关常用术语包括:磁浮车辆、磁浮线路、磁浮供电、磁浮列车运行控制系统等。
(1)磁浮技术(Maglev Technology,MT):电磁悬浮是对车载的悬浮电磁铁励磁而产生可控制的电磁场,电磁铁与轨道上长定子直线电机定子铁芯相互吸引,将列车向上吸起并通过控制悬浮励磁电流来保证稳定的悬浮间隙。在电磁悬浮系统中,列车与轨道间的间隙一般为8~12 mm,如图2.16。
图2.16 磁浮技术
(2)磁浮车辆(Maglev Train,MT):在磁浮高铁系统中,车辆是高速磁浮客运系统中的重要部分,包括悬浮架和其上安装的电磁铁、二次悬挂系统和车厢等。此外还有车载蓄电池、应急制动系统和悬浮控制系统等电气设备。磁浮车辆的外观,如图2.17所示。
图2.17 磁浮车辆
(3)磁浮线路(Maglev Line,ML):引导列车前进方向,承受列车荷载并将之传至地基。在磁浮高铁系统中,线路上部结构为用于联结长定子的精密焊接的钢结构或钢筋混凝土结构的支撑梁,下部结构为钢筋混凝土支墩和基础,如图2.18所示。
图2.18 磁浮线路轨道
(4)磁浮供电(Maglev Power Supply System,MPSS):供电系统包括变电站、供电电缆、开关站等设备。在磁浮高铁系统中,磁浮列车供电系统通过给地面长定子线圈供电提供列车运行所需的电能,如图2.19所示。磁浮系统的整流、变流及电机定子等设备均在地面,特别对设备体积、重量及抗振性能没有严格要求。
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图2.19 磁浮供电技术
(5)感应发电装置(Induction Generator,IG):处于超导状态的超导磁铁一旦通电后电流将半永久性地流动不绝,行驶时没有必要像普通电力机车那样从外部供电。但列车运行时,车内的照明、空调等电气设备也需要大量电力。对于超高速磁悬浮铁路,这种电力不可能像城市轨道交通那样靠供电轨或架空线提供,只能采用无接触供电的方式。在磁浮高铁系统中,磁浮铁路使用导轨磁铁在车辆绕组产生感应电流,用这种感应电流可以为车内电气设备供电。这种供电方式称为非接触车内供电形式,也称为感应发电装置,如图2.20所示。
图2.20 磁浮感应发电装置
(6)磁浮列车运行控制系统(Maglev Train Operation Control System,MTOCS):运行控制系统是整个系统正常运转的根本保障。在磁浮高铁系统中,包括用于安全保护、控制、执行和计划的设备,以及用于设备间相互通信的设备。在磁浮高铁系统中,磁浮列车运行控制系统由运行控制中心、悬浮与导向系统、通信系统、磁浮运行控制系统和车载控制系统等组成,如图2.21所示。
图2.21 磁浮列车运行控制系统
(7)超导线圈(Superconducting Coil,SC):磁浮列车的关键设备之一,它使列车获得上浮、推进、导向力等。日本使用的超导物质是将超细铌钛合金多芯线埋入铜母线内制成的超导电线,当此种超导电线浸入液氦(-269 °C)中时进入超导状态产生强大磁场。这是世界上首次在实用运输设备上用超导技术实现可获得550 km/h稳定速度的大功率强磁线圈,其电压为22 kV,如图2.22所示。
图2.22 超导线圈
(8)车载低温冷冻系统(On-board Cryogenic Refrigeration System,OCRS):在超导电动磁浮型列车中,每一个车载强磁单元上分别装有一台液氦及一台液氮压缩制冷机。液氦压缩机的作用是,将由于外部热能及列车本身行驶时产生的热能逐渐气化了的氦气重新冷冻还原成液氦。液氮压缩制冷机的作用是将冷却超导线圈外部隔热板的液氮制冷剂重新冷却,保持-196 °C低温液氮状态,如图2.23所示。
图2.23 低温车载磁体内部结构
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