发展城市磁浮交通思考part1

发展城市磁浮交通的思考中国城市轨道交通可持续发展战略及建设论坛内容发展的基础与意义已有系统的分析

1）成熟实用的系统——电磁铁电磁式悬浮Transrapid与HSST2）正在研发的系统——永磁铁电动式悬浮与永磁-电磁混合式

Magplane,UrbanMaglev与Magnemotion3）看来无望的系统——将永磁铁铺在路上形成磁性轨道高温超导块材车，大连磁谷公司，上海师范大学需深入研究的问题

1）对各种需求的适用性

2）允许的加速度与合理的运营速度

3）过载能力与大流量运输能力

4）经济性能结束语发展的基础与意义从20世纪60年代起，经过长期持续努力，磁浮列车技术已成熟到可建实用运营线，最高运营速度可达550公里/小时，已经证实它的主要优点是：

（1）是当今唯一能达到400公里/时以上运营速度的地面交通工具（2）噪音小，启动停车快（达1-3米/秒2），爬坡能力强（坡度大7-10%），转弯半径小（可至50-70米）（3）安全、舒适、维护少

（4）能耗低、采用电力驱动，不燃油2003年初开始我国上海浦东机场进城的全长30公里高速磁浮运营线投入调试运营，至2005年5月31日，已安全可靠运行883天，行驶156万公里，载人351万人次。2005年3月日本名古屋全长9.2公里中低速磁浮列车“东部丘陵线”也顺利投入载客运营。说明作为人类第六种运输方式的磁浮交通已经诞生。磁浮列车的高速优点使其最适用于长距离，大流量的客运线，但这种长大干线的需求全世界都很有限。从世界与我国快速交通的发展看，城市交通的需求要大得多，如我国的长江，珠江与京津唐三角洲地区。作为磁浮交通，美国、德国在积极研究这方面应用的可能性，上海示范线也为此奠定了良好的基础。作为城市交通应用，磁浮列车的低噪音、高加速度的优点使在相同站间距离条件下，可以达到更高的运营速度及旅行速度，减少旅行时间，从而成为一种有竞争力的交通方式。磁浮列车的爬坡能力强（7-10%）及转弯半径小（至50-70米）的优点又特别适用于城市中空间狭小，起伏大的地区。磁浮与轮轨列车驶过的噪声水平比较运行速度（km/h)轮轨铁路(1)磁浮铁路(2)10072——16079702008373250887828089813009183400——91注：（1）德国噪声研究所的测试结果。（2）德国蒂森-克虏伯公司在德国TVE试验线上的测试结果。加速距离L与运行速度V及加速度a之间的关系a=0.4m/s2a=0.8-1.0m/s2磁悬浮列车与轮轨列车加速能力比较我国近年来城市轨道交通需求急剧增长，很多城市均在积极规划有关发展，建设高潮即将到来。磁浮交通以其技术优越性，理应积极扶植发展，在综合交通系统中占据应有的位置。城市磁浮交通的发展由于需求大，面广，一般不要求高的运行速度，从而一个系统的研制至实用周期不会很长（3-5年），允许在不同城市采用不同系统，有利于不同方案竞争发展，并带动相应产业的发展，从而有利于各方面积极性的充分发挥。目前估计，城市磁浮交通的投资远低于地铁，也可能略低于轻轨，经济上是合理的。国内部份城市轨道交通规划及资金需求已有系统的分析当今世界上有三个系统具备了成熟性与可用性的基本条件，即德国Transrapid高速磁浮列车，日本HSST中低速磁浮列车，日本MLX超导磁浮列车。可在近期内进行城市交通建设的是Transrapid与HSST。三个成熟的磁浮交通系统的研发开始于六十年代后期，那时现实可用的磁体系统只有电磁铁和低温超导磁体，经过几十年努力，两者均已达到了成熟可用的程度，但在此期间，永磁体的发展，特别是NdFeB的出现，以及高临界温度超导材料的发现，人们就开始研究采用永久磁体及高温超导体的可能性，取得了一定进展。采用永久磁体的磁浮系统有三个方案，即（1）在Transrapid或HSST系统的电磁铁中加入一定的永磁材料提供部份激磁所需的安匝，以减小电磁铁所消耗的功率或增大间隙。（2）车上与地面上均敷设永久磁体，依靠两者之间的吸力或斥力实现悬浮与导向。（3）车上装有永久磁体，地面导轨上铺设悬浮用导电板，车辆运动时，依靠磁体与导电板中感生电流相互作用使车悬浮。已进行研制的Magplane,UrbanMaglev与Magnemotion系统经过努力有可能近期得到应用。采用高温超导体也有三个方案，即（1）使用高温超导线绕制磁体取代MLX系统中的低温超导磁体，使工作温度可以显著提高。（2）使用高温超导块材经充磁后形成超导永久磁体，取代MLX系统中的低温超导磁体，为此要在块材的性能提高与尺寸增大方面做大量工作。（3）在车上用高温超导块材，地面铺设永久磁体，利用超导体的反磁性产生的排斥力实现悬浮。看来达到实用要做大量研究发展工作。采用永久磁体沿线路铺设的方案，经多次讨论，大多数同志认为工程上是不能实施的，因为，磁浮列车不是磁浮轴承，磁浮轴承可将磁场放在地面上，磁浮列车若将磁场放在地面上，形成几十公里至上千公里长的有磁轨道，其造价与运行都将难于接受。德国Transrapid高速磁悬浮列车的基本结构T-形导向轨（安装有铁磁芯片）车上常规电磁铁用于悬浮和导向控制传统长定子同步直线电机推进悬浮和推进用同一组电磁铁运行速度由地面调频电源控制电机段控制开关切断电机段控制开关切断电机供电段能量供给无线传输无线传输轨道控制车辆控制开关控制TR07在EMSLAND德国高速磁悬浮列车的主要优缺点优点

高速度完全无接触，噪音小传统电机原理，工艺成熟使用铁芯，运行效率高，漏磁小稳定性好，乘坐舒适缺点

悬浮气隙较小1cm

导向轨精度要求高，造价高车体较重，约每座位500公斤需要较复杂的控制系统

上海磁浮线上运行的磁浮列车上海磁浮列车维修基地

上海磁浮线达到430公里/时日本HSST中低速磁浮列车沿革1972年6月1975年11月1985年3月~1989年11月1989年8月1991年4月1999年7月2000年2月日本航空公司作为机场交通工具着手进行了开发HSST-01悬浮行驶成功在科学万国博览会、交通博览会、横滨万国博览会等博览会上，HSST-03~05号车辆运行，累计输送人员大约三百万人次成立了中部HSST开发株式会社在名古屋市大江实验线的试验行驶开始东部丘陵线采用机型选定委员会提出了HSST最为合适的意见成立了爱知高速交通株式会社

悬浮方式对设置在车上的线圈使用直流电流进行励磁，通过对固定在地面的铁板的吸引力实现悬浮。通过监控电磁铁与铁板之间的间隙控制电磁铁电流，将间隙保持在8