磁懸浮列車原理

磁浮有3個基本原理

第一(yi)個原理是(shi)當靠近金(jin)屬的磁(ci)場改變，金(jin)屬上(shang)的電子(zi)會移動，并且產生電流。

第二個原理(li)就(jiu)是電(dian)(dian)流的磁(ci)(ci)效應。當電(dian)(dian)流在電(dian)(dian)線(xian)或一塊(kuai)金屬中流動時，會(hui)產生磁(ci)(ci)場(chang)。通電(dian)(dian)的線(xian)圈就(jiu)成(cheng)了一塊(kuai)磁(ci)(ci)鐵。

磁(ci)浮的(de)第三個原理我們就再熟悉不過了，磁(ci)鐵間會彼(bi)此作用，同極性相(xiang)斥，異極性相(xiang)吸。

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現在看看磁浮是如何作用的

磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)從(cong)一(yi)(yi)塊(kuai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)方(fang)(fang)經過，金(jin)(jin)屬(shu)(shu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)電子因(yin)磁(ci)(ci)場(chang)改(gai)變而開始移(yi)(yi)(yi)動 （原(yuan)(yuan)理(li)一(yi)(yi)）。電子形成回路(lu)，所以接著也(ye)產生了本身的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)（原(yuan)(yuan)理(li)二）。移(yi)(yi)(yi)動中的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)使金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中出現一(yi)(yi)塊(kuai)假想的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)。 這塊(kuai)假想磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)具(ju)有(you)方(fang)(fang)向性，因(yin)是(shi)同極(ji)(ji)性相對，因(yin)此 會(hui)對原(yuan)(yuan)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)產生斥(chi)(chi)力。也(ye)就(jiu)是(shi)說，如(ru)果(guo)原(yuan)(yuan)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)是(shi)北極(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)下，假想磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)則是(shi)北極(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)上(shang)；反(fan)之(zhi)亦然。因(yin)為磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)同極(ji)(ji)相斥(chi)(chi)（原(yuan)(yuan)理(li)三(san)），讓磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)塊(kuai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)上(shang)方(fang)(fang)移(yi)(yi)(yi)動，結果(guo)會(hui)對移(yi)(yi)(yi)動中的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)產生一(yi)(yi)股(gu)往上(shang)推動的(de)(de)(de)(de)(de)力量。如(ru)果(guo)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)移(yi)(yi)(yi)動得(de)足夠快，這個(ge)力量會(hui)大得(de)足以克服(fu)向下的(de)(de)(de)(de)(de)重力，舉起移(yi)(yi)(yi)動中的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)。 所以當磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)移(yi)(yi)(yi)動時，會(hui)使得(de)自己浮在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)上(shang)方(fang)(fang)，并靠著本身電子移(yi)(yi)(yi)動產生的(de)(de)(de)(de)(de)力量保持浮力。這個(ge)過程就(jiu)是(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)浮，這個(ge)原(yuan)(yuan)理(li)可以適用在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)列車上(shang)。

下面(mian)介紹常(chang)導(dao)磁吸式（EMS）和超導(dao)磁斥式 （EDS）列車的具體(ti)運行(xing)原理。

常導磁吸式(EMS) 利用(yong)裝在車輛兩側轉向(xiang)架上的(de)(de)(de)(de)常導(dao)電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)(懸浮電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie))和(he)(he)鋪設(she)在線路導(dao)軌(gui)上的(de)(de)(de)(de)磁(ci)鐵(tie)，在磁(ci)場作用(yong)下產生的(de)(de)(de)(de)吸(xi)引力(li)使車輛浮起，見圖2所示。車輛和(he)(he)軌(gui)面之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)間隙與(yu)吸(xi)引力(li)的(de)(de)(de)(de)大小成反比。為(wei)了保證這種懸浮的(de)(de)(de)(de)可靠性和(he)(he)列車運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)(de)平穩，使直線電(dian)(dian)機有較高的(de)(de)(de)(de)功率(lv)，必(bi)須精確地(di)(di)(di)控(kong)制(zhi)電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)中的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)流，使磁(ci)場保持(chi)穩定的(de)(de)(de)(de)強度和(he)(he)懸浮力(li)，使車體(ti)與(yu)導(dao)軌(gui)之(zhi)間保持(chi)大約10 mm的(de)(de)(de)(de)間隙。通(tong)常采用(yong)測量間隙用(yong)的(de)(de)(de)(de)氣隙傳感器來進行(xing)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)反饋控(kong)制(zhi)。這種懸浮方式不需要(yao)設(she)置專用(yong)的(de)(de)(de)(de)著(zhu)地(di)(di)(di)支撐裝置和(he)(he)輔助的(de)(de)(de)(de)著(zhu)地(di)(di)(di)車輪，對控(kong)制(zhi)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)要(yao)求也可以稍低一些。

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(yin)此，超導(dao)磁(ci)(ci)斥(chi)(chi)式就是利用(yong)置于車(che)輛上(shang)的(de)(de)超導(dao)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)與鋪(pu)設在(zai)(zai)軌道上(shang)的(de)(de)無源線圈之(zhi)間的(de)(de)相對(dui)運動(dong)，來(lai)產生懸(xuan)浮(fu)(fu)力將車(che)體(ti)(ti)抬(tai)起(qi)來(lai)的(de)(de)。如(ru)圖3所示。由于超導(dao)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)的(de)(de)電(dian)阻為零，在(zai)(zai)運行中幾乎(hu)不(bu)消耗能量(liang)，而且(qie)磁(ci)(ci)場強(qiang)度很大(da)。在(zai)(zai)超導(dao)體(ti)(ti)和(he)導(dao)軌之(zhi)間產生的(de)(de)強(qiang)大(da)排斥(chi)(chi)力，可(ke)使(shi)車(che)輛浮(fu)(fu)起(qi)。當(dang)車(che)輛向下位移時(shi)，超導(dao)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)與懸(xuan)浮(fu)(fu)線圈的(de)(de)間距減小(xiao)電(dian)流增大(da)， 使(shi)懸(xuan)浮(fu)(fu)力增加，又使(shi)車(che)輛自動(dong)恢(hui)復(fu)到原來(lai)的(de)(de)懸(xuan)浮(fu)(fu)位置。這個間隙與速度的(de)(de)大(da)小(xiao)有關，一般到100km/h時(shi)車(che)體(ti)(ti)才能懸(xuan)浮(fu)(fu)。因(yin)此，必須在(zai)(zai)車(che)輛上(shang)裝(zhuang)(zhuang)設機械輔助(zhu)支(zhi)(zhi)承(cheng)裝(zhuang)(zhuang)置，如(ru)輔助(zhu)支(zhi)(zhi)持輪及相應(ying)的(de)(de)彈簧支(zhi)(zhi)承(cheng)，以保證列(lie)車(che)安全(quan)可(ke)靠地著地。控制系統(tong)應(ying)能實現起(qi)動(dong)和(he)停車(che)的(de)(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，更好地保證乘客的乘坐體驗(yan)與安(an)全。

上海磁懸浮列(lie)車是世界(jie)上第一段投(tou)入商(shang)業運(yun)行(xing)(xing)的(de)高(gao)速(su)磁懸浮列(lie)車，設計最(zui)高(gao)運(yun)行(xing)(xing)速(su)度為每小時430公里，僅次于飛機的(de)飛行(xing)(xing)時速(su)。

而今中國的(de)輪軌列車運營速(su)度(du)(du)最高時速(su)為486.1公(gong)里(li) （2007年法國TGV試驗(yan)電氣(qi)火車在專用(yong)試驗(yan)軌道上測試達到過574.8公(gong)里(li)/小(xiao)時的(de)最高速(su)度(du)(du)）。

上(shang)海(hai)磁(ci)懸(xuan)浮列車時(shi)速(su)430公里(li)，它是21 世紀理想的超級特別快(kuai)車，世界各(ge)國(guo)(guo)都十(shi)分(fen)重視發展磁(ci)懸(xuan)浮列車。目前，中國(guo)(guo)和日(ri)本(ben)、德國(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)、美國(guo)(guo)都在積極研究這種(zhong)車。日(ri)本(ben)的超導磁(ci)懸(xuan)浮列車已經過載人試驗，即將進入實用(yong)階段，運行時(shi)速(su)可達500 千米以上(shang)。

世(shi)界第(di)一條(tiao)磁懸(xuan)浮列(lie)車(che)示范運營線——上(shang)海(hai)磁懸(xuan)浮列(lie)車(che)，建成后，從浦(pu)東龍(long)陽路站到浦(pu)東國(guo)際機場，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(tie)是(shi)高(gao)速輪軌(gui)(gui)，基本所(suo)有火車都能上線運行。而磁(ci)(ci)懸浮(fu)是(shi)電(dian)磁(ci)(ci)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)，通(tong)過電(dian)磁(ci)(ci)力把列(lie)(lie)車懸浮(fu)起來。二(er)者原理完全不同。并且，高(gao)鐵(tie)列(lie)(lie)車上不了磁(ci)(ci)懸浮(fu)的軌(gui)(gui)道(dao)(dao)，磁(ci)(ci)懸浮(fu)列(lie)(lie)車也上不了高(gao)鐵(tie)的軌(gui)(gui)道(dao)(dao)。