计量泵

0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://static.bowenwang.com.cn/gif/spacer.gif" width=1 height=6>如果您最近去过飞机场,那么很可能已注重到,航空旅行正变得愈来愈拥堵。尽管飞机经常晚点,但若要跨越成百上千里,它仍然是最快的交通工具。在上个世纪,载客飞行鼎新了交通业,使得人们可以在几钟头内而不是破费几天甚或几周的时间来横跨很远的距离。

0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=一辆磁悬浮列车 src="http://static.bowenwang.com.cn/gif/maglev-front.gif">

美国铁路技术研究所(Railway Technical Research Institute)供图

磁悬浮列车能以500公里/钟头的速率行驶。

目前仅有的能够替代飞机的交通方式——步行、小汽车、公共汽车、轮船和传统列车——对于快节奏的现代社会形态而言实在是太慢了。然而,现在有一种新型交通工具,它可能给21世纪的交通方式带来厘革,正如飞机给20世纪带来的厘革一样。

一些国家或地域正在施用高能的电磁体来开发高速列车,这种列车被称为磁悬浮列车。“磁悬浮”的意思是这些列车应用磁体的基本原理悬浮在导轨上,从而代替了旧式的钢轮和轨道列车。在这篇文章中,您将相识到电磁推进的原理、三种特定类型的磁悬浮列车的工作原理以及在哪儿可以乘坐磁悬浮列车。

电磁悬浮(EMS)

玩过磁铁的人都知道异极相吸、同极相斥的道理。这就是电磁推进背后的基本原理。电磁体跟其他磁体的相同之处在于它们都能够吸引金属物体,但电磁体的磁力是权时性的。正如您在电磁体工作原理中相识的那样,您可以经由过程将AA、C或D型电池的正负极用铜导线短接来轻松制作一个小规模电磁体。如许便会孕育发生一个小磁场。如果将导线的任意一端从电池上断裂,磁场便会消散。

在这个电池连线实验中孕育发生的磁场即是磁悬浮列车轨道系统背后的简单原理。这套系统有三个组成部分:

一个大型供电源

沿导轨或轨道敷设的金属线圈

安装在列车底部的大型引导磁体 磁悬浮列车与传统列车之间的一个巨大差异在于:磁悬浮列车没有发动机——至少没有那种用来拉动传统火车在钢轨上行驶的发动机。磁悬浮列车的“发动机”不太显眼。它不施用矿物燃料,而是由导轨墙内的通电线圈孕育发生的磁场和轨道共同推动的。

0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=日本山梨磁悬浮试验线导轨 src="http://static.bowenwang.com.cn/gif/maglev-track1.gif">

美国铁路技术研究所(Railway Technical Research Institute)供图

上图是日本山梨县磁悬浮试验路线上的导轨的照片。下图说明了导轨的工作原理。

0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=说明山梨线磁悬浮列车导轨工作原理的插图 src="http://static.bowenwang.com.cn/gif/maglev-track.gif">

磁化线圈沿着轨道铺设,称为导轨。它们排斥列车底盘上的大型磁体,使得列车可以悬浮在导轨上方1到10厘米的位置。一朝列车悬浮起来,电源就向导轨墙内的线圈供电,以孕育发生一个独特的磁场系统,该系统可沿着导轨牵引和推动列车行驶。提供给导轨墙内的线圈的电流不断地交替改变着方向,以此来改变磁化线圈的极性。这种极性上的改变促使列车前方的磁场向前拉动列车,同时列车后方的磁场增加向前的推力。

磁悬浮列车悬浮在一层空气垫上,从而消除了摩擦。由此再加之列车的空气动力学设计,使得列车可达到前所未有的500公里/钟头以上的地面交通速率。该速率是美国Amtrak铁路公司市郊最快的通勤列车的两倍。相比之下,一架用于长途飞行的波音777型商用飞机的最高速率可以达到大约905公里/钟头。开发人员称,磁悬浮列车最终将把那些相距达1600公里的城市毗连起来。若以500公里/钟头的速率行驶,从巴黎到罗马只需两个钟头多一点的时间。

德国和日本都在开发磁悬浮列车技术,并且目前都正处于样车测试阶段(德国公司Transrapid International已有一辆列车投入了商业运营——有关这方面的内部实质意义将在下一部分中介绍)。尽管德国和日本制造的列车都基于相似的原理,但它们之间却存在较着差异。在德国,工程师们开发了一种电动悬浮(EMS)系统,称为Transrapid。在该系统中,列车底部抱合在钢导轨上。安装在列车底盘上的电磁体向上朝着导轨的方向,使列车悬浮在导轨上方大约1厘米处。即使在列车没有开动的情况下,仍能使其连结悬浮状况。其他一些嵌入到车体内的引导磁体使列车在行驶历程中连结稳定。德国已向外界证明,Transrapid型磁悬浮列车在载客情况下的速率可达到480公里/钟头。

日本的工程师们正在开发一种能与之竞争的、施用电动悬浮(EDS)系统的磁悬浮列车,该系统基于磁体的排斥力。日本制造的磁悬浮列车和德国之间的关键差异在于:日本列车施用了低温超导电磁体。即使电源被切断,这种电磁体仍然能够导电。在施用规范电磁体的EMS系统中,线圈只在电源开启的情况下导电。日本的系统将线圈在极低温度下进行冷却,从而节流了能量。然而,用来冷却线圈的低温系统可能相当昂贵。

这两个系统之间的另外一点差别在于:日本的列车悬浮在导轨上方快要10厘米的位置。施用EDS系统有一个潜在的缺点,就是磁悬浮列车必须先依靠橡胶轮胎在轨道上滚动,直至达到100公里/钟头的“起浮”速率后才能悬浮起来。日本工程师称,在电源出现故障导致系统封闭的情况下,有车轮将是一个优势。德国的Transrapid型磁悬浮列车则配备了紧迫供电电池。另外,佩带起搏器的乘客必须在超导电磁体孕育发生的磁场中被屏蔽。

Inductrack是一种新型的EDS技术,它施用室温永磁体代替通电电磁体或低温超导磁体来孕育发生磁场。Inductrack施用电源使列车进行加速,直至列车悬浮起来。如果电源出现故障,列车会缓慢减速并依靠辅助车轮制动。

轨道其实是由短路电路组成的阵列,此中含有绝缘线。在此中一个设计中,这些电路被摆列成木梯子形横档的形状。随着列车的移动,磁场排斥列车底盘上的磁体,使列车悬浮起来。

Inductrack设计有两种:Inductrack I型和Inductrack II型。Inductrack I型是为高速行驶设计的,而Inductrack II型适合于低速行驶。Inductrack列车能悬浮得更高,并且更加稳定。只要以每一钟头几公里的速率行驶,Inductrack列车便能悬浮在轨道上方快要2.5厘米的位置。与轨道之间连结更大的缝隙意味着列车不需要复杂的感到系统来连结稳定。

过去之所以未施用永磁体,是因为科学家们以为它们无法孕育发生足够大的悬浮力。Inductrack型设计将磁体摆列成Halbach阵列,从而制止了这一问题。这些磁体颠末适当的配置,使得磁场强度集中在阵列的上方而非下方。它们由一种包罗钕铁硼合金的新型材料制成,能孕育发生比力强的磁场。Inductrack II型设计融合了两个Halbach阵列,以便在较低速率下孕育发生足够强的磁场。

美国加利福尼亚州利弗莫尔国家实验室的理查德·波斯特博士在考虑安全和成本问题后提出了这一概念。相干样机试验引起了美国国家航空航天局(NASA)的注重,它与波斯特博士和他的团队签订了一份合同,要求她们研究利用Inductrack系统将人造卫星发射到地球轨道上去的可能性。尽管磁悬浮交通的概念早在一个多世纪前就提出了,然而商用磁悬浮列车的首次试验却是2002年在神州上海完成的(单击此处可相识更多信息)。这次试验施用了由德国Transrapid International公司开发的磁悬浮列车。大约一年之后,在2003年12月,该路线进行了面向公众的首次商业运行。现在,上海Transrapid路线上的磁悬浮列车来回穿梭于市中心的龙阳路站和浦东机场之间。搭乘均等速率为430公里/钟头的磁悬浮列车,不到10就能跑完这段距离为30公里的路程,而乘坐出租车则得花上一个钟头。神州正在计划扩建上海路线,一直延长到160公里外的杭州。按照计划,该项工程在2006年秋天动工,并在2010年上海世博会之前完成。这条路线将是第一条在两座城市之间运行的磁悬浮轨道路线。

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一辆位于德国埃姆斯兰测试路线上的Transrapid列车

少数其他国家和地域也计划制造本身的磁悬浮列车,但上海机场线仍是目前唯逐一条商业磁悬浮路线。美国的洛杉矶和匹兹堡曾经订定在两个城市之间建造磁悬浮路线的计划,但因为建造成本太高而搁浅。弗吉尼亚州奥多明尼昂大学的行政当局曾希望在2002年的秋季学期里开始运行一辆能够载着学生在校园里来回飞驰的超等短程穿梭公车,但迄今为止,这辆列车仍未投入运行,尽管研究仍在继续。American Maglev Company正在美国乔治亚州应用类似的技术建造一辆样车,计划是在2006年秋季前完成。

有关磁悬浮列车及相干主题的更多信息,请查看下一页的链接。

磁悬浮列车事故2006年8月11日,上海Transrapid机场线上的一辆磁悬浮列车的车厢起火。没有人员伤亡。调查者以为电气故障是失火的缘故原由。

同年9月22日,德国埃姆斯兰的一辆Transrapid试验列车在载着29人做试验运行时,与一辆意外停留在轨道上的维修车相撞。其时,列车正以至少133公里/钟头速率在行驶。大多数乘客在这起涉及磁悬浮列车的首届致命事故中丧生。