德国、日本超高速磁浮铁路技术经济比较

德国常导超高速磁浮铁路技术4.8德国、日本超高速磁浮比较德国TR系统的技术特点（1）借助气隙传感器和加速度传感器，通过对电磁铁的主动控制，实现车辆的悬浮和导向，悬浮气隙保持在8～10mm，悬浮高度与车速无关；（2）悬浮和导向功能采用可靠性高的冗余设计；（3）通过长定子直线电机，实现无接触的牵引和再生制动，制动时可向电网反馈电能；4.8德国、日本超高速磁浮比较德国TR系统的技术特点（4）牵引功率的控制和转换通过地面固定设备实现；（5）车载440V辅助电网由直线发电机供电；（6）地面控制中心对列车位置的控制信号通过频率为38GHz的无线电传送；（7）当牵引系统失效时，采用车载的涡流制动器实现列车的目标定点制动；4.8德国、日本超高速磁浮比较德国TR系统的技术特点（8）线路高架或地面低置；（9）支承梁采用钢结构或混凝土结构；（10）道岔采用连续的钢结构梁，在电力、液压传动系统的推动下，产生弹性弯曲，实现列车换线；（11）系统运行由计算机全自动控制；（12）TR磁浮列车由功能相对独立的多节车辆组成，其中包括两节头车和0～8节中间车，每节车可用作客运或运送贵重货物。4.8德国、日本超高速磁浮比较德国TR系统的系统特征（1） 比较宽的应用范围，如速度范围为200～500km/h；（2）客运能力（单向）为每年700～4000万人；（3）悬浮和导向的电子控制较复杂；（4）在静止状态仍保持悬浮，不需要车轮；（5）由于牵引功率设备不在车上，所以车上有较大的使用空间；（6）车上悬浮线圈沿车辆均匀分布，线路荷载小，且随着车速的升高，线路荷载增加不大；4.8德国、日本超高速磁浮比较德国TR系统的系统特征（7） 优越的选线参数（转弯半径小，爬坡能力强）；（8） 能耗低；（9） 噪声低；（10） 电磁场辐射可忽略不计；（11） 由于悬浮和导向的不稳定性，在功率电子和控制电子方面的耗费较大；（12） 列车环抱着线路，安全性能好。4.8德国、日本超高速磁浮比较日本MLX系统的技术特点（1）磁浮列车速度超过大约120km/h时，实现无接触的悬浮和导向；（2）在120km/h速度以下，依靠车轮支承和导向；（3）通过无铁心的长定子同步直线电机实现牵引和正常的运行制动，采用空气芯铝线圈；（4）混凝土结构的线路断面呈“U”字形，在侧壁的内侧安装用于悬浮、导向的“8”字形线圈和用于牵引的直线电机定子线圈；4.8德国、日本超高速磁浮比较日本MLX系统的技术特点（5）车辆的两端装有超导线圈，形成超导强磁体，当车速达到120km/h以后，超导磁体产生的运动磁场在线路内侧的“8”字形线圈中感应出电流，感应电流与超导磁体的磁场相互作用，产生悬浮力和导向力，悬浮力和导向力不需要主动控制，列车的稳定悬浮气隙约100mm；（6）在紧急情况下安全制动时，使用空气翼动力制动（较高速度时）、再生制动和车轮盘型制动；4.8德国、日本超高速磁浮比较日本MLX系统的技术特点（7）第一列磁浮列车上的300V电网由车载的燃气轮发电机经蓄电池组缓冲后供电，之后的磁浮列车采用直线感应发电机对车载电网供电；（8）列车运行由计算机全自动控制。4.8德国、日本超高速磁浮比较日本MLX系统的系统特点（1）应用速度为500～550km/h；（2） 适合于超高速场合，因为在中低速下，悬浮力与涡流阻力损耗的比例不佳；（3） 车体质量较轻；（4） 由于线路呈“U”形，列车运行时，辐射噪声较低；（5） 悬浮和导向系统中，不需要对超导磁体进行反馈控制，但采用液氦对超导线圈制冷，低温超导体和制冷设备的能量耗费较大；4.8德国、日本超高速磁浮比较日本MLX系统的系统特点（6） 由于涡流损耗，在中低速运行时，能耗相对较高；（7） 悬浮气隙较大，对导轨的加工精度要求较低；（8） 起动和制动时都需要带有车轮的运行装置；（9） 由于采用超导强磁铁及电动悬浮技术，系统原理决定了较高的电磁辐射；（10） 电动悬浮系统悬浮的一级抗振动阻尼较低，需要额外的措施来保证乘坐的舒适性。4.8德国、日本超高速磁浮比较悬浮系统及适用速度比较EDS斥力型磁浮特征：斥力型磁浮列车适用于超高速，速度越高，悬浮力越大，磁阻力下降，效率提高。而在低速（如速度低于120km/h）时，不能产生足够的悬浮力使列车离开地面线路。因此这类斥力型磁浮铁路只适用于大城市间长距离高速运输。4.8德国、日本超高速磁浮比较悬浮系统及适用速度比较EMS吸力型磁浮特征：驱动力（纵向牵引力）与垂向悬浮力两个系统合二为一；磁阻力可忽略不计。4.8德国、日本超高速磁浮比较悬浮系统及适用速度比较德国EMS型TR磁浮铁路的适用速度范围要宽一些;日本EDS型MLX磁浮铁路的适用速度要高一些。4.8德国、日本超高速磁浮比较项 目德国TR系统日本MLX系统悬浮方式电磁吸引式侧壁电动式悬浮气隙8～10mm100mm以上运行速度高低均可超高速低速时悬浮状态悬浮车轮支承和导向悬浮、导向控制需闭环控制不需控制，具有自稳定性线路荷载分布连续分散相对集中电磁铁的安全冗余常导电磁铁有安全冗余超导电磁铁无安全冗余最高试验速度450km/h552km/h最高应用速度430km/h约500km/h车内磁力线泄漏几乎没有，对人体无碍相对较强，但经测试对生物无害，使用心脏起搏器者不宜乘车技术难点精确控制技术低温超导制冷技术线路造价较低较高4.8德国、日本超高速磁浮比较项 目德国TR系统日本MLX系统定子长定子有铁心长定子无铁心，空气芯铝线圈驱动绕组波形绕组环形绕组长定子开关站分段长度300～2000m456m长定子开关机械式开关，无电流时开合机械式开关，无电流时开合悬浮线圈长定子铁心用于悬浮另设悬浮、导向共用的“8”字形感应线圈供电方式交-直-交供电（

GTO）交-直-交供电（

GTO）VVVF逆变器容量15MV·A南线38MV·A，北线20MV·A变电站间距20～50km50km正常制动方式直线电机再生制动再生制动、低速时车轮盘型制动紧急制动涡流制动空气动力制动（高速时）车轮盘型制动（低速时）紧急制动停车点预定的有救援、疏散设施的停车点任意位置，旅游从双线之间的通道疏散4.8德国、日本超高速磁浮比较|主要经济性能比较1.总投资及分项投资比较日本中央磁浮新干线投资指标约是德国柏林—汉堡磁浮铁路投资的3倍。4.8德国、日本超高速磁浮比较|主要经济性能比较2.磁浮铁路与轮轨高速铁路的投资比较在平原地区，磁浮铁路造价比轮轨高速铁路高10%～30%；而在山区，磁浮铁路造价应该与轮轨高速铁路相当或低于轮轨高速铁路。综合来看，磁浮铁路造价并不比轮轨高速铁路造价有明显增加。4.8德国、日本超高速磁浮比较|主要经济性能比较

3.占 地在土地使用量方面，德国运捷TR线路由于均设置为高架或低置梁，并且由于使用T形梁，使得占地减少。TR线路比日本MLX线路占地减少10%～15%。4.8德国、日本超高速磁浮比较|主要经济性能比较4.车体质量MLX车体质量比TR轻很多。MLX每座位平均质量只为TR的63%，每延米质量只为TR的40%。4.8德国、日本超高速磁浮比较|主要经济性能比较5.能 耗TR车辆除了在驱动方面消耗电能之外，由于车辆在停站和低速行驶过程中始终处于悬浮状态，故与MLX系统相比，TR系统增加了在悬浮和导向方面的能耗。4.8德国、日本超高速磁浮比较|主要经济性能比较6.养护维修与轮轨系统铁路相比，磁浮铁路的养护维修工作量很小。MLX的养护维修工作主要集中在支承、导向橡胶车轮的拆换方面；而TR系统则没有车轮磨耗，养护维修工作量就更少了。4.8德国、日本超高速磁浮比较|结论（1） MLX系统造价高、超导技术难度大；TR系统造价相对较低，虽然控制系统复杂、精确，但技术相对成熟，大部分零部件具有通用性，市场供应方便。（2） MLX系统车辆悬浮气隙较大，对轨面平整度要求较低，抗振性能好，速度快并且还有进一步提高速度的可能性，它还具有低速时不能悬浮的特点，因此更适合于大运量长距离、更高速度的客运。4.8德国、日本超高速磁浮比较|结论（3） MLX系统集当代超导技术、磁浮铁路技术等高新技术于一体，其发展将与相关高新技术产业的发展相辅相成，发展潜力巨大。（4） MLX与TR的噪声与能耗相近，MLX车辆屏蔽后的电磁辐射与TR车辆相差不大。（5） TR线路占地和养护维修费用较少，但MLX隧道限界较小，隧道工程造价更低，在隧道较多的山区更具有优越性。4.8