陆上最快的交通工具

系统组成

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。

悬浮方式

（1）磁浮有3个基本原理。第一个原理是当靠近金属的磁场改变，金属上的电子会移动，并且产生电流。第二个原理就是电流的磁效应。当电流在电线或一块金属中流动时，会产生磁场。通电的线圈就成了一块磁铁。磁浮的第三个原理我们就再熟悉不过了，磁铁间会彼此作用，同极性相斥，异极性相吸。现在看看磁浮是如何作用的：磁铁从一块金属的上方经过，金属上的电子因磁场改变而开始移动 （原理一）。电子形成回路，所以接着也产生了本身的磁场（原理二）。图 1 以最简单的方式来表达这个过程，移动中的磁铁使金属中出现一块假想的磁铁。 这块假想磁铁具有方向性，因是同极性相对，因此 会对原有的磁铁产生斥力。也就是说，如果原有的磁铁是北极在下，假想磁铁则是北极在上；反之亦然。因为磁铁的同极相斥（原理三），让磁铁在一块金属上方移动，结果会对移动中的磁铁产生一股往上推动的力量。如果磁铁移动得足够快，这个力量会大得足以克服向下的重力，举起移动中的磁铁。 所以当磁铁移动时，会使得自己浮在金属上方，并靠着本身电子移动产生的力量保持浮力。这个过程就是所谓的磁浮，这个原理可以适用在列车上。下面介绍常导磁吸式（EMS）和超导磁斥式 （EDS）列车的具体运行原理。

常导磁吸式(EMS) 利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起，见图2所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳，使直线电机有较高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，使磁场保持稳定的强度和悬浮力，使车体与导轨之间保持大约10 mm的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮，对控制系统的要求也可以稍低一些。

超导磁斥式(EDS) 此种形式在车辆底部安装超导磁体（放在液态氦储存槽内），在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列车运行时，给车上线圈(超导磁体)通电流，产生强磁场，地上线圈(铝环)与之相切与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。因此，超导磁斥式就是利用置于车辆上的超导磁体与铺设在轨道上的无源线圈之间的相对运动，来产生悬浮力将车体抬起来的。如图3所示。由于超导磁体的电阻为零，在运行中几乎不消耗能量，而且磁场强度很大。在超导体和导轨之间产生的强大排斥力，可使车辆浮起。当车辆向下位移时，超导磁体与悬浮线圈的间距减小电流增大， 使悬浮力增加，又使车辆自动恢复到原来的悬浮位置。这个间隙与速度的大小有关，一般到100km/h时车体才能悬浮。因此，必须在车辆上装设机械辅助支承装置，如辅助支持轮及相应的弹簧支承，以保证列车安全可靠地着地。控制系统应能实现起动和停车的精确控制。

导向方式

磁悬浮列车利用电磁力的作用进行导向。现按常导磁吸式和超导磁斥式两种情况简述如下。

常导磁吸式的导向系统与悬浮系统类似，是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。车体与导向轨侧面之间保持一定间隙。当车辆左右偏移时，车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，使车辆恢复到正常位置。控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制来保持这一侧向间隙，从而达到控制列车运行方向的目的。

超导磁斥式的导向系统可以采用以下 3 种方式构成: ①在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。这种装置通常采用车辆上的侧向导向辅助轮， 使之与导向轨侧面相互作用(滚动摩擦)以产生复原力，这个力与列车沿曲线运行时产生的侧向力相平衡，从而使列车沿着导向轨中心线运行。②在车辆上安装专用的导向超导磁铁，使之与导向轨侧向的地面线圈和金属带产生磁斥力，该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向。这种导向方式避免了机械摩擦，只要控制侧向地面导向线圈中的电流，就可以使列车保持一定的侧向间隙。 ③利用磁力进行导引的“零磁通量”导向系铺设“8” 字形的封闭线圈。当列车上设置的超导磁体位于该线圈的对称中心线上时，线圈内的磁场为零；而当列车产生侧向位移时，“8”字形的线圈内磁场为零，并产生一个反作用力以平衡列车的侧向力，使列车回到线路中心线的位置。

推进方式

磁悬浮列车推进系统最关键的技术是把旋转电机展开成直线电机。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似，展开以后，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。常导磁吸式磁悬浮采用短定子异步直线电机。在车上安装三相电枢绕组，轨道上安装感应轨。采用车上供电方式。这种方式结构比较简单，容易维护，造价低，适用于中低速城市运输及近郊运输以及作为短程旅游线系统；主要缺点是功率偏低，不利于高速运行。其中TR 型快速动车和上海引进 的 Transrapid 06 号磁悬浮列车，以及日本的 HSST型磁悬浮列车都采用这种形式。超导磁斥式磁悬浮采用长定子同步直线电机。其超导电磁体安装在车辆上，在轨道沿线设置无源闭合线圈或非磁性金属板。作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用，为直线同步电机的激磁线圈处 于超导状态提供了方便条件。它们可以共存于同一 个冷却系统，或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用。高速长定子同步直线电机牵引系统的构成相对复杂。地面牵引系统，供电一个区间（长约30km）区间又分成许多段（约300-1000 m），每段只有列车通过时供电，各段切换由触点真空开关完成。为使列车在段间不冲动，需两组逆变器轮 流供电，其特点为大功率、高压、大电流。动力在地面的优势有路轨电机的功率强以及车辆的设计简化、重量轻。适用于高速和超高速磁悬浮铁路。日本和加拿大决定发展这种磁悬浮系统。

列车动能

“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，通过电流对磁场的作用就可以推动“转子”转动。不过耗电量巨大，就像一个个电动机铺满轨道，当向轨道这个“定子”输电时，通过电流对磁场的作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。

现存系统

磁浮技术分为轨道、车辆、牵引、运行控制四大系统，有16项核心技术。德国、日本与中国为世界上目前有磁浮列车试验或营运路线的国家。

正在测试项目

——美国圣迭戈：美国通用原子公司在圣迭戈建造了一条长120米的磁悬浮轨道，目的是为联合太平洋铁路公司将要在洛杉矶建造的一条8公里的运载线路提供测试。

——德国埃姆斯兰县：Transrapid拥有31.5公里的轨道，定期运行的速度最高达420公里每小时。

——日本JR磁浮：日本研发的超导体磁浮列车由东海旅客铁道（JR东海）和铁道总合技术研究所（JR总研）主导。首列实验列车JR-Maglev MLX01从1970年代开始研发，并且在山梨县建造了五节车厢的实验车和轨道。在2003年12月2日最高速达到581km/h（361 mph）。在2015年更创下了603/h的速度，创下有车厢车辆的陆地极速。

——美国联邦运输管理局（FTA）城市磁浮技术示范（UMTD）计划

——中国西南交通大学：2003 年，西南交大在四川成都青山磁悬浮列车线完工，该磁悬浮试验轨道长 420 米，主要针对观光游客， 票价低于出租轿车费。

运营系统

——日本：日本东部丘陵线

——中国上海：上海磁浮示范运营线

——韩国仁川：仁川机场磁悬浮线

——中国长沙：长沙中低速磁浮线

建设中系统

——美国佐治亚州：Powder Springs：AMT Test Track

——日本：东京-名古屋-大阪 中央新干线

——中国北京：北京S1号线

运行时速历史

1971年：西德，Prinzipfahrzeug，90 km/h

1971年：西德，TR—02（TSST）—164 km/h

1972年：日本，ML100，60 km/h，（载人）

1973年：西德，TR04，250 km/h（载人）

1974年：西德，EET—01，230 km/h（无人）

1975年：西德，Komet，401.3 km/h（由蒸汽火箭推进，无人）

1978年：日本，HSST—01，307.8 km/h（由蒸汽火箭推进，日产汽车制造，无人）

1978年：日本，HSST—02，110 km/h（载人）

1979年12月12日：日本，ML—500R，504 km/h（无人）第一次突破500 km/h

1979年12月21日：日本，ML—500R，517 km/h（无人）

1987年：西德，TR—06，406 km/h（载人）

1987年：日本，MLU001，400. km/h（载人）

1988年：西德，TR—06，412.6 km/h（载人）

1989年：西德，TR—07，436 km/h（载人）

1993年：德国，TR—07，450 km/h（载人）

1994年：日本，MLU002N，431 km/h（无人）

1997年：日本，MLX01，531 km/h（载人）

1997年：日本，MLX01，550 km/h（无人）

1999年：日本，MLX01，548 km/h（无人）

1999年：日本，MLX01，552 km/h (载人/5辆编组) 吉尼斯世界纪录认可

2003年：中国，Transrapid SMT（德国提供技术所建设，第一条商业运行路线），501.5 km/h

2003年：日本，MLX01，581 km/h（载人/3辆编组）吉尼斯世界纪录认可

2015年: 日本，L0，590 km/h（载人/7辆编组）

2015年4月: 日本，L0，603 km/h（载白鼠/7辆编组）

乘坐感官

磁悬浮列车的车窗是安全玻璃，乘客可以更好的观赏窗外的风景。 减速玻璃在与车体接触的边缘处有弧度变形，正因为这个弧度可以使车外景物在透过弧度时发生变形，从而影响车内乘客的视觉，产生视觉上的减速的效果。快速行驶时人员会耳鸣难受心慌心悸，在挡风玻璃边缘都有渐淡的点状黑色装饰边，同样也起到一定高阻效果。