磁浮交通系统课件

1、磁浮交通系统国家磁浮交通工程技术研究中心刘万明 研究员2013.11第1页，共59页。磁浮交通系统磁浮是什么？第2页，共59页。磁浮交通系统磁浮列车的交通特性磁浮列车的基本原理磁浮交通的技术特征国内外磁浮交通发展情况同济大学与磁浮交通第3页，共59页。磁浮列车的交通特性磁浮交通是一种大容量陆地轨道交通系统沿固定轨道自动确定行驶方向多节车辆编组，载客可达1000人环境影响小（无废气排放）列车运行受气候影响小地面、地下和高架（不在水中和空中）客运、货运城市交通、城间交通常速、高速、超高速第4页，共59页。磁浮列车的基本原理磁浮的核心概念-无接触、无脱轨无接触支承导向驱动制动供电第5页，共59页。磁

2、浮列车的基本原理磁浮的核心概念-无接触、无脱轨无脱轨以机械环抱的方式，消除脱轨的可能性死亡70人胶济死亡101人德国死亡40人温州第6页，共59页。磁浮列车的基本原理1、常导高速磁浮450500km/h驱动悬浮与导向第7页，共59页。磁浮列车的基本原理2、中低速磁浮100120km/h第8页，共59页。3、超导高速磁浮磁浮列车的基本原理第9页，共59页。1、速度-速度最快的陆上交通系统磁浮交通的技术特征速度指标系统名称运行速度设计速度试验速度超导高速磁浮500550581常导高速磁浮430450500505德国ICE270330350406法国TGV270320 350578中国高铁30035

3、0350486韩国高铁250300 350355第10页，共59页。2、选线参数-爬坡能力强、容易适应地形 驱动力受直线电机功率控制，不因坡度增大而降低。理论上，磁浮列车不存在爬坡能力限制。从实际工程需要、舒适度和保障旅行速度综合考虑，规定最大坡度为10%。磁浮列车的爬坡能力可带来良好的技术经济效果。磁浮交通的技术特征第11页，共59页。 选线参数-爬坡能力 Psin Pcos i=tg F=P cos P F =(cossin)P磁浮交通的技术特征 值随速度提高而降低第12页，共59页。2、选线参数-转弯半径（可较小） 由于磁浮系统基本排除了脱轨的可能性，可以采用较大的超高(横坡)，从而采用

4、较小的曲线半径。磁浮交通的技术特征h第13页，共59页。3、噪声与能耗-取决于行车阻力(主要是空气阻力）磁浮交通的技术特征磁浮车辆没有车轮、车轴等突出部件轨道为平整的支承梁表面，没有传统铁路道碴和轨枕等构成风阻因素；磁浮列车不需高速受电弓。 同等速度下，磁浮列车的空气阻力小于轮轨列车。磁浮列车匀速运行在400km/h时的座位平均气动阻力与ICE3匀速运行在300km/h时的座位平均气动阻力相近。第14页，共59页。3、噪声与能耗噪声美国测量值磁浮交通的技术特征第15页，共59页。能耗 (Wh/座公里)交通方式最大速度（km/h）轮轨铁路高速磁浮汽车飞机二次能源消耗200413325057373

5、00744540063一次能源消耗2001038227952325014292300184112400157注：高速轮轨铁路按ICE两个动车头、8节中间车、定员402人计算；高速磁浮交通系统按5节编组、定员408人计算；汽车按4座、平均速度115km/h、旅程大于300km计算；航空按134座A320短程飞机计算。磁浮交通的技术特征第16页，共59页。4、安全性与可靠性车轨一体，不易发生脱轨和倾覆事故。即使停电，可由车载电源维持悬浮，直到安全停车。冗余设计。 磁浮交通的技术特征任何单一部件的失效，均不影响列车按时刻表运行。第17页，共59页。5、电磁辐射磁浮交通的技术特征不同列车系统国内外实测

6、磁场强度比较图（蓝色为美国测，红色为中国测） 德国高速磁浮上海高速磁浮德国高速磁浮法国高速列车美国电气铁路美国电气铁路甚低频（最高值/平均值）静磁场（最高值/平均值）第18页，共59页。5、电磁辐射磁浮交通的技术特征国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP)提出的标准限值和高速磁浮交通系统实测磁场第19页，共59页。5、电磁辐射磁浮交通的技术特征1020kV, 0230Hz，间隙27.5kV, 50Hz，持续第20页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(1) 技术概念的提出1922年，德国人赫尔曼肯佩尔（Hermann Kemper） 提出了电磁悬

7、浮原理，并在1934年获得世界上第一个磁悬浮交通技术专利。 第21页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(2) 德国政府的促进1969年,出于环境和能源考虑，德国开发新的高速交通体系。联邦交通部、联邦铁路公司和工业界实施“高运力快速铁路的研究”。 涉及轮轨高速铁路和磁悬浮高速铁路。在联邦政府的资助下，工业界开始磁浮铁路的开发工作。 第22页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(3) 第一台原理型试验车1971年2月，第一辆磁悬浮的原理车MBB和一段660m长试验线路投入运行。原理车采用车辆侧的短定子

8、直线电机驱动。与此同时，在其他公司也研究和试验了多种不同的方案。原理车（1971）第23页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(4) 技术方案确定1975年，Thyssen Henschel 公司在卡塞尔（Kasssel）的工厂中的HMB试验线上实现了线路侧长定子同步直线电机驱动的磁浮车。在这一试验系统中，将直线驱动和悬浮支承结合起来，奠定了今天的Transrapid磁浮高速铁路发展的基础。技术方案定型（1975）第24页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(5) 第一次载人展示1979年，汉堡国际

9、交通博览会现场建造900m长示范线路，运送了5万名参观者，速度75km/h。此次展出成功，极大地影响了磁浮高速铁路的发展进程。 载客展示（TR05）第25页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(6) 工程化开发31.5kmTR06试验速度412.6km/h 第26页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(6) 工程化开发TR07(全面工程化试验）TR08（为柏林汉堡线供货）第27页，共59页。1、德国常导高速磁浮系统（Transrapid ）国内外磁浮交通发展情况(7) 技术出口和商业运行示范（上海线

10、）第28页，共59页。2、日本超导高速磁浮系统（MLX ）国内外磁浮交通发展情况 1962年，日本开始磁悬浮交通的研究工作。1972年庆祝铁路100周年之际，第一辆由日本国铁开发研制的电动磁悬浮原理车ML100被介绍给了公众。该车在480m长的试验线路上达到了60km/h的速度。（1）原理型车ML100第29页，共59页。2、日本超导高速磁浮系统（MLX ）国内外磁浮交通发展情况1975年开建7km的宫崎试验线。1979年，ML-500不载人运行达到517km/h的速度，证明有可能将长定子同步直线电机驱动的磁悬浮系统用于高速轨道交通。（2）高速试验线ML-500第30页，共59页。2、日本超导

11、高速磁浮系统（MLX ）国内外磁浮交通发展情况宫崎试验线没有坡道和隧道，不能满足接近应用条件的试验需要。1991-1997年，在规划的东京至大阪磁浮中央新干线的山梨县建设新的试验线，18.4km,双线，现已延长到42.8km。 （3）面向应用的高速新干线试验段第31页，共59页。2、日本超导高速磁浮系统（MLX ）国内外磁浮交通发展情况（4）工程应用2027年东京至名古屋通车（286公里）2045年东京至大阪全线通车（436公里）第32页，共59页。3、日本常导中低速磁浮系统（HSST ）国内外磁浮交通发展情况（1）研发初期二十世纪70年代中期，为了开发联系机场和市区的速度快，噪声低，乘坐舒适

12、的交通工具，日本航空公司开始组织对磁浮技术的研究。1975年试制成电磁支承和导向的第一辆试验车HSST-01(不载人)；第33页，共59页。3、日本常导中低速磁浮系统（HSST ）国内外磁浮交通发展情况（2）第一辆载人试验车1978年向公众展出了HSST-02号，9座，时速为约100km/h。1978年至1981年试验期间，大约有3000人次试乘。第34页，共59页。3、日本常导中低速磁浮系统（HSST ）国内外磁浮交通发展情况（3）持续改进1985年筑波国际工艺博览会上展出HSST-03，48座；1987年研制成HSST-04磁浮车，可载客70名,设计速度200km/h。 车辆外侧包围线路；

13、1989年510月，在横滨国际博览会上展示HSST-05；1990年，通过技术评估，并计划研制工程应用车型HSST-100S；1993年， HSST-100S通过政府评估。第35页，共59页。3、日本常导中低速磁浮系统（HSST ）国内外磁浮交通发展情况（4）工程应用2005年爱知世博会期间，首条中低速商业运行线投入运营，设计容量每天3万人，高峰时每天载客9万人，目前已运营8年。第36页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线第37页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线主要数据 :西端: 龙阳路地铁站东

14、端: 浦东国际机场 线路长度： 30km，双线 设计最高速度 505km/h最高运营速度 430km/h 单程时间 7.5min车站 2个车辆 3 列 /15节 车辆基地 1个 ( 3 根轨道) 总投资 100亿元（约3亿元/km）第38页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线中德合作完成。德方由西门子、帝森和磁浮国际公司组成联合体负责设备供货，中方由上海磁浮公司组织线路建设和设备安装。2001年3月开工建设。第39页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线工程由车辆、驱动与供电、运行控制、线路轨道和土建

15、工程等5部分组成，从设计到竣工各阶段双方分别承担技术责任。 阶段子项目设计制造安装调试技术支持车辆德德中德德运行控制德德中德德驱动与供电德德中德德轨道中中中中德土建中中中中中第40页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线轨道梁生产第41页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线轨道梁运输和安装第42页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线调试第43页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线安全评估 在德国联邦铁路局和

16、其他第三方认证机构的支持下，组织了对部件、子系统和整个系统的安全评估，通过后投入运营。第44页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线经过22个月的建设，于2002年12月31日开通单线试运行。经过3年试验运行考核，2005年通过国家验收，正式商业运行。第45页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（1）上海高速磁浮示范线截至2013年11月30日，共安全运行3988天, 运送旅客3260万人，列车运行1060万列车公里。班次兑现率99.86%，正点率99.61%，无旅客伤亡事故。经历了台风、暴雨、积雪等恶劣气候的考验。第46页

17、，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用我国从二十世纪八十年代开始，由高校和科技院所发起，开展中低速磁浮（城市磁浮）基本技术的研究。国防科技大学西南交通大学中科院电工研究所铁道科学研究院国家磁浮交通工程技术研究中心第47页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用二十一世纪以来，城市磁浮技术进入工程应用开发阶段，形成了若干系统开发联合体：国防科技大学、北京控股磁悬浮有限公司、铁道第三设计院、唐山铁路车辆公司等。西南交通大学、铁道第二设计院、中国南车集团等。铁道科学研究院国家磁浮交通工程技术研究中心

18、、上海市政设计院、上海电气集团等。第48页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用已建成三条试验线：唐山(1.5km)株洲(1.5km)上海 (1.7km)第49页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用已有若干城市规划或在建城市磁浮交通线：北京深圳 长沙张家界第50页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用北京：10km, 8 个车站，在建。第51页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用深圳：26.4km, 14 个车站，可研阶段。第52页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情况（2）中低速磁浮技术研发与应用方案一方案二方案三谭阳洲国际会展中心长株城际铁路长沙：18km, 3个车站，预可研阶段第53页，共59页。4、我国磁浮技术研究与应用国内外磁浮交通发展情