磁悬浮火车

磁悬浮火车是世界的快节奏运作，要求速度更快的运输工具。没有车轮的陆上无接触式有轨交通工具，时速可达到500公里，以新材料、新技术为基础开发新型的高速火车。

内容介绍

磁悬浮列车是世界各国研制最早的新型列车之一，它借助于磁力来悬浮、导引与驱动车辆。磁悬浮列车不同于普通铁路列车的主要特征是它不使用车轮，而依靠电磁作用力把车辆悬浮在轨道上方，除了空气摩擦之外，没有轮轨接触所带来的阻力，从而克服了传统列车车轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，并且具有启动、停车快和爬坡能力强等优点。普通列车是靠内燃机车或者电力机车来牵引的。其次，磁悬浮列车的推动力来自于直线电机，它的动力直接产生于列车和轨道之间，在高速行驶时就像一架超低空飞行的飞机，时速可达到500~1000千米。

磁悬浮列车有两种类型：一种是日本采用的排斥式电动系统，另一种是德国开发的吸引式电磁系统。至2013年，日本、德国、法国、韩国、俄罗斯和中国等都已研制成功磁悬浮列车

1962年起，日本开始设计磁悬浮列车，它主要是利用磁极之间的吸引或排斥力，将列车悬于轨道上方并产生动力，驱使列车前进。1978年，利用常导磁体，日本生产出时速307.8千米的第一辆磁悬浮列车。1997年12月，日本试制的“MLX-01”超导磁悬浮列车创造了新的世界纪录：时速550千米

德国将在2005年率先建成世界上第一条磁悬浮铁路。这条正在建设中的从柏林至汉堡全长为285千米的磁悬浮铁路，平均时速为250千米，最高时速可达400千米，人们乘坐磁悬浮列车仅需1小时便可从柏林到达汉堡，比乘坐的高速列车节约'2小时。

一个旅行者要出行到1000千米以外的地方，如果坐飞机，加上到机场的时间大约五六个小时，而乘坐磁悬浮列车，只要二三个小时，多么快捷！在拥挤的大城市，由于磁悬浮列车是“飞”在轨道上的，无机械接触、噪声低，而且高速、平稳，污染环境、节省能源，所以是一种理想的交通工具。

主要原理

一般的子弹火车能以30 0 km/h的速度前进。由于火车与路轨之间的磨擦力限制了火车的最高速度，所以人们便开始研究能悬浮于路轨之上的火车，于是便有磁浮火车的出现了。磁悬浮火车

顾名思义，磁浮火车是利用磁力使火车悬浮于路轨之上。磁浮火车经常被称为MagLev，即Magnetically Levitated train的简写。但是，利用一般的磁铁并不能把火车稳定地浮起。要是你将两块磁铁的北极相对，你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上(图一)。所以，要把火车浮起并不如想象中般简单。

真正磁浮火车是如何浮起来的？德国科学家设计了一个名为Transrapid的系统，利用了「电磁力悬浮法」(EMS)把火车浮起(图二)。在这个系统中，火车的底部包着一条导轨，在火车底部起落架的电磁铁向着导轨，磁力使火车悬浮在导轨之上约一厘米，即使在静止的时候，火车仍然保持浮起。其他导引磁铁则能使火车在行使时保持稳定。

日本的科学家则利用了「电动力悬浮法」(EDS)把火车浮起。还记得甚么是「电磁感应」吗？当磁铁在导体附近移动，导体内的磁场会因而改变(图三)，并感应出电流。感应电流又能产生磁场，根据楞次定律，这样产生出来的磁场总是倾向于抗拒引起这个感应的改变。「电动力悬浮法」应用了电磁感应的原理。图四(a)显示了这种磁浮火车的原理。火车在导槽内行走，槽的两边安有一系列"8"字形的线圈。当一辆列车快速驶过时，车两边的超导磁铁便会在线圈上感应出电流。巧妙的是，超导磁铁在"8"字形的线圈中心以下经过，因此"8"字形线圈下半部的磁通量改变比上半部大，感应出如图四(b)所示的电流，产生磁力。"8"字形线圈下半部的磁极与超导磁铁的磁极相同，上半部则与之相反，结果是这两部分的线圈对超导磁铁产生的磁力，都有一个向上的分力，把列车悬浮起来。由于"8"字形线圈只有在超导磁铁运动时才能感应出电流并产生磁性，因此当火车静止的时候，便不能浮起。所以，火车在启动时会首先靠轮子来滑行，直到产生的磁力足以承托火车的重量，才将轮子收起来，就好像飞机起飞一样。磁悬浮火车

那么，磁浮火车是怎样被推动的？它的基本原理很简单。以日本的磁浮火车为例。移动的列车带同超导磁铁在导槽两边的线圈感应出电流，根据这些讯息，系统便会把交流电输入导槽两边的推进线圈，产生南北梅花间竹的磁极(图五)，对超导磁铁造成拉力和推力，使列车加速。

磁浮火车能悬浮在路轨上行驶，免除了火车与路轨之间的磨擦力，故能以高速飞驰。估计未来的磁浮火车能以高达500 km/h的速度行驶，比现在最快的火车速度要高一倍。此外，磁浮火车非常宁静。德国农民在磁浮火车路轨附近工作，几乎察觉不到有火车经过呢！但磁浮火车有一个缺点，就是建造导轨的费用昂贵。磁浮火车只能在这些导轨上走，大大限制了它的发展。估计未来的铁路发展，仍会以传统火车为主。

世界上第一条商用的磁浮铁路于2003年于中国面世。这个计划耗资26 0亿元人民币。Transrapid磁浮火车带领人们以200 km/h的高速穿梭于上海市中心和浦东国际机场之间，整个旅程只需10分钟！