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1、热点跟踪磁浮列车朱海英吴再和浙江省丽水中学浙江丽水323000一、磁浮列车概述：所谓磁浮列车，就是利用常导或超导电磁铁，与感应磁场之间产生相互吸引或排斥力，将列车悬浮在“路面”上作无摩擦的运行，从而克服了传统列车轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，车辆运行时具有低噪音、低磨耗、平稳舒适、无污染等优点，并且具有启动停车快和爬坡能力强等优点.磁浮的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出.磁浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行驶，从而实现了与地面没

2、有接触、不带燃料的地面飞行.磁浮列车分为常导型和超导型两大类:常导型也称常导磁吸性，以德国高速常导列车transrapicl为代表，这是利用普通直流电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10mm左右，常导型高速磁浮列车的速度可达每小时400-500公里，适合于城市间的长距离快速运输.超导型高速磁浮列车也称超导磁斥型，以日本的 MAGLEV为代表.这是利用常导磁体产生的强磁场，列车运行时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，悬浮的气隙较大，一般为100mm左右，速度可达每小时5

3、00公里以上.常导原理概述常导磁浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁吸力.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.车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10mm，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.常导磁浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理.车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像

4、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.从电动机的工作原理可以知道，当作为定子的电枢线圈有电时，由于电磁感应而推动电机的转子转动.同样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象电机的“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.超导原理概述超导体最重要的特点是电流通过时电阻为零，有一些类型的金属（特别是钛、钒、铬、铁、镍），当将其置于

5、特别低的温度下时，电流通过时的电阻就为零.在一个用超导体制成的电磁体（一个线圈，电流从中通过时产生电磁场）所构成的电路中，从理论上讲只送入一次电流，就可以在电路内不停的流动，从而就能使电磁场持续不断.利用超导体的抗磁性可以实现磁浮.把一块磁铁放在超导盘上，由于超导盘把磁感应线排斥出去，超导盘跟磁铁之间有排斥力，结果磁铁悬浮在超导盘的上方.利用这种原理让列车悬浮起来，与轨道脱离接触，这样列车在运行时的阻力降低很多，沿轨道“飞行”的速度可达550公里/小时.高温超导体发现以后，超导态可以在液氮温区（-19

6、6℃以上）出现，超导悬浮的装置更为简单，成本也大为降低.我国的西南交通大学于1994年成功地研制了高温超导悬浮实验车.二、磁浮列车的运营机理磁现象起源于电荷的运动（电流）.任何运动电荷或电流均在周围空间产生磁场，磁场对外的重要表现是：（1）磁场对引入磁场的运动电荷或载流导体有磁力的作用.（2）载流导体在磁场内移动时，磁场的作用力对载流导体做功.1．磁浮机理：通过改变列车上超导磁体磁场强度或磁通量，由于电磁感应现象，在地面轨道两侧的线圈里便产生了电流，又由于磁现象，将线圈变为电磁体，其磁场极性与列车上的

7、超导磁体极性总保持相同，这样在线圈电磁体和超导磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来，如图1所示.图1磁浮机理示意图1．导向机理：地面上的线圈电磁体与列车上的超导磁体的相互作用，也能使列车开动和停止.列车前进是因为列车头部的超导磁体的N极，被安装在靠前一点轨道上的线圈电磁体的S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的线圈电磁体的N极所排斥，如图2所示.这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰.根据车速，通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。图2导向机理示意图2．制动机理：当

8、列车到达时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了，线圈电磁体上原来的S极就变为N极，原来的N极就变为S极.这样，列车头部的超导磁体的N极就被安装在靠前一点轨道上的线圈电磁体的N极所排斥，又被安装在轨道上稍后一点的线圈电磁体的S极所吸引，作用的结果就使得列车制动，停止前进.三、情景设置题：1．超导现象是1911年由荷兰人海克·卡默林·翁内斯（1853～1926）发现的.某些物质当温度降低到绝对零度附近时，它们的_______会突然减小到无法测量的程度，这种现