中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

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公里,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公里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公里)。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

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,將這種技術套用在城市交通上。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

軌道交通工具從最早的蒸汽到現在的電力,從時速幾十公里到現在的幾百公里,但是不變的是它們都需要輪子在軌道上行駛,有這么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。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

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公里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么樣讓幾百噸重量的列車懸浮,還有就是怎么樣讓其前進。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

從上世紀70年代開始,世界上多個已開發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。

套用在磁懸浮列車上,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台液氮壓縮制冷機,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。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

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。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

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,連線市區到機場,時速達到430公里,30公里距離只需要8分鐘。

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磁懸浮列車沒有引擎還能高速運行,也是套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。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

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,它通過採集列車上感測器的的信號,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,高鐵總里程達到2萬多公里,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。

中國有高鐵了,為何還要造磁懸浮列車,它的原理是什麼?

在各種中長距離交通工具中,高鐵時速一般是300公里,飛機時速一般是900公里,磁懸浮列車時速600公里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公里左右,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注定又將創造又一個奇蹟。

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