大学物理课程论文—磁悬浮.doc

目录《德日高速磁悬浮列车》课题论文 1■: 1一、 磁悬浮列车的概述 1二、 日本徳国超高速磁浮铁路的比较 21、 超导原理比较[1] 22、 主要技术特点比较 43、 悬浮特性比较 54、 能耗和造价经济分析 5三、 小组分工： 6参考文献： 7《德日高速磁悬浮列车》课题论文摘要：德国工程师赫尔曼•肯佩尔提出了电磁悬浮原理，磁悬浮技术的研究就在国际范围内如火如荼的进行着磁浮技术在交通方面的 应用体现在高速磁悬浮列车的出现现阶段超高速磁浮技术主要有以 以曰本为代表的超导超高速磁浮铁路MX技术、德国常导超高速磁 浮铁路术本文主要介绍这两种技术的技术特点，分析他1门的 能耗等各方面性质，并提出我国下阶段的磁浮研究方向关键词：MX技术、TR技术、电磁吸引式悬浮、侧壁电动式悬浮一、磁悬浮列车的概述很早以前，人们就希望列车能与轨道脱离接触，以解除轮轨车辆 的振动与磨损带来的烦恼A20世纪初德国工程师赫尔曼•肯佩尔 提出Y电磁悬浮原理，并于1934年中请了磁悬浮列车的专利以来， 人类一直在探索将这一原理应用到地面轨道交通的途径1970年代 以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能 力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英 国等发达国家相继开始进行磁悬浮运输系统的开发。

由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际 的接触，故其几乎没有轮、轨之间的摩擦磁悬浮列车有其不可替代 的优势：运行速度快，能超过500千米/小吋，运行平穂、舒适，易 于实现自动控制；它以电为动力，不排出有害的废气，宥利于环境保 护；可靠性大、维修简便、成本低，可节省建设经费，其能源消耗仅 是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300公 里以上时，噪声只有65分災，是一种名副其实的绿色交通工具正 因为磁浮列车在交通方面有着如此的优势，国际上有关磁悬浮列车的 研究正如火如荼地进行着20世纪末，经过多个国家长期的试验研 究逐渐形成以日本为代表的超导超高速磁浮铁路MLX技术、德国常导 超高速磁浮铁路TR技术以及日本主要用于中短途客运的中低速地面 运输系统HSST技术下面主要介绍以德U为代表的两种高速磁浮铁 路技术二、日本德国超高速磁浮铁路的比较□前日本超导超高速磁浮铁路MLX技术和德国常导超高速磁浮 铁路TR技术是超高速磁浮铁路领域最具代表性的技术二者宥他们 独特的技术特点，.在某些方面都有其较高的造诣1、超导原理比较[1]•日本MLX技术日本超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型。

它是利用超导磁体产生 的强磁场,列车运行吋与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥 力将列车悬起其最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具 有的完全导电性和完全抗磁性超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集 成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感位动力集成设备由动力集成绕组、感座动力集成超导磁铁 和悬浮导向超导磁铁三部分组成当向轨道两侧的驱动绕组提供与车 辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因 而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个 与移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动列车前进同时，在地 面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器，根据探测仪传来的信息 调整三相交流电的供流方式，就能精确地控制电磁波形以使列车能良 好地运行•德国TR技术德国常导型列车也称常导磁吸型，它是利用普通直流电磁铁电磁 吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右车辆 下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈，地面 轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就象同步直线 电动机的长定子绕组。

当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时，由于电磁感应作用承载系统连同列车一 起就像电机的“转子” 一样被推动做直线运动，从而在悬浮状态下， 列车可以完全实现非接触的牵引和制动常导磁悬浮列车工作时，苜先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁 的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起在 车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一 定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接 触导向是通过一套高精度电子调整系统得以保证的此外由于悬浮 和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然 可以进入悬浮状态2、主要技术特点比较日本MLX技术和德国TR技术的主要技术特点如表1 [2]所示：表1:主要技术特点比较项鬥德RTR系统F1木MLX系统於;？"式电磁吸引式总浮侧磧电动式悬浮 悬浮气隙8-1Omm悬浮控制不稳定低速时息浮状态总浮 ?轮支承和导叫息浮、导叫控制需闭环控制不耑控制，u打门稳定性电磁铁的安全冗余常导电磁铁打安全冗余超导电磁铁无安全冗余线路荷载分布敁高试验速度501km/h581km/h•做诚腿 430km/h500km/h个:内磁力线淸露几乎没ft,对人体无碍相对较强，但对生物无芮技术难点精确恳浮控制技术低温（或温）超导制冷技至由表可得出日、德技术层面的优劣，此处就不再赘述。

3、 悬浮特性比较日本MLX技术和德国TR技术的最大不同在T惡浮原理不同•日本MLX技术U本采用斥力型电动悬浮EDS ［3］电动悬浮依靠车辆上的磁体在 运动时切割导轨上导体磁力线产生感应电流，该电流产生的磁力线表 1：主要技术特点比较必然与产生他的磁力线相反，形成斥力磁浮 车辆与导轨间有磁场耦合在运动时会产生磁阻力而斥力型磁浮的磁 阻力在低速时大，在高速是随着速度增高而下降因此斥力型磁浮铁 路更适用大城市间长距离高速运输•德国TR技术徳国TR型磁浮的垂向悬浮力是由线路上的直线同步电机铁心与 车辆上直线同步电机的磁极间形成电磁吸力产生的，与斥力型磁浮列 车相同，吸力型磁浮列车也会形成磁阻力［3］而德国TR驱动力与垂 直悬浮力两个系统合二为一，这是德国TR磁浮铁路优势所在4、 能耗和造价经济分析MLX车辆通过超导线圈同吋实现悬浮、驱动和导向三种功能，只需很小的供电电流，所以耗电量很小其耗电量主要用于地面定子绕 组和维持液氦的超低温制冷用电而TR车辆除了在驱动方面消耗电 能之外，由于车辆在停站和低速行驶过程中始终处于悬浮状态，故与 MLX系统相比，TR系统增加了在悬浮和导向方面的能耗对悬浮列车的造价方面，有数据显示，徳国慕尼黑机场线造价单 价4. 73亿元/km，而日本中央磁浮新干线造价单价12. 8-15. 3亿元 /km,可见德国技术的磁浮铁路的造价指标比日本磁浮铁路的造价要 低。

由德U赐磁浮技术看磁浮发展国际上对磁悬浮列车的研究已逐步趋向成熟，我国对磁浮技术的 研究也在火热进行国防科技大学、西南交通大学和北京交通大学已 着手研究磁浮方面的技术，并于1986年研制出我国第一辆可载人磁 悬浮列车对国际上德U为代表的超高速磁浮列车技术，他们各有各的优势 和技术不足参考两种磁浮技术，德国MLX系统在造价能耗方面占有 优势，虽然在控制技术方面不如日本的TR系统，但在我国现有国情 下，我认为德国MLX系统更适合我国的铁路交通系统，尤其对替代长 距离城市间的铁路运输尤其发展点因此对MLX系统，我国下一阶段 的研究方向应着重于对磁浮列车精确控制及导向的技术研究三、小组分工： 我们小组针对我们选择的课题进行了细致的分工，查阅相关的资料文献和书籍，并针对网上的材料进行汇总，总结后得到该课题的课程文参考文献：[1] 佚名.磁悬浮列车的原理.百度网，2011,4.2011,4.2011,4.[2] 未知.城市轨道交通智能控制系统.344-345,[3] 未知.城市轨道交通智能控制系统.343-344,。