在我市轨道交通建设中推荐一种新型磁浮列车

1、在我市轨道交通建设中推荐一种新型磁浮列车 为把温州建成大都市，轨道交通必须考虑。磁浮列车由于具有快捷、节能、安全、占地少及环境污染少等优点，已成为21世纪理想的城市内及城市间的交通工具，目前世界上已投入运行的磁浮列车由于成本高而未见大规模推广，现推荐一种新型MAS制磁浮列车，具有国家自主产权，成本低，请有关部门考察。附：MAS制磁浮列车介绍上海师范大学 魏乐汉 联系电话、磁浮列车的优点 磁悬浮列车由于其快捷、节能、安全，击地少及对环境友好，是乞1世纪理想的轨道交通工具。例如，在1500公里以近，磁浮列车比任何其他交通工具都省时；在能耗方面，每人每公里的能耗是汽车的1

2、2，是飞机的14；在占地方面，磁浮列车（高架）是高速公路的1O到11O建造磁浮列车线不但可缓解交通压力，而且可使直径500公里的一片区域在一小时的路程送内，这对经济和科技的发展起到很大的作用o二、磁浮列车现状 目前，磁悬浮列车主要有两大类：电磁制（EMS）和电动制（EDs）。电磁制磁浮列车由德国人发明，电动制由美国人发明。德国人在电磁制磁浮列车领域领先，上海浦东的磁浮列卒属于电磁制；日本人在电动制磁浮列车领域领先，并创造了时速581公里的世界纪录c电磁制的缺点是列车上布置有繁重的悬浮电磁铁和导向电磁铁，因此列车很重。其次，其悬浮高度小（约10毫米），因此对轨道粱和控制系统要求很高。电动制的缺点

3、是列车上需要安装低温超导磁体，因此需要笨重而复杂的液氦制冷系统。另外，电动制的浮力与速度有关，低速（小于180公里小时）仍需要车轮支撑和侧轮导向。电动制还有杂散磁场大的缺点，装心脏起博器的人不能乘座，手机也不能在车上使用。 除上述两种磁浮列车外，还有利用高温超导体（YBCO）的抗磁性和钉扎效应实现悬浮和导向的高温超导磁浮列车。由于一些技术问题，其成熟度较前两者差些。三、中国人发明的磁浮列车 下面重点介绍由上海师范大学魏乐汉研究员发明的具有自主知识产权的磁阵列磁浮列车，称为MAs制。 任何交通工具都有支撑、导向和推进三要素组成，不同的交通工具主要是这三个要素不同，尤其是支撑方式的不同9 MAS制

4、磁浮列车也由这三要素组成，现分别介绍如下。 1、悬浮MAs制磁浮列车的悬浮方式不同于己有的任何制式。MAs制磁浮列车靠车载永磁磁阵列与路轨永磁磁阵列之间的磁相互作用产生浮力。用通俗的话来表达就是利用磁体间的吸力和斥力的共同作用来产生悬浮力。更严格和理论化的表述是：利用磁力线的纵向收缩趋势和横向抗压缩趋势的共同作用来产生悬浮力。 具体结构描述如下： 路轨磁阵列由n（n1，乞，··）列磁列组成，磁列间留有空间，供不接触式地插入车载磁阵列之用。每一路轨磁列由m（m1，2，··）层磁条组成，磁条间有间隔条（见图1，图乞）。车载磁阵列与路轨磁阵列类似（见图3）。将

5、车载磁阵列不接触式地插入路轨磁阵列，则构成磁悬浮系统（见图4）。 现结合图4来说明浮力的产生。图中7为列车，A为与列车相连的车载磁阵列的某一磁条。l，2，3，4，5，6为与A相邻的路轨磁阵列上的磁条。当列车由于外力从图4中的位置下沉，则磁条A也下沉。从图4中的极性可以看出，磁条A将受到路轨磁条3和4向上的吸引力，同时受到路轨磁条1和2向上的斥力，这吸力和斥力的共同作用阻止A下降，也就是阻止列车下降。反过来当列车受到夕卜力（如震动）而向上运动，则车载磁阵列也向上运动。这时A受到路轨磁条3和4向下的吸力，同时受到路轨磁条5和6向下的斥力，这两个力的共同作用阻止磁条A上升，也就是阻止列车上升。其他车

6、载磁条受到的作用力和A类似。所以这种磁作用非但使列车悬浮起来，而且还阻止列车上下位移。由于所有车载磁条都受到路轨磁条的作用，故悬浮力随着磁列数n的增加而成正比例增加，也随着每一磁列中磁条层数m的增加而成正比例增加，还随车载磁阵列的长度L的增加而成比例增加。因此，列车的浮力随n，m，L三者的乘积成比例增加，所以这是一种三维增强系统。故MAs制磁浮列车的悬浮力大于任何一种己有的磁浮列车的悬浮力。 需要指出的是MAS制采用永久磁体，所以MAs制磁浮列车的悬浮既不需低温也不耗电，一旦组装后，不管列车是否开动，不论白天或黑夜，列车一直处于稳定的悬浮状态。而且这种悬浮完全不需要控制。 2、推进 MAs制采

7、用磁啮轮磁啮条推进系统，这种不接触式的推进系统也是魏乐汉研究员发明的。其功能相当于在列车上装上机械齿轮，在路轨上装上机械齿条，所区别的是磁啮轮磁啮条推进系统是没有机械接触的。 具体结构叙述如下： 在路轨上装上磁啮条，磁啮条由磁片条和间隔条组成。磁片条上等距地排布磁体，。其极性交替排列，比磁片条窄的间隔片是为使磁片条间留有空间，供无接触地插入磁啮轮之用，磁啮轮由若干片磁片轮与若干直径比磁片轮小的间隔片同轴叠合而成，磁片轮上沿圆周均布偶数个磁体，极性也是交替排列。磁啮条装在路轨上，磁啮轮装在列车上，当磁啮轮无接触地插入磁啮条中，则构成推进系统。当驱动磁啮轮时，磁啮轮上的磁体和磁啮条上的磁体相互作用

8、推动列车前进。见图5一图10。3、导向 目前MAS制磁浮列车用机械导向，即在列车侧面装导轮，该导轮在“U”字形轨道槽的侧壁上滚动而导向，机械导向相对来说较原始，但这也有简单可靠的优点。另外，由于侧向导轮不负担列车承重，因此摩擦阻力是很小的，尤其在高速下，这点摩擦力与空气阻力比可以忽略。四、磁阵列（MAs）磁浮列车的优点 第一，MAs制磁浮列车比其他磁浮列车更节能，它的悬浮不耗能，导向耗能很少。 第二，悬浮力大。在EMs和EDs制中，单位面积的悬浮力最大为15吨米2。而MAs制可超过50吨米2。因此MAS制磁浮列车不但可作客运，而且也可作货运。 第三，这种悬浮不需要控制。 第四，列车结构简单，重

9、量轻。这带来另一突出优点，即负载自重比大。一般磁浮列车的负载自重比约为18，即8吨重的列车可载一吨货或人；而MAS制的负载自重比可达81，即一吨重的列车可载8吨货或人。 第五，由于结构简单，因此，不论列车还是路轨造价都很低。估计路轨造价为5000万元公里双轨），列车造价500万元列，而现有磁浮列路轨造价在3亿元公里以上，列车约1亿元列。MAs的制造可以不进口任何部件。 第六，MAs制磁浮列车由于结构简单，造价低，悬浮又不耗能，所以其应用范围就广，可以用作城际，中心城市和卫星城之间以及市内交通。 MAS制还有其他许多优点，可参见表I。五、MAs制磁浮列车研制现状 自2002年开始研究至今，已研制

10、了三代MAs制磁浮列车，分别称为MAsl、MAS2和MAS3。这三代磁浮列车的规格如表，表中最后一栏MAS5是下一步计划建造。六、一些疑点解答 1、MAs制在整条路轨上铺有悬浮磁阵列和推进磁啮条，其磁体用量一定很大，费用也一定很贵吧？ 答：远不是这样。由于MAs制磁浮列车浮力很大，所以磁体用量很少。如果设计浮力为每米长的列车产生乞吨浮力，则所需钕铁硼磁体截面为16×2Smrrf，设n2（a歹刂），m2（2层），则每公里用钕铁硼磁体1乞吨。以每公斤150元计，则磁体费用为180万元公里（单线）。推进用的磁体为圆片状，Q22mm，厚8mm，用4片磁片条。则每公里用量4。7吨，费用为493

11、万元公里。两项总价23O万元公里（单线），与2s00万元公里的崽造价（单线）相比，所占比例较小（注意：高速公路造价约5O00万元公里，电磁制磁浮列车造价大于3亿元公里，电动制更贵一些）。 2、整条路轨上都铺有磁体，这会造成对环境的磁污染吗？ 答：不会的。从图4可以看出，悬浮磁阵列的磁力线是封闭的，因此不发散到周围空间中去，图11为MAs3周围磁场的实测曲线，可以看出在离路轨磁阵列200mm处磁场降到O。14mT，在300mm处为O。lmT（0lmT1高斯，地磁场约O5高斯）。3、铺在露天轨道上的永磁体受到日晒雨淋，冷热循环会退化吗？ 答：会退化。但这退化很少。经十年或更长时间后至少可保留90的

12、磁感强度。这不影响悬浮和推进磁体的性能低温不会影响钕铁硼的磁性。高温有影响，但最差等级的钕铁硼也可经受80的温度，好的能承受200以上。所以日晒引起的高温也不影响磁体性能。至于由于日晒雨淋引起的锈蚀，可以加镀和涂保护层解决。七、展望 轨道形状为跑道形的MAs制磁浮列车MAs2曾在2003年上海王博会上展出，受到公众和媒体的关注。能乘6人的MAS制磁浮列车MAs3在2004年上海王博会上展出，再次受到媒体和公众的关注值得指出的是MAS制磁浮列车有完全的中国自主知识产权。并且从目前看在通向实用化的道路上没有原理性的、技术性的和工程性的障碍。下一步是打算建立一条五公里长的试验线。作为建商业运行线的前奏，这需要125亿的资金。本人相信，经过几年的努力，MAS制磁浮列车将飞驰在城市内，主城市和卫星城市门及城市之间。也可能飞驰在世界其他地方。其经济意义和社会意义难以估量。附