了解磁懸浮列車※任務(wù)提示磁懸浮鐵路是一種新型的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，利用同性相斥、異性相吸的電磁感應(yīng)原理，使車體吸附于導(dǎo)軌上面，并與之保持一定間隙的鐵路。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，了解磁懸浮列車的定義工作原理及其車輛組成。了解磁懸浮列車※相關(guān)知識一、磁懸浮列車的含義磁浮鐵路是依靠磁力將車輛懸浮于導(dǎo)軌上，利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車前進(jìn)的鐵路系統(tǒng)。研究成果表明，磁浮鐵路運(yùn)行速度可達(dá)600km/h以上。在500km/h的速度下，磁浮列車每座位千米的能耗僅為飛機(jī)的1/3～1/2；磁浮列車從結(jié)構(gòu)上抱住軌道梁，列車不會(huì)脫軌，安全可靠性高；磁浮鐵路沒有傳統(tǒng)鐵路輪軌接觸時(shí)的噪聲和振動(dòng)，環(huán)境友好性強(qiáng)。2019年9月，國家鐵路局批準(zhǔn)發(fā)布鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《磁浮鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（TB10630-2019），自2020年1月1日起實(shí)施。這是我國磁浮鐵路領(lǐng)域的基礎(chǔ)性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將為規(guī)范和引領(lǐng)磁浮鐵路建設(shè)和裝備制造提供重要的技術(shù)支撐。了解磁懸浮列車二、磁懸浮列車的發(fā)展磁浮鐵路的產(chǎn)生和發(fā)展是與世界科學(xué)技術(shù)進(jìn)步以及鐵路的發(fā)展密不可分的。世界鐵路的發(fā)展大體上經(jīng)歷了初創(chuàng)時(shí)期、筑路高潮時(shí)期、停滯不前時(shí)期和現(xiàn)代化時(shí)期。（一）初創(chuàng)于鐵路停滯不前時(shí)期1825年英國在大林頓到斯托克頓之間修建了21km的世界上第一條鐵路。從此以后，歐、美等比較發(fā)達(dá)的國家競相仿效，開始修建鐵路。第一次世界大戰(zhàn)后到20世紀(jì)60年代初，由于戰(zhàn)后公路和航空運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，主要資本主義國家的公路、航空與鐵路的競爭更為激烈，鐵路客貨運(yùn)量的比例逐漸減少，世界鐵路進(jìn)入了停滯不前時(shí)期。為了提高鐵路旅客列車的運(yùn)行速度，提高鐵路的競爭力，1914年Bachelet在英國進(jìn)行了基于電磁感應(yīng)相斥原理的直線電機(jī)模型試驗(yàn)。了解磁懸浮列車1922年，德國的赫爾曼·肯佩爾(HermannKemper)提出了電磁懸浮理論。1934年申請了“無輪車輛懸浮鐵路”專利(DRPNo.643316)。一年之后，它還提出了原型車輛，展示該系統(tǒng)的承載能力(承載能力為210kg)。1936年Kemper發(fā)表的論文闡述了電磁吸引式(EMS)的磁浮鐵路的概念。20世紀(jì)40年代，美國等國家進(jìn)行了磁懸掛系統(tǒng)的開發(fā)，20世紀(jì)50年代，開發(fā)了磁性支撐(軸承)和風(fēng)洞模型的磁性支撐，1959年，Polgreen提出了帶導(dǎo)向輪的采用永久磁鐵相斥懸浮方式的磁浮鐵路。到了1960年，德國、英國、美國、日本等國家?guī)缀跬瑫r(shí)通過用氣墊方式和磁浮方式進(jìn)行了高速鐵路的開發(fā)。在這些國家的許多大學(xué)，也對磁懸浮的基本原理和推進(jìn)用的直線電機(jī)進(jìn)行了學(xué)術(shù)研究，從側(cè)面支持了磁浮鐵路的研究。了解磁懸浮列車（二）發(fā)展于鐵路現(xiàn)代化時(shí)期在電磁懸浮理論誕生之后的近40年間，由于戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)不景氣、世界鐵路的停滯不前和當(dāng)時(shí)科技水平的制約，磁浮鐵路技術(shù)幾乎沒有什么大的發(fā)展。以1964年世界上第一條高速鐵路(東海道新干線)建成通車為標(biāo)志，世界鐵路進(jìn)入了現(xiàn)代化時(shí)期，其明顯的標(biāo)志是列車運(yùn)行速度的提高。在這種形勢下，一些比較發(fā)達(dá)的國家開始重視磁浮鐵路技術(shù)的研究。1969年德國的克勞斯-馬菲公司KM(Krauss-Maffei)采用短定子直線電機(jī)列車驅(qū)動(dòng)技術(shù)，研制了“運(yùn)捷01”(TransRapid01，簡稱TR01)號磁浮試驗(yàn)車。兩年后，德國使用TR02號試驗(yàn)車達(dá)到164km/h的試驗(yàn)速度。1984年德國建成了埃姆斯蘭(Emsland)試驗(yàn)線。在該試驗(yàn)線上，采用德國的第一個(gè)原型車TR06，最高試驗(yàn)速度達(dá)到412km/h(1983年)；采用第二個(gè)原型車TR07，最高試驗(yàn)速度達(dá)到450km/h(1993年)。1999年德國試制完成了準(zhǔn)備用于實(shí)際的應(yīng)用型列車TR08。了解磁懸浮列車1972年日本磁浮試驗(yàn)車輛懸浮走行成功，試驗(yàn)速度為60km/h，1999年4月載人試驗(yàn)速度達(dá)552km/h，1999年11月雙向列車會(huì)車速度1003km/h。1974年英國在德比進(jìn)行磁浮試驗(yàn)，后在伯明翰建成620m磁浮線路，1984年運(yùn)營，1996年關(guān)閉。這是到20世紀(jì)末為止在世界范圍內(nèi)唯一一條曾經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)營的磁浮鐵路線路。其他國家如前蘇聯(lián)、美國、加拿大、法國、韓國、澳大利亞、羅馬尼亞、中國等國也曾開展過試驗(yàn)研究。了解磁懸浮列車(三)成熟于21世紀(jì)20世紀(jì)末，經(jīng)過多個(gè)國家長期的試驗(yàn)研究，逐漸形成了以日本為代表的超導(dǎo)超高速磁浮鐵路ML技術(shù)、德國常導(dǎo)超高速磁浮鐵路TR技術(shù)以及日本主要用于中短途客運(yùn)的中低速地面運(yùn)輸系統(tǒng)HSST技術(shù)。這三種磁浮鐵路技術(shù)都修建了相應(yīng)的試驗(yàn)線，并在試驗(yàn)線上進(jìn)行了充分的試驗(yàn)研究，相應(yīng)的車輛、軌道、供電、運(yùn)行控制等設(shè)施及相關(guān)技術(shù)經(jīng)過多次改進(jìn)日趨完善，已經(jīng)建成或正在準(zhǔn)備修建實(shí)用化的線路。日本ML技術(shù)已經(jīng)在山梨試驗(yàn)線上進(jìn)行了兩個(gè)階段的試驗(yàn)，對試驗(yàn)成果的評估結(jié)論為“已確立實(shí)用化的基礎(chǔ)技術(shù)”。2003年12月在山梨試驗(yàn)線上創(chuàng)造了581km/h的陸路交通最高試驗(yàn)速度。德國TR技術(shù)已在我國上海成功得到應(yīng)用，上海磁浮線已成功運(yùn)營5年。TR08磁浮車于2003年11月在其上創(chuàng)造了501km/h的最高試驗(yàn)速度。日本HSST技術(shù)已在東部丘陵線得到應(yīng)用，該線在2005年3月投入運(yùn)營，已成功運(yùn)營4年。了解磁懸浮列車三、技術(shù)原理（一）懸浮、導(dǎo)向作用磁浮鐵路從懸浮機(jī)理上可分為電磁懸浮和電動(dòng)懸浮。電磁懸浮EMS(ElectromagneticSuspension)就是對車載的、置于導(dǎo)軌下方的懸浮電磁鐵(或永久磁鐵加勵(lì)磁控制線圈)通電勵(lì)磁而產(chǎn)生電磁場，電磁鐵與軌道上的鐵磁性構(gòu)件(鋼質(zhì)導(dǎo)軌或長定子直線電機(jī)定子鐵芯)相互吸引，將列車向上吸起懸浮于軌道上，電磁鐵和鐵磁軌道之間的懸浮間隙(稱為氣隙)一般約8～10mm。列車通過直線電機(jī)來牽引運(yùn)行，通過控制懸浮電磁鐵的勵(lì)磁電流來保證穩(wěn)定的懸浮氣隙。了解磁懸浮列車電動(dòng)懸浮EDS(ElectrodynamicSuspension)就是當(dāng)列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，車載磁體(一般為低溫超導(dǎo)線圈或永久磁鐵)的運(yùn)動(dòng)磁場在安裝于線路上的懸浮線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩者相互作用，產(chǎn)生一個(gè)向上的磁力將列車懸浮于路面一定高度(一般為10～15cm)。列車運(yùn)行靠直線電機(jī)牽引。與電磁懸浮相比，電動(dòng)懸浮系統(tǒng)在靜止時(shí)不能懸浮，必須達(dá)到一定速度(約120km/h)后才能懸浮。了解磁懸浮列車（二）直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理磁浮列車的牽引電機(jī)都是直線電機(jī)。直線電機(jī)可以認(rèn)為是半徑無限大的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，這時(shí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就可以看作為直線運(yùn)動(dòng)。若將直線電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分別裝在車輛和軌道上，則可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)車輛的目的。直線電機(jī)一般可分為兩種形式，即長定子直線同步電機(jī)和短定子直線感應(yīng)電機(jī)。了解磁懸浮列車四、磁懸浮列車的分類按照不同的角度可以將磁浮鐵路分成不同的種類。下面是常見的幾種分類方式：（一）按應(yīng)用范圍劃分應(yīng)用范圍主要體現(xiàn)在線路長度、在路網(wǎng)中的作用、最高運(yùn)行速度等方面。據(jù)此磁浮鐵路可以劃分為干線磁浮鐵路、城際磁浮鐵路和城市磁浮鐵路三種類型。1.干線磁浮鐵路。這里的干線包括特別繁忙干線、繁忙干線、主要干線和一般干線，線路長度一般超過500km，在國家重要的交通運(yùn)輸大通道擔(dān)當(dāng)客運(yùn)主力，連接經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、經(jīng)濟(jì)大區(qū)或大中城市，在路網(wǎng)中起重要的骨干作用。2.城際磁浮鐵路。其線路長度在500km以下、連接客運(yùn)繁忙的相鄰兩大城市。運(yùn)行速度一般達(dá)到中高速鐵路的速度范圍。3.城市磁浮鐵路。其線路長度一般不超過50km，承擔(dān)市內(nèi)交通、機(jī)場內(nèi)交通或機(jī)場與市區(qū)間交通的任務(wù)。由于運(yùn)行距離較短，列車的運(yùn)行速度一般是在中低速的速度范圍內(nèi)。了解磁懸浮列車(二)按繞組材料劃分根據(jù)直線電機(jī)線圈繞組是否使用超導(dǎo)材料，磁浮鐵路可以劃分為超導(dǎo)磁浮和常導(dǎo)磁浮。1.超導(dǎo)磁浮。超導(dǎo)磁浮的線圈繞組使用超導(dǎo)材料，超導(dǎo)材料在周圍環(huán)境溫度低于其臨界溫度后就處于超導(dǎo)狀態(tài)，即超導(dǎo)繞組內(nèi)的電阻幾乎為零。超導(dǎo)磁浮根據(jù)工作溫度的不同還分為高溫超導(dǎo)磁浮和低溫超導(dǎo)磁浮兩種類型。超導(dǎo)電磁鐵能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，具有極高的工作效率，因此可以使列車獲得更大的驅(qū)動(dòng)力、懸浮高度和更快的運(yùn)行速度。2.常導(dǎo)磁浮。常導(dǎo)磁浮使用普通材料制成線圈繞組，采用普通導(dǎo)體通電勵(lì)磁，產(chǎn)生電磁浮力、驅(qū)動(dòng)力、導(dǎo)向力。該種直線電機(jī)及線圈繞組具有結(jié)構(gòu)簡單、養(yǎng)護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是線圈繞組中電阻較大，線圈繞組容易發(fā)熱，懸浮功耗較大，列車的運(yùn)行速度也會(huì)受到一定的限制。了解磁懸浮列車(三)按驅(qū)動(dòng)方式劃分列車的運(yùn)行工況(啟動(dòng)、牽引、惰行、制動(dòng))及運(yùn)行速度完全由定子繞組中的移動(dòng)磁場控制。按照直線電機(jī)的初級線圈(定子線圈)的安設(shè)位置不同，磁浮鐵路可以劃分為導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)和列車驅(qū)動(dòng)兩種類型。1.導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)。導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)也稱為路軌驅(qū)動(dòng)、地上一次式驅(qū)動(dòng)。直線電機(jī)的初級線圈(定子線圈)設(shè)置在導(dǎo)軌上，車上安裝次級或勵(lì)磁部分。導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)方式一般采用長定子直線同步電機(jī)LSM驅(qū)動(dòng)技術(shù)。其列車的運(yùn)行工況及運(yùn)行速度完全由地面控制中心控制，列車上的司機(jī)不能直接控制。了解磁懸浮列車2.列車驅(qū)動(dòng)。列車驅(qū)動(dòng)也稱車上一次方式，一般采用直線感應(yīng)電機(jī)LIM驅(qū)動(dòng)，即把電機(jī)的初級線圈(定子線圈)部分安裝在車輛上，把次級部分安裝在軌道上。列車驅(qū)動(dòng)方式的列車運(yùn)行工況及運(yùn)行速度可由列車司機(jī)控制。另外，按照車輛懸浮原理及方式不同，磁浮鐵路可以劃分為永磁懸浮、電磁懸浮、電動(dòng)懸浮等三種類型；磁浮鐵路所使用的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有多種形式。常用的有“T''、“⊥”、“U”和“一”形導(dǎo)軌等。了解磁懸浮列車五、磁懸浮列車的技術(shù)優(yōu)勢1.速度高：高速磁浮列車速度可達(dá)到430～550km/h，在1000km左右的中程和遠(yuǎn)程線路上，乘坐高速磁浮列車旅行所耗用的時(shí)間比乘坐飛機(jī)所用的總旅行時(shí)間要少，填補(bǔ)了高速鐵路與航空運(yùn)輸之間的速度斷檔。2.選線靈活：磁浮鐵路利用電磁作用來實(shí)現(xiàn)車輛的啟動(dòng)、制動(dòng)以及走行，不受輪軌黏著限制，理論上限制坡度可以達(dá)到100‰。磁浮鐵路由于不存在輪軌接觸，不會(huì)脫軌，也不會(huì)對軌道造成磨耗，因而可以采用較大的超高值，從而實(shí)現(xiàn)小半徑曲線。了解磁懸浮列車3.對環(huán)境影響較小：磁浮鐵路通過無接觸方式實(shí)現(xiàn)支承、導(dǎo)向、啟動(dòng)、制動(dòng)和供電，避免了車軌界面的接觸，不產(chǎn)生機(jī)械噪聲。在相同速度下，磁浮鐵路的噪聲比輪軌鐵路噪聲要低得多。磁浮鐵路的強(qiáng)磁場存在于車輛與線路界面的間隙處，對人體的影響來自從間隙處泄漏的磁通量。電磁懸浮系統(tǒng)由于間隙很小，且磁力線通過間隙閉合，故磁通的泄漏量很少，與地球磁場相當(dāng)，遠(yuǎn)低于家用電器，電磁污染強(qiáng)度非常低。4.安全性能好：高速磁浮列車和軌道梁之間相互抱合，即使較大的超高也不會(huì)發(fā)生脫軌。先進(jìn)的運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠保證每一段長定子范圍內(nèi)只有一列車運(yùn)行，防止了列車相撞和追尾事件的發(fā)生。冗余措施能保證在外部電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，列車能借助自身動(dòng)能，在安全制動(dòng)模式下行駛到下一車站或輔助停車區(qū)。5.能耗較低：磁浮列車無接觸運(yùn)行，使用現(xiàn)代的大功率電力電子技術(shù)，驅(qū)動(dòng)、導(dǎo)向和車上供電均采用了先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，相同速度下，磁浮鐵路是低能耗的。隨著列車速度提高，能耗主要用于克服空氣阻力做功。了解磁懸浮列車※知識拓展上海磁懸浮列車上海磁浮列車（ShanghaiMaglevTrain）是服務(wù)于中國上海市的磁浮系統(tǒng)；2006年4月27日，其首條線路上海磁浮列車示范運(yùn)營線開通運(yùn)營，也是中國首條磁浮線路。上海磁浮列車的車型與德國TR08型磁浮列車基本一致，有4列列車可投入運(yùn)營，共分別為4/5節(jié)編組，其中1列為國產(chǎn)化列車。截至2006年4月，上海磁浮列車共開通1條線路，線路總長30千米，單程行駛8分鐘

，采用磁浮系統(tǒng)，共計(jì)2座車站投入運(yùn)營

。了解磁懸浮列車一、車輛設(shè)施上海磁浮列車的車型與德國TR08型磁浮列車基本一致，采用普通導(dǎo)體通電勵(lì)磁，產(chǎn)生電磁懸浮力和導(dǎo)向力，采用了長定子直線同步電機(jī)牽引。有4列列車可投入運(yùn)營，共分別為3-5節(jié)編組，其中1列為國產(chǎn)化列車。列車可分為首、尾端車和中間車。包括懸浮架和其上安裝的電磁鐵、二次懸掛系統(tǒng)和車廂此外還有車載蓄電池、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)和懸浮控制系統(tǒng)等電氣設(shè)備；一次性可乘坐959人，首車定員52人，中間車每節(jié)定員110人，尾車定員78人。了解磁懸浮列車二、軌道參數(shù)軌道懸空距離地面可達(dá)到12~13米。在上海磁浮列車上試運(yùn)行的列車單程行駛大約需要8分鐘，其中有80%的路段速度可以超過100千米/小時(shí)；60%的路段速度可以超過300千米/小時(shí)；另外，還有10千米的超高速路段，時(shí)速可以超過400千米/小時(shí)

。三、運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)行控制系統(tǒng)包括所有用于安全保護(hù)、控制、執(zhí)行和計(jì)劃的設(shè)備，還包括用于設(shè)備之間相互通訊的設(shè)備。運(yùn)行控制系統(tǒng)由運(yùn)行控制中心、通訊系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)和車載控制系統(tǒng)組成；控制中心位于磁浮龍陽路站的二樓。了解磁懸浮列車四、供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)包括變電站、沿路供電電纜、開關(guān)站和其它供電設(shè)備。磁浮列車供電系統(tǒng)通過給地面長定子線圈供電提供列車運(yùn)行所需的電能。首先，從110千伏的公用電網(wǎng)引入交流高壓電，通過降壓變電器降至20千伏和1.5千伏，然后整流成為直流電，再由逆變器變成0~300赫茲交流電，升壓后通過線路電纜和開關(guān)站供給線路上的長定子線圈，在定子和車載電磁鐵之間形成牽引力。磁浮列車系統(tǒng)的整流、變流及電機(jī)定子等設(shè)備均在地面，對設(shè)備的體積和重量以及抗振性能沒有嚴(yán)格要求。了解磁懸浮列車五、維修基地上海磁浮列車維修基地位于浦東機(jī)場站附近，是磁浮列車進(jìn)行組裝、調(diào)試，并承擔(dān)夜間停車、檢修和維護(hù)的主要區(qū)域；設(shè)置兩座