磁悬浮

简介 磁悬浮列车由于悬浮起一定的高度，使车轮与导轨脱离，故不能依靠它们之间的摩擦力产生牵引力使车辆前进，而是采用一种叫做直线电机的推进装置作为列车的牵引动力。     直线电机是从旋转电机演变而来的。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。于是，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。     由于技术、安全和经济等方面的原因，特别是轮轨间粘着条件的限制，近代高速轮轨接触式传动系统，已经达到了最大的限制速度。20世纪初，许多发达国家均在探索取代传统的接触传动的新途径，纷纷开展了对直线电机的研究。直线电机最主要的优点是：结构简单，推进力大，运行可靠，灵活性大，适应性强，不受离心力限制以及无噪音、无振动等。     在磁悬浮列车上采用直线电机，按“定子”和“转子”的设置位置分为两种基本形式：     1、长转子、短定子式。这种电机的“定子”安装在车辆的底部，“转子”线圈安装在轨道上；     2、长定子、短转子式。此种方式是将电机的“转子”线圈安装在车辆上，“定子”线圈安装在轨道上。     直线电机的推进原理是：当“定子”线圈接通电流后，产生磁场，沿轨道方向平行移动，“转子”线圈切割磁场产生的电流（或给“转子”线圈通电流），“转子”线圈在“定子”磁场中受电磁力作用，使“定子”和“转子”间产生相对直线运动，推动列车前进。推进力的大小取决于“定子”磁场的强度、“转子”线圈的电流以及线圈的长度。     直线电机既然是从旋转电机演变而来，自然也有着直线同步电机和直线异步电机之分。在磁悬浮铁路上，直线电机的固定部分只能设置在地面上，运动部分放置在车辆上。其运动部分是“转子”还是“定子”，要根据不同形式的直线电机而定。在实际应用中，直线电机的“定子”和“转子”不可能完全相等，因为在相等的情况下，在列车行进过程中，其相互的电磁耦合部分会越来越小，影响正常运行。必须将“定子”和“转子”作成长短不等，使长的那一级尽可能地长，才能保证在所需行程范围内，得到尽可能满意的电磁耦合状态，从而获得最大的推进力。     一些研究磁悬浮列车起步较早、进站较快的国家，对这两种形式的直线电机都进行了研究，根据不同的磁悬浮方式，采用不同的直线电机，投入实用阶段。     常导磁吸式磁悬浮铁路，一般均采用直线异步电机。在磁悬浮列车上安装三相电枢绕组，在轨道上安置垂直的铝制感应轨。这种方式结构比较简单，容易维护，造价低，投入实用时间短，适用于中低速运输系统；主要缺点是功率偏低，不利于高速运行。     随着超导技术的发展，直线同步电机被提高到了应用日程。在超导磁斥式磁悬浮铁路上多采用直线同步电机。处于超导状态下的导体一旦有电流通过，理论上即可保持永久通电状态，无须再继续供电。其超导电磁体安装在车辆上，在轨道沿线设置无源闭路线圈或非磁性金属板。当磁悬浮列车上的超导电磁体通过地面闭路线圈或非磁性金属板时，由于电磁感应而出现的两者之间的排斥力使车体浮起。同时作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用，为直线同步电机的激磁线圈处于超导状态提供了方便条件。它们可以共存于同一个冷却系统中，或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用。     直线同步电机与异步电机相比，电动机的功率因数提高了。又由于许多设备移到地面上，线路上的设备和造价增加了，但车辆设计可大大简化，故在超导磁悬浮铁路上均采用直线同步电机。 国内情况： 上海磁悬浮快速列车西起上海地铁2号线，东至浦东国际机场，全长30公里。建成以后，将成为浦东机场与上海市区紧密相连的快速通道。设计最大时速为每小时430公里，单程运行时间仅8分钟。按目前的设计，它由9节车厢组成，可以乘坐近千人。每小时发车12列，按每天运行18小时计算，年客运量可达1.5亿人次。预计工程将于2003年初完工。总投资约89亿元人民币。工程完工后，将成为世界上第一列投入商业化运营的磁悬浮列车。