登陆注册
8434300000040

第40章 磁悬浮列车

在未来,汽车有可能渐渐成为不受宠爱的产品,因为它污染环境,容易堵塞交通。磁悬浮列车将成为大众高速交通的主要手段。

磁悬浮列车原理传统的轮轨系列车的支撑、导向以及牵引、制动等功能都是靠轮轨之间的相互作用:车轮支撑在钢轨上,列车在横向的导向是靠轮缘与钢轨内侧之间的作用,而火车启动加速和制动减速时的作用力是靠车轮与钢轨之间的摩擦力。

而磁悬浮铁路上的磁悬浮列车,顾名思义是利用列车与轨道之间的磁力(吸力或斥力)把车体支撑在轨道上方,车体与轨道并不接触。

利用磁铁的吸力和斥力的磁悬浮列车的区别,主要反映在轨道形式的不同。

利用吸力的磁悬浮列车,采用的是T形轨道;它利用由传统的车载电磁体相导轨上的铁磁轨道之间相互作用产生吸引磁力而形成悬浮力和推力,使车辆浮起,它用感应线性电动机驱动。其优点是易于通过蓄电池或感应(异步)发电机向转子提供电流,应用技术较为简单。其缺点是悬浮力较小,只能浮起大约10毫米的高度,因而要求高精度控制系统,一般只适用于平原地区。由德国西门子公司开发的Transrapid系统就是这种类型的典型。

而利用斥力的磁悬浮列车,则使用U形轨道。它依靠车载超导磁体和导轨线圈产生的感应电流间的相斥力而产生悬浮。这种类型的优点是强大的超导磁体所产生的电磁力足以将车身悬浮至100毫米的高度,其缺点是超导技术很复杂,超导磁体产生的高磁场应予以屏蔽。由于列车受轨道电磁力的作用,悬浮在空中一定高度运行,因而车体的摇晃和噪声能减轻到最低水平。目前在一些工业发达的国家,磁悬浮列车的速度可达400~600千米/时。在相距较近的城市之间旅行,比乘飞机还快。

上海磁悬浮列车

与传统轮轨系统列车相比较,磁悬浮列车没有轮轨之间的摩擦阻力,也没有轮轨间的滚动噪声和振动,也没有受电弓和接触网之间的摩擦声。磁悬浮列车快速度、低噪声、无污染、运行成本少。它的出现有可能使未来的交通发生彻底的革命。

但是磁悬浮沿线路要铺设大量线圈绕组,电磁悬浮列车对轨道精度要求非常高,线路建设成本也必然较高。它最大的问题是与现有的轮轨系统铁路不兼容,自成体系。与现有铁路系统之间的运输组织工作产生新的课题。

2000年,我国引进德国技术,在上海首次建成了采用常导技术的磁悬浮列车示范线。

我国第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车,2006年正式投入商业运营。建成后,从浦东龙阳路站到浦东国际机场,30多千米只需六七分钟。上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”(简称“常导型”)磁悬浮列车。它利用“异性相吸”原理设计,是一种吸力悬浮系统,利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁,和铺设在轨道上的磁铁,在磁场作用下产生的吸力使车辆浮起来。

列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁,在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙,让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡,利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右,使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。

悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说,在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变成电磁体,由于它与列车上的电磁体的相互作用,使列车开动。

列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引,同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时,线圈里流动的电流方向就反过来,即原来的S极变成N极,N极变成S极。循环交替,列车就向前奔驰。

稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统,是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时,列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用,产生排斥力,使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时,控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制,达到控制运行目的。

“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上,将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”、“定子”间的相互作用,将电能转化为前进的动能。我们知道,电动机的“定子”通电时,通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时,通过电磁感应作用,列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。

上海磁悬浮列车时速430千米,一个供电区内只能允许一辆列车运行,轨道两侧25米处有隔离网,上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米,肉眼观察几乎是一条直线;最小的半径也达1300米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。

磁悬浮列车有许多优点:列车在铁轨上方悬浮运行,铁轨与车辆不接触,不但运行速度快,能超过500千米/时,而且运行平稳、舒适,易于实现自动控制;无噪音,不排出有害的废气,有利于环境保护;可节省建设经费;运营、维护和耗能费用低。它是21世纪理想的超级特别快车,世界各国都十分重视发展这一新型交通工具。目前,我国和日、德、英、美等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验,即将进入实用阶段,运行时速可达500千米以上。

德国磁悬浮控制列车撞车事故

到目前可以讲,磁悬浮列车轨道技术在中国,磁悬浮列车技术仍在德国,引进产品是引进不来技术的。我国的轮轨铁路技术有近百年的历史,形成了专门从事机车设计、科研创新的产业大军,拥有数十年设计、制造、运营、维修配套的40多万人的产业链。磁悬浮技术掌握在少数专家、教授手中,是不具备应用条件的。磁悬浮列车需要高架,高架梁的绕度必须小于1毫米,因此,高架桥跨一般要小于25米,桥墩基础要深30米以上。因此,在上海到杭州的地面上要形成一道200多千米的挡墙。此外,由于运行动力学的影响,轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮,占地多,对环境影响比较大。

磁悬浮列车的缺点。2006年,德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞,报道称车上共29人,当场死亡23人,实际死亡25人,4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠,不如轮轨列车。在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止,要克服很大的惯性,只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子,如果突然停电,靠滑动摩擦是很危险的。此外,磁悬浮列车又是高架的,发生事故时在5米高处救援很困难。没有轮子,拖出事故现场困难;若区间停电,其他车辆、吊机也很难靠近。知识点磁悬浮轴承磁悬浮轴承,是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其他的轴承形式。对于磁悬浮技术,国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车,而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注,国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。

同类推荐
  • 人小鬼大2

    人小鬼大2

    孩子总是天真烂漫、口无遮拦,丝毫不受人情世故的沾染!孩子的话,常常让爸爸妈妈忍俊不禁却又无可奈何。每个孩子都是哲学家,每个孩子都是开心果。
  • 世界经典童话故事全集:公主千金的故事

    世界经典童话故事全集:公主千金的故事

    本套丛书包括《国王皇后的故事》、《王子少年的故事》、《公主千金的故事》、《官员商人的故事》、《庶民百姓的故事》、《能工巧匠的故事》、《女人儿童的故事》、《魔鬼妖怪的故事》、《动物植物的故事》和《生灵怪象的故事》等10册童话故事,其中包括安徒生、格林、豪夫和王尔德的作品,也包括了世界各国许多民间童话故事, 很具有代表性和普遍性。相信这套《世界经典童话故事全集》丛书,能够启迪儿童的心灵、陶冶儿童的情操、培养儿童的情趣、丰富儿童的知识、发展儿童的智力,成为广大父母和少年儿童们的良好读物和收藏品。
  • 曹文轩小说阅读与鉴赏:青铜葵花

    曹文轩小说阅读与鉴赏:青铜葵花

    麦场主系列《曹文轩小说阅读与鉴赏》丛书共计十本,收录于其中的小说都可谓是当代儿童文学中的经典之作。加之安武林老师独到精辟的点评,使麦场主系列成为不可多得的儿童阅读与写作精选丛书。本书为该丛书之一。
  • 至痛亲情:我的狼妈妈

    至痛亲情:我的狼妈妈

    你相信吗?我的妈妈遭遇车祸离开人世后,竟变成了一只狼!她因为割舍不下我,所以变成狼来到人间处处保护我。我以为自己成了孤儿,原来妈妈一直都在我身边。
  • 榕树下的智慧课堂:听外公讲那些人生的哲理

    榕树下的智慧课堂:听外公讲那些人生的哲理

    本书以外公和孩子为主线,把一个个蕴含哲理的小故事穿插在孩子们熟悉的生活场景中,内容纵贯古今,横亘中外,穿透大千世界,寓于人生百态?故事背后精彩独到的感悟,让孩子在轻松阅读的同时能够更直接地用智慧来温润自己成长的心灵,让他们在面临挑战、遭受挫折和感到无望时能从中汲取力量;在惶惑、烦恼、痛苦和失落时,能从中获得慰藉。
热门推荐
  • 阵芒

    阵芒

    这年头,痞子也不好当,新世纪痞子必须符合以下要求:口才要好:能气死的咱先气死!鬼点子多:气不死的咱再阴死!耐力要高:阴不死的咱就磨死!人品要好:强敌统统喝水噎死!功法要奇:一出手就汗死一地!当到了不痞不成神的时候,痞也就成了一种无上荣耀,被天下人景仰。
  • 英雄传说之元素之战

    英雄传说之元素之战

    以西方魔幻世界为背景,讲述男主角艾迪从一名默默无闻的见习医生在经历各种事件和磨难后逐渐成为传奇英雄的故事
  • 小妹修仙录

    小妹修仙录

    给你一座城,你要怎么管理她?当戾气压空,疫情满城,选择救城还是救人?……大灵仙女卓小妹,斗仙除戾打怪升级,一个独立女孩的都市女王养成记……
  • 修武狂徒

    修武狂徒

    世人眼里他是杀神,手段狠毒惨绝人寰;敌人眼里他是噩梦,百杀不死千般报复;情人眼里他是完美无缺的男人,温柔勇敢无所不能。且看一个被所有人瞧不起的少年孤儿,在一个神秘空间的辅助下如何一步步复仇、杀敌,走上强者的巅峰……
  • 树荫下消失的锦年

    树荫下消失的锦年

    一年前他的家庭破产,父母躲债在外,留下他独自守着家庭,陪伴他的是从小的青梅竹马。一次他和债主打斗的过程中被毁了容,之后被父母送去了韩国治疗。一年之后整过容的他再一次回到了曾经生活的城市,再一次遇见了她,遇到了一群男生女生,在平凡的校园里,过着平凡的生活。那些已经消失的,和不曾消失的,渐渐的就在我们恋恋不舍的回忆里开始模糊了。香樟树的树荫最后遮住了过去的路,同时也遮去了我们的记忆,飞鸟破空悲鸣,那些破碎的伤口突然被拉的越来越大。时光,像是裂出了一道缺口。于是那些所谓的悲伤,所谓的泪水,所谓的回忆,都一涌而出了。
  • 隔壁的闷骚男

    隔壁的闷骚男

    刚见面痞里痞气,认识后全能小奶狗,在一起露出本性变成撩人大灰狼。
  • 厉冰冰离婚记

    厉冰冰离婚记

    原来,你的欲望,我的仇恨,可以轻易抹去曾经的美好,小夫妻时代的预约婚姻,你真的伤得起吗?一个女人放松了对自己的要求,这个世界就会变得残忍起来。恨一个伤害过你的人,累:原谅一个伤害过你的人。更累。因为你不知道这个人值不值得你原谅,更不知道这个人将来会不会再伤害你。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 逆天萌妻的绝版苏少

    逆天萌妻的绝版苏少

    谱温柔细曲,恋世间少年。“离家出走都可以,但是小黎请带上你的东西。”(求婚求的人)闻一曲红尘,淡一世情殇。沾上你喜欢的气息,那么下辈子你是不是就属于我了呢?慕小黎和苏锦城,人群中第一眼,是鄙视和厌恶。第二眼,这人…第三眼,只喜欢对的人,喜欢喜欢的人。虐值:+++逗比值:++++++++感动值:+++++++++++甜度:++++++++++++++++高甜轻虐,欢迎入坑,这是一本关于爱情与友情的书。
  • 当法师成为巫师

    当法师成为巫师

    辗转重生的艾伦,一步一步从普通人变为一名超凡法师,带着泰瑞亚的记忆再次重生在哈利波特的世界,会碰撞出怎样的火花。小白作者第一作,会尽最大努力写完,希望大家多多支持。