磁悬浮列车

小目录 一、磁悬浮列车介绍 二、磁悬浮列车类型 三、磁悬浮列车工作原理 四、磁悬浮列车“引导系统” 五、磁悬浮列车“模型”介绍工作原理 六、磁悬浮列车性能和环境效益的比较 七、发展磁悬浮列车的优点和维修

介绍： 科技名词定义 中文名称：磁悬浮列车 英文名称：maglev train;magnetic suspension train 定义：以超导电磁铁相斥原理建设的铁路运输系统。区别于通常的轮轨黏着式铁路。其最高时速可以达到350～500km。 所属学科： 地理学（一级学科）；经济地理学（二级学科） 隨著科技的進步、生活品質提升的要求，人類不斷追求更快速、更方便舒適的運輸工具，陸路運輸工具演變至今，已經朝向磁浮列車的方向發展了。 德國是目前全世界磁浮列車技術發展得最成熟的國家。德國政府已於1994年正式批准漢堡到柏林間的超高速磁浮系統的興建，其全長達285公里，最高時速450公里，預計西元2005年啟用。日本政府也在規畫一條與新幹線平行的磁浮運輸系統。此外，英國、加拿大、西班牙、蘇聯與中國大陸等地，亦不斷跟進進行磁浮列車的研發，唯規模尚不及德國與日本。

磁悬浮系统类型： 电磁悬浮系统（Electro Magnetic System）:依靠在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮,属吸力悬浮系统,并主要应用于德国常导磁悬浮列车系列.(左图) 电力悬浮系统（Electro Dynamic System）:将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生感应电流,进而产生电磁斥力以支撑和导向列车.属斥力悬浮系统,并主要应用于日本超导磁悬浮列车系列.(右图)

[基本概念] 磁浮列車是利用同磁性相斥的特性，使車子下方和軌道帶相同磁性，車子便能因為斥力而「浮」在軌道上了。同時因為車子與軌道間沒有接觸，所以幾乎沒也摩擦。

磁浮列車為什麼能懸浮在鐵軌上？ 電流的磁效應 磁浮列車的基本原理 (一) 電流的磁效應 在螺旋形的導線上通電，就會在螺旋形導線的中間產生感應磁場，而此感應磁場的大小和導線圈數及電流成正比，當電流斷路時感應磁場也會同時消失。磁場方向可由安培右手定則決定：右手四指的方向依照導線電流方向握起，則姆指方向則為感應磁場的N極。

磁浮列車浮起的原理 (二) 磁浮列車浮起的原理 永久磁鐵或電磁鐵異極會相吸，同極卻有極強的排斥力，磁浮列車能浮起來就是利用這個原理。而車體的重量並不輕，若要靠磁鐵相吸及相斥的力量將它浮起來，車上及軌道上的磁力就必須要很強。因此搭配使用電磁鐵和永久磁鐵，除了可增強磁性之外還可以節省一部分的電力。

引導系統(Guidance System)是為了使車體保持在車道上方，不致於左右「飄」離。由於漂浮和引導線圈的任何一方都有連接電力電纜，所以能保持列車行駛在軌道的中央，藉著受到距列車較遠端的邊所產生的吸引力和較近端的邊的排斥力使列車能一直保持移動在軌道的中心而不會偏向任何一方！！

实际模型 在列车每节车厢两侧底侧,装载有6~8个超导磁体,并通过液氦作为冷却系统. 当列车起到或进站时,列车依靠车轮行驶,随着列车加速,导轨线圈通电, 根据Meissner效应,车与轨之间产生电动斥力,(数量级为103N/m2)从而实现悬浮.

2.悬浮系统 导向系统依靠轨道两侧的线圈,按照实际所需的横向倾角的大小,对线圈中的交变电流进行调节,进而提供所需的导向力. 假设转子受到扰动，偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，控制器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将信号转换成控制电流，并在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到哪个方向的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。

3.动力推进系统 直观模拟:轨道两侧装有线圈，交流电使线圈变为电磁体，它与列车上的磁铁相互作用。列车行驶时,车头的磁铁（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引,同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥,使列车前进。然后在线圈里流动的电流反向,其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。 　　这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。

直线电机 直线同步电机:其初级绕组沿轨道铺设,次级绕组安装在车体上, 在初级绕组中通入三相交流电, 气隙中产生平移磁场,该磁场切割次级导体, 产生电磁感应, 诱发磁场,该磁场与原有平移磁场方向相反,最终在路轨和车体间产生电磁推力.

性能比较(一) 1.安全: 不会脱轨； 单向行驶，不会相撞。 2.最大优势--高速

性能比较(二) 3.电磁辐射小 4.噪声小

性能比较(三) 磁悬浮列车的悬浮高度为10~100mm，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求要比普通列车高. 磁悬浮列车的技术要求比普通列车要高得多. 车载冷却系统重,且由于涡流效应,悬浮能耗较高. 成本方面，维修保养以及能耗等费用较普通列车高。 但总而之, 由于其高效的运输能力和优越性能,磁悬浮列车还会有很大空间;而对于我们这样一个地域辽阔,经济高速发展,但交通系统基础相对薄弱的国家而言,磁悬浮列车的研究开发具有十分重要的意义.

磁浮列車不但速度快，且由於車體上浮的緣故，使搖晃與噪音被減至最低。根據其發展計畫，未來人們還可以利用磁浮列車在短時間內運送大宗貨物。無人駕駛的磁浮列車，可在專用的真空隧道內行駛，不必憂慮廢氣的排放與噪音的干擾，也不受天候影響，其可說是理想的運輸系統。 目前一般火車的速度只有每小時約幾十公里到上百公里，在多方面採取一些改善措施後可以提高到每小時約100~200公里或稍高一些。但是由於火車速度越高，火車車輪與鐵軌之間的摩擦也越大，這就限制了火車速度的進一步提高。如果能夠使火車從鐵軌上浮起來，消除了火車車輪與鐵軌之間的摩擦，不就能很大地提高火車的速度嗎？但是如何使火車從鐵軌上浮起來呢？一般說來有兩種可能的浮起方法。一種是氣浮法，就是使火車向鐵軌下的地面大量高速噴氣而利用其反作用力把火車從鐵軌道上浮起，但這樣會激揚起大量塵土和產生很大噪聲，都會對環境造成塵土和噪聲污染而不能採用。另一種是磁浮法，就是利用火車與鐵路軌道之間的磁作用力使火車從鐵軌上浮起來，這樣既不會場起塵土，也不會產生噴氣噪聲，因而是一種提高火車速度的好方法。

發展磁浮列車的優點及維修 為什麼要發展磁浮車輛？發展磁浮車輛不是為了趕時髦，而是有它實際面的考量。許多人知道磁浮車可以用來發展高速火車，因為輪軌車輛在高速的情形之下會有許許多多的技術性問題產生而磁浮車不會。然而，磁浮車不只可以用來發展高速火車，它用來做低速的捷運系統一樣可以有許多好處。例如噪音的問題，都市捷運系統大多位於人口稠密的都會區，甚至不可避免的會經過住宅區，人們對於捷運系統的噪音已經是可以說是深惡痛絕。台北木柵線的馬特拉系統選用橡膠輪胎的主要原因就是希望降低噪音，結果噪音果然是較低，但只是較一般鋼輪鋼軌系統的噪音低，在入夜之後，仍然使沿線居民飽受干擾而提出抗議。而磁浮車輛可以說是噪音問題的唯一解，原因在於磁浮車輛無車輪與軌道接觸所產生的噪音，車輛本身也無會產生噪音的齒輪箱等傳動機構。同時磁浮車輛對軌道所產生的是整個磁鐵面的面接觸而不似車輪對軌面的點接觸，對於地面所產生的振動感會較低。英國柏明罕（Birmingham）機場磁浮捷運系統在時速47公里時，距軌道15公尺處的噪音值只有60-66dB。德國的磁浮試驗線M-Bahn系統更是低達50-59dB。據其工程人員透露，噪音量測時由於受測體（列車）的噪音值過低，須得在夜深人靜、背景噪音降低之後，才可量得數據。相較於膠輪式的馬特拉VAL系統，其噪音值達75dB。磁浮車輛真的是安靜多了。 在維修方面，磁浮車輛沒有任何轉動或摩擦的零件，於是就沒有了這方面的零件維修或定期更換費用。 磁浮車輛由於使用線型馬達，不需要一個大大的車輪在車輛底下，因此可以使車身降低。車身降低可以使軌道的建造費用降低。（在地下隧道時可使截面積縮小，高架軌道則可因受風面較小，橫向力矩較小等因素而減小對於帽樑強度的要求）。此外線型馬達所提供的煞車作用乃完全來自於電磁力，因此其煞車性能不受路況影響。不管路面是否溼滑仍然可以保持原來的煞車距離。因此，在系統設計班距時可以將之縮到很短，如此一來可以大幅提高系統在尖峰時間的運量。

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