什麼是磁懸浮列車?
磁懸浮列車,是一種靠磁懸浮力來推動的列車。那什麼又是磁懸浮力呢?磁懸浮力是指磁的排斥力和吸引力。這是20世紀的一項技術發明。德國是最早研究這項技術的國家,1922年,德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,並於1934年申請了磁懸浮列車的專利。
磁懸浮列車的工作原理是利用的磁鐵「同性相斥,異性相吸」的性質,讓磁鐵與地心引力對抗,從而使得車輛懸浮起來(一般情況下,不超過一厘米),然後利用磁力引導,推動列車前行。時速可達到幾百公里以上。
磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式,所以磁懸浮列車也有兩種形式:
第一,根據磁鐵同性相斥的原理而設計的電磁運行系統的磁懸浮列車。那究竟是列車哪裡形成的排斥力呢?車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的排斥力,從而使列車懸浮起來。軌道要覆蓋住列車,列車在一個U型槽內運行。由於超導磁懸浮的縫隙較大,一般在100毫米左右,因此列車速度較快,一般時速在500公里以上。這項技術較為複雜,安全性低。日本便是應用的這種形式。
第二,根據磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行系統的磁浮列車。那究竟是在哪兒安裝磁鐵,在哪兒產生異性相吸呢?首先介紹一下,這個軌道是一種T型台,列車兩邊下部要把T型軌道的兩邊覆蓋住。常規電磁體安裝在列車車體底部,並與位於電磁體上方的導磁軌道間的吸引力實現懸浮。電磁鐵和導軌間便產生縫隙大概在8~10毫米,並使導軌鋼板的吸引力與車輛的重力平衡,最終使列車懸浮起來。這項技術特點是簡單安全,但由於懸浮縫隙較小,懸浮列車的時速只能達400~500公里之間。德國便是應用的這種形式。實際上,在上海浦東國際機場至地鐵龍陽路站之間所建的磁懸浮列車也是使用的這種形式。當時是直接引進的德國的技術,2001年開建,2003年正式啟用。該線全程30公里,全程僅需8分鐘。列車最高時速達430公里,平均運行時速380公里。這是我國第一輛磁懸浮列車。
我國第一條完全自主研發的商業運營磁懸浮線,是長沙高鐵站至黃花國際機場線。該項工程2014年5月16日開建,預計2015年年底建成。
那麼人坐在磁懸浮列車上是什麼感受呢?
磁懸浮列車的車窗是安全減速玻璃,這樣一來,乘客便可以更好地觀賞窗外的風景。由於磁浮列車在行駛中是處於懸浮狀態, 因此,列車在起動和停止行駛的一剎那,乘客會感覺到車身稍微有點兒提升與下降。但絕不會很明顯,也是很安全的。列車在行駛中,也不會有因為高速而產生的耳鳴難受心慌心悸,因為磁懸浮列車考慮到這一點,車窗都是使用的安全減速玻璃,擋風玻璃邊緣也都有漸淡的點狀黑色裝飾邊,因此,乘客在乘坐磁懸浮列車時,還是比較舒適的。
磁懸浮列車時速這麼高,那麼為什麼沒有被普遍推廣呢?其原因主要由以下幾點:
第一,磁懸浮線路造價非常高,上海浦東機場這條線的磁懸浮列車,總投資為人民幣幾十億元。
第二,磁懸浮列車上很難推互聯網。而高鐵便相對容易很多。
第三,高鐵的輪軌技術實現突破之後,磁懸浮的優勢不是那麼明顯了,因為高鐵的時速已經可達380公里。
作者:王懿
本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處
TAG:知識百科 |