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磁悬浮列车

磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。

由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故磁悬浮列车也有两种相应的形式:一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车,它利用车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力,便车体悬浮运行的铁路;另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车,它是在车体底部及两侧倒转向上的顶鄱安装磁铁,在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流,使电磁铁和导轨间保持10-15毫米的间隙,并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡,从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

磁悬浮列车与当今的高速列车相比,具有许多无可比拟的优点:由于磁悬浮列车是悬浮于轨道上行驶,导轨与机车之间不存在任何实际的接触,成为“无轮”状态,故其几乎没有 轮、轨之间的摩擦,时速高达几百公里;磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低,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分贝,仅相当于一个人大声地说话,比汽车驶过的声音还小;由于它以电为动力,在轨道沿线不会排放废气,无污染.是一种名副其实的绿色交通工具。

1911年,俄国托木斯克工艺学院的一位教授曾根据电磁作用原理,设计并制成了一个磁垫列车模型。

该模型行驶时不与路轨直接接触,而是利用电磁排斥力使车辆悬浮而与铁轨脱离,并用电动机驱动车辆快速前进。

1960年美国科学家詹姆斯•鲍威尔和高登•丹比提出磁悬浮列车的设计,利用强大的磁场将列车提升至离轨几十毫米,以时速300多公里行驶而不与轨道发生摩擦。遗憾的是,他们的设计没有被美国所重视,而是被日本和德国捷足先登。德国的磁悬浮列车采用磁力吸引的原理,克劳斯•马菲公司和MBB公司于1971年研制成常导电磁铁吸引式磁浮模型试验车。英国于1984年在伯明翰建成低速磁力悬浮式铁路并投入使用,其磁浮列车称为“玛戈莱夫”,由一台异步线性电动机驱动,运行时高出轨面15毫米,它由两个车厢组成,每个车厢能载40名乘客。列车上无驾驶员,由计算机自动控制。

随着超导和高温超导热的出现,推动了超导磁悬浮列车的研制。这种超导磁悬浮列车利用超导磁石使车体上浮,通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。日本于1977年制成了ML500型超导磁浮列车的实验车,1979年在宫崎县建成全长7000米的试验铁路线,1979年12月达到了每小时517公里的高速度.证明了用磁悬浮力式高速行驶的可能性。1987年3月,日本完成了超导体磁悬浮列车的原型车,其外形呈流线型,车重17吨,可载44人,最高时速为420公里。车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力互相排斥,从而使车体上浮。槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用,从而产生牵引力使车体一边悬浮一边前进。由于是悬空行驶,因而基本上不使用车轮。但在起动时或刹车时,还需有车轮做辅助支撑,这和飞机起降时需要轮子相似。这列超导磁悬浮列车由于试验线路太短,未能充分展示出它的卓越性能。

我国从70年代开始进行磁悬浮列车的研制,首台小型磁悬浮原理样车在1989年悬“浮”起来了。1995年5月,我国第一台载人磁悬浮列车在轨道上空平稳地运行起来。这台磁悬浮列车长3.36米,宽3米,轨距2米,可乘坐20人.设计时速500公里。1996年7月,国防科技大学紧跟世界磁悬浮列车技术的最新进展,成功地进行了各电磁铁运动解耦的独立转向架模块的试验。

目前,美国正在研制地下真空磁悬浮超音速列车。这种神奇的“行星列车”设计最高时速为2.25万公里,是音速的20多倍。它横穿美国大陆只需21分钟,而喷气式客机则需5小时。这项计划要求首先在地下挖出隧道,铺设两根至四根直径为12米的管道,然后抽出管道中的空气,使其接近真空状态,最后再用超导方式行驶磁悬浮列车。

展望未来,随着现代高科技的发展,高速、平稳、安全、无污染的磁悬浮列车,将成为21世纪人类理想的交通工具。

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