磁悬浮列车与重载运输-磁悬浮铁路的特点及原理

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磁悬浮发展概况

从20世纪70年代开始，以德国和日本为首的西方发达国家开始大力开发磁悬浮列车技术，并将它们作为未来超高速地面交通的重要模式。它与常规列车的最大区别是不受轮轨粘着极限的限制，同时具有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行噪声小、安全舒适、不燃油、污染少的优点，并且主要采用高架方式，占用的耕地很少。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车技术原理

磁悬浮列车依靠电磁吸力（EMS）或电动斥力（EDS）将列车悬浮起来，实现与地面轨道的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车技术原理

从悬浮机理上可以分为电磁悬浮（EMS）和电动悬浮（EDS）两种。目前世界上磁悬浮技术公认最好的是德国和日本，高速磁悬浮方面，德国擅长常导磁悬浮技术；日本则擅长超导磁悬浮技术。前者采用常规导体，我们称为常导吸引型。后者采用超导体技术，称为超导排斥型。此外，日本还开发中低速常导磁悬浮列车技术。任务1磁悬浮铁路

德国磁悬浮列车技术发展特点

磁悬浮技术的研究源于德国，1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并于1934年8月申请了磁悬浮列车的专利（德国专利643316号），1953年完成科学报告《电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆》。任务1磁悬浮铁路

德国磁悬浮列车技术发展特点

1969年根据赫尔曼·肯佩尔的设计原则，由慕尼黑的Krauss-Maffei公司设计出第一台带短定子线性传动装置的电磁悬浮实验车模型(Transrapid01)。1971年，由MBB公司制造出第一台原理车，该车在700m长的轨道上已达到100km/h的速度。1974年，Krauss-Maffei公司研制出TR04号。该车也是安装短定子线性传动装置，速度达200km/h。任务1磁悬浮铁路

德国磁悬浮列车技术发展特点1979年在汉堡国际交通展上推出了采用独立电磁铁控制的TR05磁悬浮列车，并在此基础上发展了TR06、TR07、TR08高速磁悬浮系统。其中TR08基于20世纪80、90年代微电子技术发展及TR07十年试验运行经验，成为高速磁悬浮铁路准商业运行车型，是一种集高技术、高速、安全、可靠、经济于一体的新型实用化高速地面交通工具。TR05TR08项目十磁悬浮铁路与重载运输任务1磁悬浮铁路二一磁悬浮铁路的基本设备磁悬浮铁路的特点及原理任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点

日本磁悬浮列车技术研究从20世纪70年代开始，主要有EDS型超导磁悬浮列车和EMS型常导磁悬浮列车。

日本国铁（JNR）致力于EDS型超导磁悬浮列车技术开发。任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点1972年日本国铁（JNR）推出短定子线性电机驱动的ML-100磁悬浮试验车，速度为50km/h。1979年12月，试验车ML-500在宫崎磁悬浮铁路试验线上创造了517km/h不载人高速磁悬浮列车的世界记录。第一次证实了有能力将同步线性电机（无磁路）的EDS技术用于高速轨道交通。任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点

1980年11月，在宫崎试验线的U形轨道上开始MLU-001号车的运行试验，试验充分证实了电动悬浮技术具有良好的动力学特性，并且对线路附近噪声、辐射也很小。

1987年3月，新的电动悬浮系统（EDS）试验车MLU-002

在宫崎试验线上成功进行了试验运行，车速420km/h。随后改进的MLU-002N

于1995年完成了411km/h

的载人运行试验。任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点

2003年，MLX01创下了581km/h的世界纪录，又在2004年创下了对向会车相对速度达到1026km/h的纪录。与此同时,旨在改善空气动力学特性的MLX01-901，其车头长度进一步被拉伸，并于2002年被制造出来验证了其效果。任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点在MLX-01的运行试验中获得的大量宝贵成果，被用于山梨实验线运行中的营业线原型车辆L0系上。作为山梨实验线延长工程以及先行区间设备更新工程完成后的运行车辆，JR东海制造了L0系。2015年，L0系创下了全日行车距离4064km，最高速度603km/h的纪录。任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点

在JNR开发高速超导磁悬浮列车的同时，日航（JAL）为了解决成田机场到东京市区之间的交通问题，开始研究中低速常导磁悬浮列车HSST（HighSpeedSurfaceTransport），先后研制了HSST-01～HSST-05五个型号及HSST-100型。HSST-100L任务1磁悬浮铁路

日本磁悬浮列车技术发展特点HSST采用横向自稳定的悬浮导向结构，没有独立的导向电磁铁，目的是用于市内交通，对时速要求不高，而对于爬坡能力、噪音、电磁辐射及安全舒适性等有较高要求。

以HSST-100L磁悬浮列车技术为基础，命名为Linimo磁悬浮列车，于2005年爱知世博会期间实现商业运用，这是日本磁悬浮列车首次实现商业化运营。Linimo磁悬浮列车项目十磁悬浮铁路与重载运输任务1磁悬浮铁路二一磁悬浮铁路的基本设备磁悬浮铁路的特点及原理任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点我国磁悬浮列车技术研究始于上世纪80年代后期。1994年10月,西南交通大学建成了首条磁悬浮铁路试验线,并同时开展了磁悬浮列车的载人试验,成功地进行了4个座位,自重4t,悬浮高度为8mm,时速为30km/h的磁悬浮列车试验,于1996年1月通过铁道部组织的专家鉴定。青城山磁悬浮列车任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点由铁道科学研究院牵头，西南交大、国防科大、中科院电工所等单位参加，共同研制出长6.5米、宽3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单走行机构磁悬浮试验车，在轨距为2米、长36米、设计时速为100公里的室内磁悬浮实验线路上成功地进行了试验，并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定。填补了中国在磁悬浮列车技术领域的空白。任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点到2016年，我国已经掌握了中低速磁浮交通的核心技术、特殊技术、试验验证技术和系统集成技术，并且具备了磁浮列车系统集成、轨道制造、牵引与供电系统装备制造、通信信号系统装备制造和工程建设的能力，拥有较完整的产业发展能力。任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点

2015年12月，我国拥有完全自主知识产权的中低速磁悬浮示范线，在长沙正式开通试运行。北京地铁S1线，又称北京磁浮线，是北京首条中低速磁浮线路，中国第二条中低速磁悬浮，于2017年12月30日开通。长沙磁浮北京磁浮任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点

2016年12月6日，广东省清远市政府与中国铁建股份有限公司签订《旅游快线轨道交通项目合作框架协议》，宣布建设中国第三条、广东省首条中低速磁悬浮线路，计划于2020年10月，全线开通。任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点在对低速磁悬浮列车进行研究的同时，我国也对高速磁悬浮列车的研究加大了投入，从建设试验线着手，发展我国的磁悬浮高速铁路体系。

以消化、吸收德国TR系列电磁吸引式高速磁悬浮列车技术为目标，提出建设上海磁悬浮列车示范运营线的建议。2002年12月31日，世界第一条高速磁悬浮商业示范线在上海试运行通车，现正常运营多年。任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点

2016年7月，由中车四方股份公司，联合30余家企业、高校、科研院所联合攻关。在对早年引进德国的常导磁悬浮技术，进行不断地消化吸收、自主攻关后，于2019年样机在青岛下线，2020年6月21日，进行试跑成功。任务1磁悬浮铁路

我国磁悬浮列车技术发展特点在高温超导磁悬浮技术研究方面，我国与国际同步。2000年12月31日，西南交通大学研制成功了世界上第一辆载人高温超导磁悬浮试验车，2014年，西南交通大学搭建了全球首个真空管道超高速磁悬浮列车原型试验平台，标志着我国高温超导磁悬浮列车技术达到了国际领先水平。项目十磁悬浮铁路与重载运输任务1磁悬浮铁路二一磁悬浮铁路的基本设备磁悬浮铁路的特点及原理任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的工作原理

1.悬浮原理：（1）常导吸磁式EMS型电磁悬浮就是对车载的、置于导轨下方的悬浮电磁铁通过励磁电流产生磁场，电磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引，将列车吸起实现悬浮，通过控制悬浮电磁铁的励磁电流保证稳定的悬浮间隙，通过直线电机来牵引列车行走。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的工作原理（2）超导吸斥式EDS型电动悬浮就是当列车运动时，车载磁体的运动磁场在安装于线路上的悬浮线圈中产生感应电流，两者相互作用，产生一个向上的磁力将列车悬浮于轨面一定高度，列车运行靠直线电机牵引。与电磁式相比，电动式悬浮系统不能实现静悬浮，必须达到一定速度后才能起浮。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的工作原理

2.导向原理：普通铁路列车的导向是靠车轮轮缘与钢轨之间的相互作用实现。而磁悬浮列车是利用电磁力的作用进行导向。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的工作原理

2.导向原理：

超导磁斥式EDS型的导向系统是在车辆上安装专用的导向超导磁体，使之与导轨侧向的地面线圈产生磁斥力，该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向。

常导磁吸式EMS型的导向系统与超导磁斥式EDS型相类似。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的工作原理

3.推进原理：

两种制式的磁悬浮列车均采用的是直线电机。直线电机是从旋转电机演变而来，它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似，就如同将旋转电机沿半径方向切开展平而成。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的优点

1.速度高，旅行时间短；

2.安全，可靠；

3.能源消耗低；

4.无公害、无污染；

5.故障少、维修费用低；

6.采用线性电机，可减少占用空间；

7.可采用较大的坡度。任务1磁悬浮铁路

磁悬浮列车的技术比较项目常导磁吸式（E