什么是气垫车,有什么用途,分什么车型( 二 )


悬浮与推进的各种方式
磁浮列车从原理上可分为两种 。一种是电磁型(EMS,Electro Magnetic System),也称吸力型、常导型 。另一种是电动型(EDS,Electrodynamic System),也称斥力型、超导型 。
电磁型列车在车体内装有电磁铁,路轨为一导磁体 。电磁铁绕组中电流的大小根据间隙传感器的信号进行调节,使车体与路轨间保持一定距离 。悬浮力的大小与车速无关,任何车速时均能保持稳定的悬浮力 。悬浮气隙较小,约 l厘米 。出于安全考虑,设有应急备用车轮 。车身前进的动力由直线感应电机或直线同步电机提供(也可用喷气推进) 。它的悬浮和推进系统消耗的功率很小,一般为 l千瓦/吨 。结构、材料简单,但车体较重 。
电动型列车在车体内安装有超导线圈,轨道上分布有按一定规则排列的短路铝环 。当超导线圈内通电时就产生强磁场,在列车以一定速度前进时,该强磁场就在路轨的铝环内产生感应电流,两者相互排斥而产生上浮力 。速度愈大这个排斥力就愈大,当速度超过一定值(时速80公里以上)时,列车就脱离路轨表面,最大距离可达数十厘米以上 。其悬浮是自稳定的,无须加任何主动控制;由于采用大气隙悬浮,即使车体有稍许不平衡,或车体与轨道有些许对不准,或轨道上有冰雪之类杂物,均不会影响列车运行的安全性 。采用超导线圈虽可减轻线圈结构的重量,但却要增设超导所需的致冷系统,致冷电源也增加了功耗 。这种结构的磁场若不加屏蔽,会增加环境的电磁污染 。在低速行驶时,列车还需轮轨系统支撑,侧向稳定也要另加控制设备 。
除电磁型、电动型之外,还有永磁式半悬浮型、推力与悬浮结合型的磁浮列车 。
磁浮列车的驱动方式主要有直线感应电机(LIM),直线同步电机(LSM),以及直线磁阻电机(LRM)和 Z宇型单极直线同步电机 。后两者很少采用 。
直线感应电机也称短定子直线感应电机,主要用在日本的 HSST系列 。它的初级绕组装在车体上,定子由硅钢片选成,横向开有许多齿槽,用于安放电机绕组 。次级采用低碳钢实心结构,架设在轨枕上,其上附设一层次级导体(5毫米厚的铝板) 。当初级绕组加上三相交流电之后,在气隙空间形成一个平移磁场,该磁场切割次级导体,在导体中产生感应电流 。该感应电流形成的磁场与初级绕组形成的平移磁场方向相反,从而在路轨与车体之间产生电磁推力 。这种电机的速度低于同步速度,一般用于中速(100~200公里/时)磁浮列车 。
直线同步电机也称长定子直线感应电机,主要用在德国的 TR系列和日本的 MLU系列 。其初级绕组沿轨道铺设,故称长定子,定子线构与短定子类似 。次级安装在车体上,为水磁体或直流绕组,在气隙空间建立起一个恒定的直流磁场 。当初级绕组加上三相交流电后,与次级的直流磁场间产生电磁推力 。这种电机的速度等于同步速度,一般用于高速(400~500公里/时)磁浮系统 。这种电机需沿轨道铺设大量导电线圈,并沿线建立许多变电站,用于区间供电 。
磁浮列车的优点
由于实现了磁悬浮,车身与轨道脱离接触,因而产生一系列优点 。
(l)速度快 。轮轨式列车点接触压力的典型数据是48.3兆帕 。而磁浮列车是大面积悬浮支撑,单位面积受力的典型数据是6.9~34.5千帕 。普通列车的速度主要是受限于轮轨间的粘性力,而磁浮列车的速度则受限于空气阻力 。下面列出各类交通工具速度的典型数据 。
高速列车 磁浮EMS 磁浮EDS 汽车 飞机
平均速度(公里/时) 210 380 448 95 485
运行速度(公里/时) 260 400 480 110 852
由上可见,磁浮列车是陆上最快的交通工具,其速度仅次于飞机 。
(2)乘坐平稳舒适、噪音低 。凡是在西德和日本乘坐过磁浮列车的人,都异口同声的称赞乘坐平稳舒适 。这是因为车身与轨道之间无接触,轨道不平度的影响可通过控制系统被滤除 。下面列出各种地面交通工具噪声情况 。
高速列车 磁浮列车 汽车
100(公里/时)82分贝 67分贝 76分贝
250(公里/时)92分贝 82分贝
磁悬浮列车的噪声属于低水平噪声 。
(3)占地面积小 。磁浮列车路轨占地面积与普通列车相近,比高速公路占地面积要小得多 。每公里的占地面积,六车道高速公路为4.28万平方米,四车道的为2.86万平方米;而单向磁浮路轨仅为1.43万平方米,若是高架路轨,则几乎不占地面 。此外,磁浮列车爬坡能力强,可达10%,转弯半径比普通列车小,例如 TRO6轨道时速216公里的曲率半径为1000米,可适应修建磁浮路轨的地段多,因而可减少隧道和山谷桥架等建筑费用 。