磁懸浮列車是什麼原理?

2021-01-09 製造原理

近日,由中國自主研發的高速磁懸浮實驗樣車正式下線,時速可達到600公裡,這標誌著我國在高速磁懸浮技術領域實現了重大突破,時速600公裡磁懸浮列車也是世界上最快的速度之一(日本磁懸浮列車時速達到603公裡)。

高速磁懸浮是目前軌道交通技術的制高點,軌道與列車間只有10毫米間隙,這是真正的貼地飛行,牽涉到空氣動力學,懸浮導向控制等多個領域,其科技含量極高,在當前一些國家對中國發起技術封鎖的特殊時期,高速磁懸浮列車的下線讓中國在這一領域處於領先地位。

人類在發展過程中不斷在探索怎樣對抗重力,不論是利用風還是水,懸浮空中的夢想從未停止,科學家也在尋找一種更穩定,更受人類控制的懸浮力量,將這種技術應用在城市交通上。

軌道交通工具從最早的蒸汽到現在的電力,從時速幾十公裡到現在的幾百公裡,但是不變的是它們都需要輪子在軌道上行駛,有這麼一項顛覆性的技術可以讓上百噸的列車懸浮在軌道上運行,這就是磁懸浮列車。

1922年德國工程師發現了電磁懸浮原理,並將其申請了專利,隨著一些國家經濟實力的增強,就需要研發新的交通運輸工具,隨後德,美,日,蘇聯相繼開展了磁懸浮列車的研發,在1971年德國研發出世界上第一輛磁懸浮列車,隨著磁懸浮技術的發展,速度也在不斷提高。

磁懸浮列車的優點是能夠高效率的完成載客,無需用活塞,渦輪等活動零件,所以在行駛過程中幾乎沒有噪音,在運行時不是緊貼著鋼軌行駛,而是以懸浮的形式飛馳在軌面上。缺點也很明顯,造價超高,上海磁懸浮約30公裡的線路造價高達上百億,就目前來說,還處於虧本狀態。

相對於其它有輪列車車輪與軌道的摩擦,撞擊,磁懸浮列車利用電磁力實現無接觸支撐和導向,其運行阻力只有空氣阻力,磁懸浮列車的核心是怎麼樣讓幾百噸重量的列車懸浮,還有就是怎麼樣讓其前進。

從上世紀70年代開始,世界上多個發達國家都在進行磁懸浮列車的開發,目前世界上磁懸浮技術最好的是德國和日本,德國和日本使用的技術原理是不一樣的。

日本使用的是低溫超導型磁懸浮技術,超導體是指金屬或合金在低溫下完全失去電阻和完全抗磁性的特性,就是超導體的這兩個特性,所以它跟磁鐵就會產生即排斥又吸引的關係,磁鐵就能穩穩的懸浮在超導體上方。

應用在磁懸浮列車上,超導線圈是超導磁懸浮列車的關鍵設備之一,它使列車獲得上浮,推進力,每一節車廂上都裝一臺液氮壓縮制冷機,列車的超導磁懸浮裝置將始終保持在零下196度低溫狀態,可保持車體懸浮狀態,其實這也是利用磁鐵同極相斥的原理,在運行過程中車體與軌道之間只有10毫米間隙,就是這樣的原理超導磁懸浮列車才能在空中快速疾馳。

德國是利用常導型磁懸浮技術,這種技術是採用抱軌運行形式,車身下端像伸出兩排彎曲的胳臂將鐵軌抱住,這能解決列車脫軌的危險,給安裝在列車彎曲胳臂上的磁鐵通電就會產生強大磁力,鐵軌會被磁力吸引,軌道是靜止的整個列車由於吸引力就會懸浮。

中國也是採用的常導磁懸浮抱軌技術,目前在上海運營的磁懸浮列車,是世界上第一條投入商業運營的磁懸浮專線,連接市區到機場,時速達到430公裡,30公裡距離只需要8分鐘。

磁懸浮列車沒有引擎還能高速運行,也是應用了磁鐵吸力和排斥力來推動列車前行,通電後,它們就會變成一節節帶有N極和S極的電磁鐵,軌道磁鐵N極與列車上磁鐵N極相斥會將列車往前推,下一節軌道磁鐵N機與列車磁鐵S相吸會將列車往前拉,軌道上的電磁鐵會根據列車前進而不斷變化磁極,保證磁懸浮列車不斷向前推進,磁力既可以讓列車懸浮又可以推動列車前進。

與普通的有輪列車不同,因為整個列車都是懸浮在空中的,就需要精準的控制只有幾毫米的懸浮高度,還要解決載客後造成列車的不平衡等問題,這些都需要由列車心臟IGBT來解決,它通過採集列車上傳感器的的信號,以每秒幾萬次的速度運算,調整和控制車輛使其正常運行。

中國的高鐵通過這十幾年的建設,高鐵總裡程達到2萬多公裡,技術也達到世界先進水平,還被稱為中國新四大發明之一,一些線路已開始盈利,如京滬線年均盈利近百億元,那為什麼還要去發展造價更高的磁懸浮嘞。

在各種中長距離交通工具中,高鐵時速一般是300公裡,飛機時速一般是900公裡,磁懸浮列車時速600公裡正好處在這兩種之間,有其速度的優勢。

從我國建設的高鐵來看,時速在300公裡左右,如果要再提速無論從安全還是節能方面考慮都不在合適,要追求更高的速度,更好的舒適度,磁懸浮列車就是最好的選擇。

雖然磁懸浮有著諸多的優點,研發建設也從未停止過,擔心它對人體輻射傷害的聲音從未停止,但人類追求更高速度的決心從未改變,中國是善於創造奇蹟的國家,高速磁懸浮列車的下線註定又將創造又一個奇蹟。

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  • 磁懸浮列車原理,磁懸浮列車對人體有什麼危害
    可以這麼說,中國本身就是一個創造傳奇的地方,因為作為一個東方大國,有很多的故事值得我們說到,對於我們這一代人來講,在書本上就知道一個事情,那就是中國的磁懸浮列車是世界上唯一的一個列車,可能很多人都覺得非常的驕傲,那麼到底什麼是磁懸浮列車呢,可能通過書本以及相關的資料介紹,大家已經知道了磁懸浮列車就是通過電磁場的磁力將火車抬起來
  • 我國已有了高鐵,為何還要修建磁懸浮列車?到底原因是什麼?
    有消息傳出,中國自主研發的高速磁懸浮試驗樣車正式下線,時速可達600公裡,這標誌著我國在高速磁懸浮技術領域實現了重大突破,時速600公裡磁懸浮列車,也是世界上最快的速度之一。為此有人提出了疑問,中國已有了高鐵,為何還要修建磁懸浮列車?到底原因是什麼?
  • 沒有輪子、會飛的火車——磁懸浮列車
    第三部分,磁懸浮列車的「前世今生」; 第四部分,世界上仍在商業運營的磁懸浮線路; 第五部分,這幾年火爆全世界的超級高鐵與磁懸浮有什麼關係?
  • 磁懸浮列車和相關領域的認識和理解
    第三部分,磁懸浮列車的「前世今生」; 第四部分,世界上仍在商業運營的磁懸浮線路; 第五部分,這幾年火爆全世界的超級高鐵與磁懸浮有什麼關係? 20世紀60年代,鐵路專家們就關注到了這些實際問題,為此,列車輪子與軌道無接觸、弓網與供電電纜無接觸的磁懸浮列車孕育而生。 磁懸浮列車是基於磁極「同性相吸,異性相斥」的原理,利用永磁力、電磁力或超導磁力克服車輛重力的作用,使車輛和軌道相互間達到無機械接觸式的平衡狀態,並利用直線電機驅動控制列車的加減速[3]。
  • 【有益思】高鐵大國為什麼還要發展更高速的磁懸浮列車?
    磁懸浮列車?這不是一個新的名詞啊,在上海就有一段通往浦東機場的磁懸浮列車一直在運營著,為什麼又開始試跑研製了? 其實,不少人已經體驗過上海、北京、長沙的短途磁懸浮列車的高速、靜音的乘坐感覺。那它到底是用了什麼原理? 其實非常簡單,就是利用「同性相斥,異性相吸」的電磁原理,通過電磁力讓車輛懸浮起來,這樣列車與路軌直接就沒有了摩擦與振動,就像坐在一個氣墊上一樣。
  • 速度快於高鐵的磁懸浮列車,為何很少見到?專家說出原因
    然而實際上,在速度上,有一種列車是比高鐵還要更快的,那就是磁懸浮列車。這種列車的速度能達到500-600公裡每小時,而高鐵的速度只能達到200-300公裡左右。
  • 磁懸浮列車比高鐵更快、更早出現,為何卻沒有得到普及呢?
    但是今天小編向大家介紹的是磁懸浮列車比高鐵更快、更早出現,但是卻為何沒有得到普及呢?眾所周知,我們中國第1條標準高鐵是在2005年的時候建設,4年之後才開始運營,現如今僅僅只有10年的時,但是到如今卻已經發展的越來越好,甚至成為了一種主流。其實在此之前的時候還有一種新型的交通工具,這就是磁懸浮列車。
  • 明明磁懸浮列車比高鐵更早出現,速度也更快,為什麼後者先普及?
    不過在我國第一條的標準高鐵武廣高鐵是在2005年建設,4年後才開始運營的,至今只有10年的時間,在此之前,其實還有一種新型交通工具,這就是磁懸浮列車。它和高鐵有著很大的區別,高鐵的時速雖然很快,但它還是一輛需要車輪才能行駛的列車,而磁懸浮列車則不一樣,它雖然也有車輪,但是行駛的時候並不依靠它,車輪只是在緊急情況下才會使用。
  • 長沙研製出全國首輛磁懸浮列車
    這一年的5月11日,我國第一臺單轉向架磁懸浮列車在國防科大實驗室試車成功,中國人正式圓了自己的磁懸浮列車夢。這一事件,入選當年我國的十大科技新聞。從此以後,我國的磁浮交通運輸技術向前邁進一大步,逐漸走在國際前端。   1995年之後,我國的磁懸浮技術開始遍地開花,在研究領域、應用領域都有很大發展。
  • 磁懸浮列車速度快而且乘坐舒服,為什麼最後卻普及了高鐵
    最早的綠皮車現在已經很少見了,最常見的是特快和高鐵,還有一種列車叫磁懸浮,很多人都聽說過,但沒見過。因為至今為止全國只開通了3條磁懸浮線路,分別在上海,長沙和北京地鐵S1線。今天就帶著大家去長沙體驗一下這種能夠浮起來的列車到底什麼樣。位於湖南長沙的磁浮快線,連接著城市內的高鐵與航空兩大樞紐,全程18.55千米。
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    日前,日本玩具製造商TAKARA TOMY推出世界首款磁懸浮列車玩具,時速500公裡,細節處理全部仿真。  時速500公裡磁懸浮玩具列車? 細節驚人!  時速500公裡磁懸浮玩具列車? 細節驚人!  日本玩具製造商TAKARA TOMY推出世界首款磁懸浮列車玩具Linear Liner,Linear Liner 玩具列車基於日本JR東海公司研發的磁懸浮新幹線「L0系」超導磁懸浮列車為原型打造,運行與真正的磁懸浮列車採用基本一樣的運行原理。  時速500公裡磁懸浮玩具列車? 細節驚人!  時速500公裡磁懸浮玩具列車?
  • 什麼是磁懸浮列車?和高鐵有什麼不同啊?
    我國打算研發時速600公裡的磁懸浮列車了,對比下竟然是飛機時速的三分之二!不過有了高鐵為什麼還要研究磁懸浮呢?兩者除了速度外還有什麼差別嗎?磁浮列車是利用電磁力讓車體懸浮在軌道之上,並通過電磁力推動車輛運行的交通工具。
  • 磁懸浮列車模型速度高達500km/h 售價只能呵呵了
    磁懸浮列車,人盡皆知,我們國人最熟悉的應該是上海的磁懸浮列車了。磁懸浮技術在我們的印象中屬於昂貴的高科技,應用在高大上的地方。萬萬沒有想到,有朝一日,磁懸浮技術也應用到了玩具上來。現在,有錢人以及有錢人家的熊孩子又將有新的玩具可以花錢了,那就是磁懸浮列車玩具。買一輛?買!一家曾經推出無數好玩玩具的日本玩具廠商 TAKARA TOMY 宣布將會在今年 9 月 19 日推出世界首款磁懸浮列車玩具 Linear Liner,TAKARA TOMY 廠商聲稱該玩具列車速度高達 500km/h。
  • 磁懸浮列車比高鐵出現得早,速度也更快,為什麼高速先普及?
    其實,在這條高鐵出現之前,一種新型交通工具磁懸浮列車已經出現了。磁懸浮列車和高鐵還是有比較大的區別的。高鐵的速度雖然也很快,但也是需要車輪的。不過,磁懸浮列車就不一樣了,磁懸浮列車在行駛的時候是不需要依靠車輪。我國第一輛磁懸浮列車在2003年的時候就已經在上海進行運營了。但是,為什麼磁懸浮列車出現的早,速度也更快,反而是高鐵先普及呢?
  • 橫店東磁:會密切跟蹤磁懸浮列車的發展 並積極拓展該領域的磁材和...
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  • 上海磁懸浮列車是雞肋?別再「巴結」日本的超導技術,中國再創新
    這麼看,磁懸浮似乎變成了趕飛機的交通工具或者旅遊觀光的列車了,一想到3億每公裡的造價成本,運營到何時才能收回成本呢?真的是這樣嗎?國內正常商業運營的磁懸浮線其實一個手掌就能數得過來:上海磁懸浮列車、長沙磁浮快線、北京地鐵S1線,分別於2003年,2016年,2018年開始運營。他們都都屬於中低速磁懸浮列車。技術方面都是引進德國的常導型磁懸浮技術。
  • 磁懸浮列車輝煌一時,為什麼現在淡出人們視野
    磁懸浮列車不過,要注意的是,當初我國鐵路部門提出的磁懸浮列車方案,在其規劃書裡面提出的應用時速為300~330千米/小時,和普通的輪軌式高速列車的設計應用時速差不多,並沒有什麼碾壓性的速度優勢。當然,從發展的上限來看,磁懸浮列車由於理論的超越性,其理論速度上限比輪軌式高速列車要強上一籌。磁懸浮列車的運行理論是,路基上預先鋪設導線,由強電力造成強磁場的場力,驅動列車懸浮在路基上空。由於列車走行不部位不需要與路基發生接觸,就減少了巨大的摩擦造成的能量損害,這使得磁懸浮列車具有兩個優勢,第一,運行階段比較安靜,噪音強度在30分貝以下,第二,具有極大的速度優勢,一瞬百米,風馳電掣。
  • 美媒:中日競爭磁懸浮列車
    日本和中國正在競相建造一種新型超高速磁懸浮列車,試圖證明他們掌握了這項具有巨大出口潛力的技術。一些短途和試驗性的磁懸浮列車已經投入運營,但亞洲前兩大經濟體正在競相開發世界上第一條長途城際鐵路。一邊是日本東海旅客鐵道公司斥資860億美元打造的磁懸浮列車,將連接東京與大阪,預計在2037年前通車。
  • 還記得4000km/h飛行列車嗎?它要開始建磁懸浮實驗線了!
    如果要在山西省建立一條成熟的磁懸浮實驗線,說明飛行列車開始進入工程實驗階段,需要通過工程具體測試飛行列車的動力系統、真空穩定系統的等,為以後飛行列車的投入運營而創造基礎條件!山西省也將圍繞此條實驗線,在全國首推動磁懸浮產業、真空產業等相應的產業發展!
  • 磁懸浮列車時速比高鐵還快,為什麼國內卻沒有普及?
    很多人應該猜到這種交通工具是什麼了吧?沒錯,它就是磁懸浮列車。大家對於這個名字是不是覺得既熟悉又陌生?早在2003年的時候,我國的第一列磁懸浮列車就已經投入使用了,而這列磁懸浮列車位於上海。不過這列磁懸浮列車並不是我國自己創造出來的,而是從德國採購的。