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原來如此 懸浮的列車

同極相斥、異性相吸,

小小磁力現象如何成為使物體懸浮的工具?

懸浮在空中卻依然安全舒適的列車,

究竟蘊含了怎樣的科學原理?

無論是利用水還是風,人類對抗重力、懸浮空中的夢想始終不曾停止。但和普通人體驗刺激新奇不同,科學家們似乎更想要得到一種更穩定、更受控制的懸浮力量,像發明汽車一樣,有人想來一次城市軌道交通的變革。

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《懸浮的列車》

通常的火車,都稱為輪軌鐵路,最高速度達到350公里/小時,而時速超過600千米以上每小時的磁懸浮列車,因為這種趕超飛機的速度,從一開始出現就備受關注,德國、日本、美國以及中國等國家都在相繼進行著磁懸浮運輸系統的研發。

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磁懸浮列車是什麼?

磁懸浮列車是一種現代高科技軌道交通工具,它通過電磁力實現列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導向,再利用直線電機產生的電磁力牽引列車運行。

1922年,德國工程師赫爾曼·肯佩爾提出了電磁懸浮原理,繼而申請了專利。20 世紀70年代以後,隨著工業化國家經濟實力不斷增強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展和民生的需要,德國、日本、美國等國家相繼開展了磁懸浮運輸系統的研發。

中國:

1)我國第一輛磁懸浮列車(買自德國)2003年1月開始在上海磁浮線運行。2015年10月中國首條國產磁懸浮線路長沙磁浮線成功試跑。

2)2016年5月6日,中國首條具有完全自主知識產權的中低速磁懸浮商業運營示範線——長沙磁浮快線開通試運營。該線路也是世界上最長的中低速磁浮運營線。

3)北京S1線西起門頭溝區石廠站,東至石景山區蘋果園站,全長10.236公里,全線設站8座,全部為高架站。S1線磁浮列車實際運營最高速度可達80公里/小時,日客運量為16萬人次,是迄今為止世界上運能最大的中低速磁浮交通運營線。

磁懸浮列車是如何懸浮起來的?

根據磁懸浮列車所採用的電磁鐵種類可以分為超導排斥型和常導吸引型兩大類。

【超導排斥型】

超導排斥型磁懸浮列車是利用超導磁鐵和低溫技術,來實現列車與線路之間懸浮運行,其懸浮間隙大小一般在100mm左右,這種磁懸浮列車低速時並不懸浮,當速度達到100 km/h 時才懸浮起來。它的最高運行速度可以達到1000km/h當,然其建造技術和成本要比常導吸引型磁懸浮列車高得多。

【常導吸引型】

常導吸引型磁懸浮列車是以常導磁鐵和導軌作為導磁體,用氣隙感測器來調節列車與線路之間的懸浮間隙大小,在一般情況下,其懸浮間隙大小在10 mm 左右,這種磁懸浮列車的運行速度通常在300-500 km/h 範圍內,適合於城際及市郊的交通運輸。

磁懸浮列車的優點

利用懸浮磁力使物體處於一個無摩擦、無接觸懸浮的平衡狀態,被我們稱之為磁懸浮。而在眾多高新科技的列車形式中,要想追求速度,磁懸浮列車可能是一種最理想的交通工具。這種列車在運行時與眾不同,它不是緊貼著鋼軌行駛,而是以懸浮的形式,飛馳在軌面上。相比以往輪軌交通中車輪與軌道的摩擦、撞擊,磁浮列車利用電磁力實現無接觸支承和導向,利用直線電機實現無接觸牽引和電氣制動,避免了傳統輪軌列車的機械磨損和振動。

「若即若離」,是磁浮列車的基本工作狀態。磁浮列車利用電磁力抵消地球引力,從而使列車懸浮在軌道上。在運行過程中,車體與軌道處於一種「若即若離」的狀態,磁懸浮間隙約1厘米,因而有「零高度飛行器」的美譽,是一種具有廣闊前景的新型交通工具,特別適合城市軌道交通。

通過了解我們發現,磁懸浮列車的製造者們對於列車本身的安全問題,其實比任何人都更重視,不論是軌道還是列車本身,工程師們總是以安全運行的宗旨出發,對整個系統進行升級改造。

隨著全球人口的不斷增加,人們已經意識到現行的運輸系統面臨的巨大壓力,而新型交通模式將逐漸興起。


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