如题所述
磁悬浮列车作为一种新型的地面交通工具已从实验阶段走向了商业运营,并且有速度快、爬坡能力强、能耗较高、运行时噪音高、安全舒适低、不燃油、电磁波污染少等优点,它从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪音和磨损等问题,成为了人们梦寐以求的理想陆上交通大玩具。
磁悬浮列车从悬浮机理上可分为电磁悬浮(EMS,electromagnetic suspension)和电动悬浮(EDS,electrodynamic suspension)两种。前者以德国的Transrapid(简称TR)08型和日本的HSST100L型磁悬浮列车为代表,后者以日本的MLX型超导磁悬浮列车为代表。
电磁悬浮也称磁吸式(Attractive Levitation)悬浮,一般采用“T”型导轨,车辆环抱导轨运行。对车载的、置于导轨下方的悬浮电磁铁通电励磁而产生磁场,磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引,将列车向上吸起悬浮于轨道上,磁铁和铁磁轨道之间的悬浮间隙一般约为8~12mm。列车通过控制悬浮磁铁的励磁电流来保证稳定的悬浮间隙,通过直线电机来牵引列车运行。这种悬浮方式由于采用磁铁异性相吸的原理,磁场在直线电机的初级、次级线圈之间基本可以形成闭合回路,磁场向外扩散较少,电磁污染程度较低,磁场对人的影响可以忽略不计。
电动悬浮也称磁斥式(Repulsive Levitation)悬浮,当列车运动时,车载磁体(一般为低温超导线圈或永久磁铁)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路面一定高度,悬浮间隙一般为100~150mm,列车运行也是由直线电机提供牵引力。与电磁悬浮相比,电动悬浮系统在静止时不能悬浮,必须在列车达到一定速度(约150km/h)后才能起浮。电动式悬浮系统在应用速度下,悬浮间隙较大,不需要进行主动控制。当电动悬浮由于采用磁铁同性相斥的原理,初、次级线圈所产生的磁场在直线电机内部不能闭合,故其电磁污染比电磁悬浮型要大许多。
德国、日本、美国、中国等国家都在积极地研究磁悬浮列车技术,并且已经取得了较大的进展。以EMS型磁悬浮列车为代表的德国和以EDS型磁悬浮列车为代表的日本,其磁悬浮铁路系或接近应用水平:分别为德国的TR常导吸力型磁悬浮列车,日本的MLX超导斥力型磁悬浮列车和HSST常导吸力型磁悬浮列车。我国西南交通大学和国防科技大学正在研制的磁悬浮列车属于常导电磁吸力悬浮型。
德国是世界上最早研究磁悬浮列车的国家。1922年,德国人赫尔曼·肯佩尔(Hermann Kemper)提出了电磁悬浮原理,并在1934年获得世界上第一项有关磁悬浮技术的专利。由于当时技术和工艺条件限制,在此后的30多年时间里,磁悬浮技术没有得到明显的发展。
1969年,德国联邦交通部、联邦铁路公司和德国工业界参与了关于“高速与快速铁路的研究”,所研究的高速交通涉及轮轨高速铁路和磁悬浮高速铁路。1971年2月,德国第一辆磁悬浮原理车MBB和一段660m长的试验线路投入试验运行。原理车采用车辆侧的短定子直线电机驱动。1975年,Thyssen Henschel公司在卡塞尔(Kassel)的工厂中的HMB试验线上率先实现了线路侧长定子直线同步电机驱动的磁悬浮列车。这一试验系统,将直线驱动和悬浮支承结合起来,奠定了今天TR磁悬浮高速铁路发展的基础。1976年研制的“彗星”号试验车,首次证明磁悬浮车可以以400km/h以上速度运行。在1979年汉堡国际交通博览会上,一段900m长的TR磁悬浮铁路示范线顺利展出,促进了磁悬浮铁路的发展进展。
为了建造第一段试验线路,德国工业界组成了磁悬浮铁路Transrapid联合体。在德国西北部的埃姆斯兰(Emsland)地区建设Transrapid试验线(简称TVE)。第一期工程包括21.5km长的试验线路、试验中心和试验车Transrapid06(简称TR06)。考虑到将来的实际应用,提高试验速度,联邦研究与工艺部于1984年决定在TVE扩建南环线,即试验线路的第二线路段。南环线1984年开工,1987年竣工。至此,TVE的试验线总长达到31.5km。同年,TR06磁悬浮车在试验线上达到40km/h的速度,1988年,试验速度提高到41.6km/h。