第十单元 交通运输（一）
磁悬浮列车
什么是磁悬浮列车
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2002年12月31日 新华网
磁悬浮的构想是由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出的。
稍有物理知识的人都知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互排斥，反之，把相反的一极靠近，它们就互相吸引。磁悬浮列车，其实就是使用这两种吸引力与排斥力将列车托起，使列车悬浮在轨道上方，和轨道之间没有直接接触，大大减小运行阻力，达到高速运行的目的。
磁悬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，从而取消了受电弓。磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统铁路中的支承、导向、牵引和制动功能。列车在运行过程中，与轨道保持一厘米左右距离，处于一种“若即若离”的状态。由于避免了与轨道的直接接触，行驶速度也大大提高，其正常的运营速度可以达到每小时430公里。世界上第一列磁悬浮列车小型模型1969年在德国出现，日本是三年后研制成功的。仅仅十年后的1979年，磁悬浮列车技术就创造了517公里／小时的速度纪录。(徐壮志 王东明)
磁悬浮原理
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高速磁浮列车是20世纪的一项技术发明，其原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁浮列车”。
由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上的线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10毫米（正负误差2毫米）的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。
自20上世纪60年代以来，以德国和日本为代表，对常导和超导两种模式，进行了深入的研究和试验。日本的超导系统，已建成山梨县18.4公里试验线（双线），最高时速曾达552公里／小时。德国的常导系统，先后研制了ＴＲ01型至ＴＲ08型车辆。1987年，建成埃姆斯兰试验线31.5公里，最高运行速度达450公里/小时，运行里程累计已超过60万公里。
上海磁浮列车示范线采用的是德国技术，列车运行时，与轨道完全不接触。它没有轮子和传动机构，列车的悬浮、导从驱动和制动都是利用电磁力来实现的。悬浮电磁铁将车辆往上吸住线路；导向电磁铁保证列车沿线路两侧的定位。电磁控制系统保证磁浮列车与轨道间约10mm的间隙、列车通过长定子同步直线电机来驱动和制动，直线电机的原理可以从旋转电机引申出来，即将旋转电机定子剖开再展直，安装在线路两侧的下面、直线电机定子线圈中的电流产生一个运动磁场。在这个运动磁场的作用下，磁浮列车往前运运行。
在实际运营中，转弯、路障成了关乎安全的重大问题。整条上海磁浮线路需要转弯的地方有三处，其中设计的最大转弯曲线半径达到8000米，用肉眼看几乎是一条直线，因此在转弯中乘客没有丝毫的不适，最小半径也达到1300米，即使是高速行驶中的转弯，乘客也同样感觉平稳舒适。在磁浮轨道全线两边50米范围内，还装有目前国际上最先进的隔离装置，人为在轨道上制造障碍几无可能。同时，为了防止磁悬浮列车高速运行时对行驶在高架道路上的机动车产生影响，将在高架道路的内侧栏杆处安装防眩板。
由于磁浮列车在行驶中是处于不接触轨道的悬浮状态，列车在起动和停止行驶的一刹那，乘客会感觉到车身有些许提升与下降。不过，乘客大可不必为此担心，因为精心制造的磁浮线路轨道梁确保了列车下落时的安全“软着陆”。轨道梁既是承载列车的承重结构，又是浮起列车运行的导向结构，制造精度极高，梁体的最终测试与调整均是在恒温车间进行的，正因此，它能确保列车在浮、落状态下乘客的安全。
为什么要发展磁悬浮列车
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2002年12月31日 新华网
磁悬浮列车快速、低耗、安全、舒适、经济、无污染：常导磁悬浮列车可达 400至500公里／小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里／小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。
运行成本和能耗低是它的又一优点。由于没有轮子、无磨擦等因素，它比目前最先进的高速火车省电 30%。在500公里／小时速度下，每座位／公里的能耗仅为飞机的1／3至1／2，比汽车也少耗能 30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。
磁悬浮列车交通有利于保护环境。它在运行时不与轨道发生磨擦，且爬坡能力强、转弯半径小，所以发出的噪音很低 (只有当时速达到200公里以上时，才会产生与空气磨擦的轻微噪音)。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车的爬坡能力为10%，而一般铁路的最高坡度只有4%。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。
磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。列车的整个安全系统可以相互检测，自动替补，这在其它交通工具是不具备的，因而它是一种高安全度的交通工具。 (徐壮志 王东明)
上海建设世界首条磁悬浮列车商运线
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2002年12月31日 新华网
中国乃至世界上第一条高速磁悬浮铁路商业运行线是 2001年3月1日开工建设的上海磁悬浮列车示范线。2002年3月，这条磁悬浮列车示范线下部结构工程竣工。
上海磁悬浮列车示范线西起上海地铁 2号线龙阳路车站南侧，东到浦东国际机场一期航站楼东侧，线路总长31.17公里，设计时速和运行时速分别为505公里和430公里，总投资89亿元。
此次竣工的线路下部结构工程，包括高架桥墩 (台)1554座、龙阳路车站、维修基地及两座牵引变电站。(徐壮志 王东明)
上海磁浮列车试运行举世瞩目 全程运行30公里
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2002年12月31日 北京晨报
晨报综合消息 今天上午，举世瞩目的上海磁浮列车线将首次试运行，它将是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线。据悉，这次试运行全程共 30公里，单向运行约8分钟，今天举行隆重的试运行典礼。
上海磁浮工程是中德两国友好合作的结晶，并且是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线。据悉，磁浮列车线的调试工作从 2002年9月就已经开始。当时一个大问题是首先能够让磁浮列车在轨道梁上稳稳地“浮”起来。为此，中方专门邀请了德国磁浮试验线 TVE的专家到上海，主持调试工作。10月底，上海磁浮列车顺利达到200公里的时速，并一步步向最高时速430公里前进。
目前，磁浮列车已达到当初的运行要求，开动起来噪音很小。
在对上海磁浮轨道梁进行的检测中，德国方面的专家表示“工程质量相当好”。同时，目前每天时速超过400公里的列车奔跑也相当顺利。
据悉，上海磁浮列车一次可乘坐959人，每小时可发车12列。在这次首次试运行中，将由一名中国司机驾驶列车。在过去的几个月中，他曾到德国埃姆斯兰的线路上接受过培训，并对上海磁浮铁路的整个运营过程进行过模拟训练。
磁悬浮铁路大事记
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2002年12月31日 新华网
1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔首次考虑电磁悬浮铁路。
1934年赫尔曼·肯佩尔获得制造磁悬浮铁路的基本专利。
1935年赫尔曼·肯佩尔运用试验模型证实了磁悬浮。
1939年-1943年赫尔曼·肯佩尔在格丁根空气动力学研究所进行电磁悬浮铁路的基本研究工作。
1953年赫尔曼·肯佩尔写成科学报告《电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆》。
1969年大通过能力高速铁路研究会开始基础性研究。克劳斯-马菲公司制造出电磁悬浮模型TR-01。支承和导向系统按赫尔曼·肯佩尔原则设计，由一台短定子直线电动机驱动。
1971年-1974年先后制造了TR02、TR03、TR04号试验车。
1975年开发、研制和试验第一台长定子电磁行车技术功能的设备。由蒂森·亨舍尔在卡塞尔厂区内用试验平台MB1进行。
1976年生产第一台用长定子电磁行车技术的载人试验车HMB2，在卡塞尔由蒂森·亨舍尔在厂区内进行。采用电磁式支承和导向系统，有10毫米空气间隙，车重为2.5吨，4个座位，最大速度为36公里／小时。
1977年联邦德国研究技术部作出有利于发展电磁悬浮驱动系统的决定。筹建埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施。赫尔曼·肯佩尔工程师逝世(1892年4月5日-1977年7月13日)。
1979年在汉堡的国际交通展览会上展出5月17日投产的TR05号并引起轰动。
1980年开始建造TR06号。
1984年埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施投产，用TR06号开始作行车试验。8月17日达到302公里／小时的速度。
1986年在蒂森工业公司(亨舍尔)开发TR07号样车。
1987年埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施第二期施工最终完成并投入使用。TR07号开始组装。11月11日TR06号达到406公里／小时的速度。
1988年TR06号的速度于1月22日达到412.6公里／小时。在慕尼黑国际交通展览会上展出TR07号。
1989年在埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施上开始检验TR07号。磁悬浮铁路快速列车技术已趋成熟。
2000年6月30日，中德两国政府正式签订合作开展上海磁悬浮快速列车运营线项目可行性研究的协议。8月，国家计委批准项目建议书；同月，上海申通集团等6家公司联合出资20亿元注册成立上海磁悬浮交通发展有限公司(后扩股为8家公司，注册资金30亿元)，上海市委、市府批准成立上海市磁悬浮快速列车工程指挥部。
2001年1月23日，上海磁悬浮交通发展有限公司与由德国西门子公司、蒂森快速列车系统公司和磁悬浮国际公司组成的联合体签署《上海磁悬浮列车项目供货和服务合同》，合同总金额12.93亿德国马克；1月26日，又与德国线路及轨道梁技术联合体(TGC)签署《磁悬浮快速列车混凝土复合轨道梁系统技术转让合同》，合同使用德国政府赠款共1亿德国马克。3月1日工程正式开始。5月专用道路全线贯通。7月轨道梁生产基地投产。
2002年2月28日，上海磁悬浮列车示范线下部结构工程全线贯通并开始架梁。(徐壮志 王东明)
磁悬浮列车存在的问题
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2002年12月31日 新华网
尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点，但仍然存在一些不足：
1、由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。
2、常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。
3、超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。(徐壮志 王东明)
磁悬浮列车的种类
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2002年12月31日 新华网
磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁浮列车 transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬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。而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它是利用超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，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标，德国青睐前者，集中精力研制常导高速磁悬浮技术；而日本则看好后者，全力投入高速超导磁悬浮技术之中。 (徐壮志 王东明)
