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磁悬浮列车的原理是什么

日期:2019-09-26     浏览: 次   编辑:admin

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  使用安装在车辆两侧转向架上的正常导电磁铁(悬挂电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁,磁场产生的吸引力将使车辆浮动。车辆和轨道面粉之间的间隙与吸引力的大小成反比。

  为了保证这种悬挂的可靠性和列车的平稳运行,并使直线电机具有更高的功率,必须精确地控制电磁铁中的电流,以便磁场保持稳定的强度和悬挂力,并且在车体和导轨之间保持大约10毫米的间隙。

  通常,用于测量间隙的气隙传感器用于执行系统的反馈控制。这种悬挂方式不需要特殊的着陆支撑装置和辅助着陆轮,对控制系统的要求可以稍低一些。

  因为超导磁体的电阻为零,所以在操作中几乎不消耗能量,并且磁场强度非常高。超导体和导轨之间产生的强大排斥力可以使车辆漂浮。当车辆向下移动时,超导磁体和悬浮线圈之间的距离减小,电流增加,悬浮力增加,车辆自动返回到初始悬浮位置。

  这个间隙与速度大小有关,车体只有在达到100公里/小时时才能浮动,因此,车辆必须配备机械辅助支撑装置,如辅助支撑轮和相应的弹簧支撑,以确保列车安全可靠地着陆。控制系统应能实现启动和停止的精确控制。

  国际上有代表性的几种磁悬浮列车有:高速常导磁悬浮列车,低速常导磁悬浮列车以及高速超导磁悬浮列车。高速常导磁浮车为德国研制TR系列;低速常导磁浮车为日本研制的HSST系列;高速超导磁浮车为日本研制MLU系列。

  目前,世界磁悬浮列车技术领域中,日本和德国两个国家占据领先地位。德国现拥有一条长34。5km哑铃式的载人磁悬浮列车试验线km/h,载客时车速则为420km/h。目前,该条试验线上运行的磁悬浮列车是最新研制成功的TR-08型磁悬浮列车。

  它从启动到加速、减速直至停车绕试验线km/h,人们乘坐时没有丝毫不舒服的感觉。日本在研制低速常导磁悬浮系列HSST之外,着重探索高速超导磁悬浮。目前已建成一条长度为18.4km的超导磁悬浮列车试验线,其最高运行速度可达到550km/h。

  据有关专家介绍,日本之所以研究和发展超导磁悬浮列车,是因为超导磁悬浮列车100mm的悬浮间隙比常导磁悬浮列车的10mm悬浮间隙更能抵御地震灾害对列车运行的影响,而日本恰恰是多地震的国家。

  我国也掌握了磁悬浮列车的关键技术,比较有影响力的有国防科技大学和株洲电力机车所合作准备用于八达岭旅游线km的低速常导磁悬浮;由西南交通大学研制的应用于成都青城山旅游区的国内第一条磁悬浮列车试验线。

  不久的将来,“未来号”磁悬浮列车就可以载着观光游客游览,让国人亲身体验一下“飞”起来的滋味;另外还有铁道科学研究院,在磁悬浮技术研究方面也已初具规模。

  磁悬浮技术是一项高科技集成技术,它不光应用于磁悬浮铁路,还可以有其他方面的应用。可以预期,随着磁悬浮技术的不断普及,更多的应用产品将会不断出现。

  使用安装在车辆两侧转向架上的正常导电磁铁(悬挂电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁,磁场产生的吸引力将使车辆浮动。车辆和轨道面粉之间的间隙与吸引力的大小成反比。

  为了保证这种悬挂的可靠性和列车的平稳运行,并使直线电机具有更高的功率,必须精确地控制电磁铁中的电流,以便磁场保持稳定的强度和悬挂力,并且在车体和导轨之间保持大约10毫米的间隙。

  通常,用于测量间隙的气隙传感器用于执行系统的反馈控制。这种悬挂方式不需要特殊的着陆支撑装置和辅助着陆轮,对控制系统的要求可以稍低一些。

  因为超导磁体的电阻为零,所以在操作中几乎不消耗能量,并且磁场强度非常高。超导体和导轨之间产生的强大排斥力可以使车辆漂浮。当车辆向下移动时,超导磁体和悬浮线圈之间的距离减小,电流增加,悬浮力增加,车辆自动返回到初始悬浮位置。

  这个间隙与速度大小有关,车体只有在达到100公里/小时时才能浮动,因此,车辆必须配备机械辅助支撑装置,如辅助支撑轮和相应的弹簧支撑,以确保列车安全可靠地着陆。控制系统应能实现启动和停止的精确控制。

  我国上海的磁悬浮列车全长30千米,于2006年正式开始运营,是世界上第一条磁悬浮列车示范运营线。

  日本是拥有世界上最先进的火车体系的国家之一。新干线,即子弹头列车,以每小时200千米的速度跑完数千千米的距离。每天有270列子弹头列车运送34万乘客往来日本全境。

  自从1964年日本铁路体系运行以来,火车已运送18亿旅客,无一伤亡。这种性能良好的系统不但方便快捷,而且不用石油供给能量。

  致力于日本国家铁路的技术专家已经对标准的磁悬浮列车进行了试验。这种列车实际上可以沿指定的轨道以每小时500千米的速度飘于磁面前行。这种磁力通过电磁铁而产生。

  这种列车通过磁力进行推进、悬浮、制动。一些特制的磁线圈安装于火车的主体结构中,其他的磁线圈被安装于支撑列车的U形铁轨的底部和侧面。通电后,列车及铁轨的磁线圈将产生南北极磁场。列车及铁轨的磁线圈生成的磁力会相互吸引或相互排斥。

  低维修率也是磁悬浮列车的一个优势,因为它们不像传统列车有活动的部分或钢轮。事实上,这减少了钢轨的摩擦与损耗,不会形成高昂的维修费用。此外,设备检查、铁轨维修、零件更换也无需太多时间。

  目前为止,一般的子弹火车能以200km/h的速度前进。由于火车与路轨之间的磨擦力限制了火车的最高速度,

  所以人们便开始研究能悬浮于路轨之上的火车,于是便有磁浮火车的出现了。顾名思义,磁浮火车是利用磁力使火车悬浮于路轨之上。磁浮火车经常被称为MagLev,即MagneticallyLevitatedtrain的简写。

  但是,利用一般的磁铁并不能把火车稳定地浮起。要是你将两块磁铁的北极相对,你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上。所以,要把火车浮起并不如想象中般简单。

  磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,磁悬浮列车分为超导型和常导型两大类。简单地说,从内部技术而言,两者在系统上存在着是利用磁斥力、还是利用磁吸力的区别。

  从外部表象而言,两者存在着速度上的区别:超导型磁悬浮列车最高时速可达500公里以上(高速轮轨列车的最高时速一般为300—350公里),在1000至1500公里的距离内堪与航空竞争;而常导型磁悬浮列车时速为400~500公里,它的中低速则比较适合于城市间的长距离快速运输。

  知道合伙人教育行家采纳数:42136获赞数:152162南京工程学院自动化专业毕业,爱好并擅长中小学数学向TA提问展开全部磁悬浮列车的原理:

  磁悬浮列车利用电磁体“同性相斥”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。

  磁悬浮列车由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故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;另一种则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侧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,使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙,并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡,从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

  磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此只有空气的阻力。磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。2009年6月15日,国内首列具有完全自主知识产权的实用型中低速磁悬浮列车,在中国北车唐山轨道客车有限公司下线后完成列车调试,这标志着我国已经具备中低速磁悬浮列车产业化的制造能力。

  悬浮系统的设计,可以分为两个方向,分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统(EMS)和电力悬浮系统(EDS)。

  (1)、EMS是一种吸力悬浮系统,是结合磁悬浮列车在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互排斥产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时,首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用把列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米,是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

  (2)、EDS把磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大,从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑,这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。

  磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,它就像同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的“转子”一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下,列车可以完全实现非接触的牵引和制动。

  导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似,也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力,也可以采用独立的导向系统电磁铁。

  (1)由于磁悬浮系统是凭借电磁力来进行悬浮,导向和驱动功能的,一旦断电,磁悬浮列车会发生严重的安全事故,因此断电后磁悬浮的安全保障措施仍然没有得到完全解决。

  2013-08-01展开全部磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。

  由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故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;另一种则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侧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,使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙,并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡,从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

  由于磁悬浮列车是轨道上行驶,导轨与机车之间不存在任何实际的接触,成为“无轮”状态,故其几乎没有轮、轨之间的摩察,时速高达几百公里;

  磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低,其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一;

  噪音小,当磁悬浮列车时速达300公里以上时,噪声只有656分贝,仅相当于一个人大声地说话,比汽车驶过的声音还小;

  由于它以电为动力,在轨道沿线不会排放废气,无污染,是一种名副其实的绿色交通工具。

  磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,我们坐在列车里平稳而舒适,就像在家中静坐着一样,感觉不到那种火车车轮与铁轨摩擦、碰撞产生的噪声和振动,但它的时速却在500公里以上,最让人惊叹的是磁悬浮列车是悬浮在空中几厘米滑行的。磁悬浮列车的底部与专用轨道上都安装有用特殊材料和方法制成的有超强磁力的磁体,并让磁体相同的磁极相对。它正是利用相同磁极相互排斥的磁力悬浮起来的。