磁浮列车技术的最新发展和方向.docx

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1、磁悬浮列车技术的最新进展和讨论方向【摘要】磁浮列车近年来进展快速，尤其是低速磁浮系统。美国GeneralAtomics（GA）低速磁浮系统进展顺当，日本HSST也已经投入试运行，中国国防科大HSST系统样车已经做成，美国MagneMotion、Maglev2000以及SemiMaglevUrbanaut也是市内低速磁浮系统，正处于设计和试验阶段,Magplanc最新设计也有低速系统的设计。开发低速磁浮系统，这是近年来磁浮列车进展的方向*。【关键词】磁浮列车低速系统电动式永久磁体AbstractMaglevhasbeendevelopedrapidly,especiallylow-speedsy

2、stems.U.SGeneralAtomicslow-speedurbanmaglevisgettingwellon,JapanHSSThasbeenputintooperation,alsoChinaHSSThasdoneitsvehicle.U.SMagneMOtion、Maglev2000andSemiMaglevUrbanautarealsourbanlow-speedsystems.Low-sppedisatrendofmaglevrecently.KeywordsMaglev,low-speedmaglev,EDS,permanentmagnet1、引言德国的TranSraPid磁

3、浮列车技术已经工程化，日本高速磁浮JR-MagIeV技术也走向成熟。磁浮列车的具有不同种类，经过各国科技工程人员主要是美日德中四国的努力，己经把磁浮技术进展到有用化的阶段。特殊是中国建成世界上第一条磁浮试验运营线，并且乐观推动建设沪杭高速磁浮线路。近年来，美国磁浮列车技术进展很快，主要是GeneralAtoIniCS低速磁浮系统、MagneMotionMaglev2000和SemiMaglevUrbanaut,均是市内低速磁浮系统。新的磁浮系统的进展有以下几个热点：电动式磁浮系统（气隙大对轨道要求不是很高）；永久磁体（磁体性价比高）；市内低速磁浮系统（有宽阔的市场）；高温超导体（超强磁场）。中

4、科院电工所正在研制永久磁体电动式导体板磁浮列车系统。2、磁悬浮列车的分类磁浮列车目前有几种不同的分类方法。依据悬浮原理的不同，磁悬浮列车大体上可分为电动悬浮型（EDS）、电磁悬浮型（EMS）；依据磁体的不同，又可以分为常导型、超导型、永磁型和混合磁体型；依据速度的不同又可以分为中低速磁浮（小于200kmh）和高速磁浮（500kmh）;依据推动方式的不同分为直线同步电机型和直线感应电机型。世界各国主要磁浮系统的比较见下表。项目列车悬浮系统推动系统导向系统最大速度km/h气隙mm德国TranSraPid（建成）电磁铁EMS轨道初级LSM电磁铁50010日本JR-Maglev（建成）超导磁体EDS轨

5、道初级LSM8字形短路线圈500100美国MagPune（模型,非工程）永久磁体EDS轨道初级LSM导体铝板450100日本HSST（工程即将完工）电磁铁EMS车载短初级直线感应电机电磁铁1808美国GeneralAtOmiC（样车即将完工）永久磁体EDS轨道初级LSM永久磁体和LSM铁芯16025美国MagneMotion混合磁体EMS轨道初级LSM混合磁体EMS16020中国国防科大HSST（样车完工）电磁铁EMS车载短初级直线感应电机电磁铁18010电动型悬浮的机理是：运动磁体和它在导体中用开头悬浮；列车运行速度越快，感应的磁场感应电流产生的磁场相互作用产生悬浮力，典型代表是日本的JR-

6、Maglev和美国的MagPlane磁浮列车。电动型悬浮的特点是：静止或低速运行时不能起浮；当列车运行达到肯定速度由于电磁感应的作越强，悬浮力越大，所以列车对轨道的要求不是很高。日本的JRTIaglev已经工程化（达到500kmh的速度），Magplane于上世纪70年月用试验线胜利地验证了原理可行性，并且设计采纳铉铁硼磁体来取代低温超导磁体，最新设计推出低速市内交通系统，没有经过1:1的工程研制与试验。电磁悬浮型的悬浮机理是：悬浮电磁铁通入直流电和铁芯产生电磁引力将磁体浮起。典型代表是德国Transrapid和日本HSSTOTransrapid磁浮系统已经在上海胜利运营，达到450kmh的速

7、度，拟建的沪杭磁悬浮就是采纳这种技术，特点是悬浮气隙仅为IonInb对轨道要求严格。3、磁体技术的进展磁体技术是磁浮列车的关键技术。高磁场磁性技术的进展主要采纳铉铁硼和高温超导磁体，这带动了车载磁体技术的进展。使用永久磁体，比如Magplane和GA磁浮系统；使用超导磁体，比如Maglev2000和JR-Maglev0两种磁体各有利弊，永久磁体性价比好，便利地获得强磁场，但是铉铁硼温度特性、维护和清洁、易被腐蚀、强振动带来影响等等都是值得讨论的问题；而超导磁体，具有很强的磁场，已被日本JRTagIeV证明是牢靠的，能够取得大气隙，对轨道的要求不高。日本在低温超导磁体的基础上，于2005年和20

8、06年又胜利进行了高温超导应用于磁浮列车的试验，证明高温超导磁体应用于磁浮列车是可行和牢靠的。但是由于超导设施低温的特点也带来了麻烦，制造和维护都不简单，并且低温设施还要耗电，还需要对强磁场进行屏蔽等等，带来一系列的问题。日本HSST和中国HSST型磁浮系统采纳电磁磁体，电磁磁体具有可控性，可以满意低速磁浮进展的需要。美国MagneMotion磁浮系统采纳电磁铁和永久磁体混合磁体，永久磁体作为电磁磁场的补充,综合了电磁磁体和永久磁体的优势。4、低速磁浮列车进展快速迄今为止，磁浮列车多采纳直线同步电机推动。低速磁浮系统有使用直线感应电机的，例如日本正在建筑的HSST型低速市内磁浮系统采纳直线感应

9、电机推动。最近磁浮列车的进展主要是进展市内低速磁浮系统。日本正在建筑的HSST磁浮列车，美国正在样车阶段的GA磁浮列车、MagnCMOtion、SemiMaglevUrbanaut以及Maglev2000磁浮列车都是市内低速系统，美国的Magplanc也进行了低速车型的设计。以上车型的速度都在200kmh以下。进展最快的是日本的HSST磁浮列车、美国的GA磁浮列车和中国国防科大的HSST,很快就进入工程化和有用化阶段。值得一提的是，近年来美国GeneralAtomics应用铉铁硼永久磁体开发低速市内磁浮系统。1999年，美国LawrenceLivermorc我国试验室推出了Inductrack

10、悬浮系统，浮阻比可达到200:1甚至更高。GeneralAtomics采纳了Inductrack系统，构造双层车载Halbach铉铁硼磁体排列作为悬浮磁体（导向和推动磁体采纳单列HaIbaCh排列的永久磁体）。这种系统低速状况下也能得到大的浮阻比，适合于低速运行。2002年10月，GeneralAtomics在加州SanDiego开头建筑120m试验线路，现在己经建成，正在进行各种测试，包括电气设施和动力性能（推动和悬浮等）。我们我国低速系统的设计，已经有肯定的基础，铁道科学院、国防科技高校、西南交通高校与中科院电工所，都开展了低速磁悬浮列车的研制工作，先后研制胜利多台试验车辆。2005年和2

11、006年，国防科技高校和北控公司合作生产HSST的样车已经在唐山机车车辆厂制造胜利，正在乐观推动建设工程试验段。5、磁浮列车的道岔道岔系统是磁浮列车系统的重要组成部分，采纳何种道岔系统是由列车和轨道系统打算的。目前已有的道岔系统均是机械道岔，结构简单，平安性能低，需要移动轨道来完成道岔。区分于己有的道岔系统，MagPlane提出了电磁道岔，电磁道岔和传统的道岔有本质的区分，道岔结构中没有可移动部件，目的是保证在各种速度和各种可能的交通状况下车辆平安通过。MagPlane采用U型轨道同时产生悬浮力和导向力，悬浮磁体同时也是导向磁体，这种特殊的构造造成了道岔结构很困难。由于在道岔处，只有一侧的导体

12、板和悬浮磁体起作用，另一侧悬空，所以从力的平衡角度讲，很难使列车通过道岔。6、结束语磁浮列车技术进展很快，从进展的方向看主要是三个方向：电动型、永久磁体和应用于市内交通的低速系统。电动型能得到较大的悬浮气隙从而对轨道要求低；永久磁体具有很好的性能价格比；而低速磁浮系统具有宽阔的市场空间，所以这些是近期进展的重点。磁浮是节能环保的大载客量轨道交通，在我们我国具有宽阔的应用前景。中国科学院电工讨论所正在致力于永久磁体电动式导体板的磁浮列车的讨论工作，为进一步研制工程化列车奠定基础。参考资料：1严陆光，“高速磁悬浮列车技术及其在我们我国客运交通中的战略地位”，科技导报，1999,(8)34-37O2

13、 SamGurol,etcStatusoftheGeneralAtomicsLowSpeedUrbanMaglevTechnologyDevelopmentProgram,Maglev,2004Proceedings2004Shanghai3 YoshihideYasuda,etcTheFirstHSSTMaglevCommercialTraininJapanwMaglev*2004Proceedings2004Shanghai4,“Overviewofthe2004MagplaneDesign,Maglev,2004Proceedings2004Shanghai5MagplaneElectr

14、omagneticSwitch2001年6SamGroulandBobBaldiOverviewoftheGeneralAtomicsLowSpeedUrbanMaglevTechnologyDevelopmentProgram,Maglev2002论文集2000年9月，瑞士洛桑7W.BrzezinaetcLiftandsideforcesonrectangularpolepiecesintwodimensionsnJr.AppLPhys.,Vol.45,No.4,Apr.1974,1869-18728ShirakunietcThestatusofdevelopmentandrunningtestsofsuperconductingmagIevwMaglev,2006DresdenGermany9SamGurol,etcwGeneralAtomicsUrbanMaglevProgramStatusMaglev,2006DresdenGermany10Nissen,GuntertCurrentStatusofMaglevDevelopmentProgrammewMaglev,2006Dresden,Germany