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中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

19717阅读制造原理

近日,由中国自主研发的高速磁悬浮实验样车正式下线,时速可达到600公里,这标志着我国在高速磁悬浮技术领域实现了重大突破,时速600公里磁悬浮列车也是世界上最快的速度之一(日本磁悬浮列车时速达到603公里)。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

高速磁悬浮是目前轨道交通技术的制高点,轨道与列车间只有10毫米间隙,这是真正的贴地飞行,牵涉到空气动力学,悬浮导向控制等多个领域,其科技含量极高,在当前一些国家对中国发起技术封锁的特殊时期,高速磁悬浮列车的下线让中国在这一领域处于领先地位。

人类在发展过程中不断在探索怎样对抗重力,不论是利用风还是水,悬浮空中的梦想从未停止,科学家也在寻找一种更稳定,更受人类控制的悬浮力量,将这种技术应用在城市交通上。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

轨道交通工具从最早的蒸汽到现在的电力,从时速几十公里到现在的几百公里,但是不变的是它们都需要轮子在轨道上行驶,有这么一项颠覆性的技术可以让上百吨的列车悬浮在轨道上运行,这就是磁悬浮列车。

1922年德国工程师发现了电磁悬浮原理,并将其申请了专利,随着一些国家经济实力的增强,就需要研发新的交通运输工具,随后德,美,日,苏联相继开展了磁悬浮列车的研发,在1971年德国研发出世界上第一辆磁悬浮列车,随着磁悬浮技术的发展,速度也在不断提高。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

磁悬浮列车的优点是能够高效率的完成载客,无需用活塞,涡轮等活动零件,所以在行驶过程中几乎没有噪音,在运行时不是紧贴着钢轨行驶,而是以悬浮的形式飞驰在轨面上。缺点也很明显,造价超高,上海磁悬浮约30公里的线路造价高达上百亿,就目前来说,还处于亏本状态。

相对于其它有轮列车车轮与轨道的摩擦,撞击,磁悬浮列车利用电磁力实现无接触支撑和导向,其运行阻力只有空气阻力,磁悬浮列车的核心是怎么样让几百吨重量的列车悬浮,还有就是怎么样让其前进。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

从上世纪70年代开始,世界上多个发达国家都在进行磁悬浮列车的开发,目前世界上磁悬浮技术最好的是德国和日本,德国和日本使用的技术原理是不一样的。

日本使用的是低温超导型磁悬浮技术,超导体是指金属或合金在低温下完全失去电阻和完全抗磁性的特性,就是超导体的这两个特性,所以它跟磁铁就会产生即排斥又吸引的关系,磁铁就能稳稳的悬浮在超导体上方。

应用在磁悬浮列车上,超导线圈是超导磁悬浮列车的关键设备之一,它使列车获得上浮,推进力,每一节车厢上都装一台液氮压缩制冷机,列车的超导磁悬浮装置将始终保持在零下196度低温状态,可保持车体悬浮状态,其实这也是利用磁铁同极相斥的原理,在运行过程中车体与轨道之间只有10毫米间隙,就是这样的原理超导磁悬浮列车才能在空中快速疾驰。

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德国是利用常导型磁悬浮技术,这种技术是采用抱轨运行形式,车身下端像伸出两排弯曲的胳臂将铁轨抱住,这能解决列车脱轨的危险,给安装在列车弯曲胳臂上的磁铁通电就会产生强大磁力,铁轨会被磁力吸引,轨道是静止的整个列车由于吸引力就会悬浮。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

中国也是采用的常导磁悬浮抱轨技术,目前在上海运营的磁悬浮列车,是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮专线,连接市区到机场,时速达到430公里,30公里距离只需要8分钟。

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磁悬浮列车没有引擎还能高速运行,也是应用了磁铁吸力和排斥力来推动列车前行,通电后,它们就会变成一节节带有N极和S极的电磁铁,轨道磁铁N极与列车上磁铁N极相斥会将列车往前推,下一节轨道磁铁N机与列车磁铁S相吸会将列车往前拉,轨道上的电磁铁会根据列车前进而不断变化磁极,保证磁悬浮列车不断向前推进,磁力既可以让列车悬浮又可以推动列车前进。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

与普通的有轮列车不同,因为整个列车都是悬浮在空中的,就需要精准的控制只有几毫米的悬浮高度,还要解决载客后造成列车的不平衡等问题,这些都需要由列车心脏IGBT来解决,它通过采集列车上传感器的的信号,以每秒几万次的速度运算,调整和控制车辆使其正常运行。

中国的高铁通过这十几年的建设,高铁总里程达到2万多公里,技术也达到世界先进水平,还被称为中国新四大发明之一,一些线路已开始盈利,如京沪线年均盈利近百亿元,那为什么还要去发展造价更高的磁悬浮嘞。

中国有高铁了,为何还要造磁悬浮列车,它的原理是什么?

在各种中长距离交通工具中,高铁时速一般是300公里,飞机时速一般是900公里,磁悬浮列车时速600公里正好处在这两种之间,有其速度的优势。

从我国建设的高铁来看,时速在300公里左右,如果要再提速无论从安全还是节能方面考虑都不在合适,要追求更高的速度,更好的舒适度,磁悬浮列车就是最好的选择。

虽然磁悬浮有着诸多的优点,研发建设也从未停止过,担心它对人体辐射伤害的声音从未停止,但人类追求更高速度的决心从未改变,中国是善于创造奇迹的国家,高速磁悬浮列车的下线注定又将创造又一个奇迹。

磁悬浮

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