磁悬浮列车是怎么浮起来的?

本文来自微信公众号: 网易航空(ID:wyair163) ,作者:库西库。头图来自:东方IC。原文标题为《中国600时速公里列车下线:磁悬浮列车是怎么浮起来》。

磁悬浮技术被视为未来轨道交通发展的一个方向,由于磁浮列车漂浮在轨道上方,其也被称为地面上的飞行器。

今天,中国时速600公里的高速磁悬浮列车在青岛下线,这意味着中国轨交迎来一个新的里程碑。

此前中国最快的磁悬浮列车为上海磁浮线,其运营时速可达431公里每小时,也创造过501.5 公里/时的试验速度。

中国时速600公里磁悬浮样车 

在中国之前,日本的600公里/时级别磁悬浮列车已经进行过实车试验,2015年4月21日,日本L0系超导磁悬浮列车在山梨磁浮试验线进行试验时,速度达到了603公里/时。

不过磁悬浮列车又是怎么漂浮起来的呢?

不少科普文喜欢用“同极相斥”来解释磁悬浮列车的漂浮,由于列车与轨道安装的磁体磁极相同,列车就在排斥力的作用下漂了起来。

这种说法并不完全正确,想让列车漂浮起来,可以采用“同极相斥”也可以采用“异极相吸”。今天我们就来简单介绍一下这两种方式。

上海磁悬浮 

中国人比较熟悉的就是上海磁悬浮线路了,这其实是一个典型的“磁吸型”磁悬浮列车,即采用了“异极相吸”方式。

一般“磁吸型”磁悬浮列车采用的是“常导磁悬浮”技术,也被称为“电磁悬浮技术”。德国是早期采用常导磁浮技术的国家之一,目前中国也在大力地试验这一技术,而上海磁浮线路便是由德国引进。

我们来看下方这张技术示意图,1是悬浮和推进用磁体,2可视为电磁铁 (准确说应该是长定子铁芯电枢绕组) ,3为导向和制动用磁体。

你可以简单的把1和2想象成磁铁的N和S极,两者间产生吸力,使得列车向上“浮”起来,而3的作用则是保证列车不会在运行中与轨道碰撞,同时可以对列车进行导向制动。

在这种情况下,列车不论是水平方向还是垂直方向都不会与轨道接触,从而减少了阻力。

对于这种技术来说,虽然由于磁铁的存在导致车辆更重,但其可以在较低速的情况下保持车辆漂浮,因此在低速磁悬浮线路上颇受欢迎,北京的S1低速磁悬浮列车就是采用了“磁吸型”方式。

那我们一般以为的“磁斥性”列车又是怎么一回事呢?

上图就为一种“磁斥性”磁悬浮列车,由于轨道和列车间有斥力,使得车辆漂浮。

虽然上文提到的“常导磁悬浮”技术也可以发展“磁斥性”列车,但常见“磁斥性”线路的仍是采用“超导磁悬浮”技术,也被称为“电动力悬浮”技术,典型代表就是我们提过的日本山梨磁浮试验线。

不过,现在随着技术的发展,实际上“超导磁悬浮”技术也不仅仅采用“磁斥性”,如下图其可将“磁斥性”与“磁吸型”结合。 (其实超导材料本身就会和磁铁产生一种既排斥又吸引的关系)

超导材料有很多优点,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁,也被视为未来发展的方向。

但由于目前常见的是低温超导材料,列车上往往还需要装有液氮和液氮压缩制冷机,使得超导材料温度在列车运行时达到所需要的标准。

另外,“超导磁悬浮”列车的磁力来源其实是列车切割磁感线产生感应电流再产生的,低速时感应电流产生的磁力不足让列车漂浮,这就使得列车必须有轮子,让车先动起来直到达到漂浮的速度,而当列车准备停车时,也需要有轮子进行最后的制动。

这种技术车辆更轻,但因为轨道两侧都要有大量电磁线圈,对轨道建设要求更高。

日本山梨磁浮试验线 

最后回来看一下本次中国的的600公里磁悬浮列车,根据媒体的报道,其采用了抱轨方式且无车轮,因此其应该仍旧采用了“常导磁悬浮”技术。

而且根据铁道样式,该车应该是利用“磁吸力”达到悬浮的目的,不知道和大家想象的磁悬浮技术是否一样呢?

本文来自微信公众号: 网易航空(ID:wyair163) ,作者:库西库。

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