大学物理课程论文设计磁悬浮.doc

目录德日高速磁悬浮列车课题论文2摘要：2一、磁悬浮列车的概述2二、日本德国超高速磁浮铁路的比拟31、超导原理比拟132、主要技术特点比拟53、悬浮特性比拟64、能耗和造价经济分析6三、小组分工：7参考文献：8德日高速磁悬浮列车课题论文摘要：自德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，磁悬浮技术的研究就在国际X围内如火如荼的进展着。磁浮技术在交通方面的应用表现在高速磁悬浮列车的出现。现阶段超高速磁浮技术主要有以以日本为代表的超导超高速磁浮铁路MLX 技术、德国常导超高速磁浮铁路TR技术。本文主要介绍这两种技术的技术特点，分析他们的能耗等各方面性质，并提出我国下阶段的磁浮研究方向。关键词：MLX 技术、TR 技术、电磁吸引式悬浮、侧壁电动式悬浮一、磁悬浮列车的概述很早以前，人们就希望列车能与轨道脱离接触，以解除轮轨车辆的振动与磨损带来的烦恼。自20 世纪初德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并于1934 年申请了磁悬浮列车的专利以来，人类一直在探索将这一原理应用到地面轨道交通的途径。1970 年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济开展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等兴旺国家相继开始进展磁悬浮运输系统的开发。由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，故其几乎没有轮、轨之间的摩擦。磁悬浮列车有其不可替代的优势：运行速度快，能超过500 千米/小时，运行平稳、舒适，易于实现自动控制；它以电为动力，不排出有害的废气，有利于环境保护；可靠性大、维修简便、本钱低，可节省建设经费，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300 公里以上时，噪声只有65 分贝，是一种名副其实的绿色交通工具。正因为磁浮列车在交通方面有着如此的优势，国际上有关磁悬浮列车的研究正如火如荼地进展着。20 世纪末，经过多个国家长期的试验研究逐渐形成以日本为代表的超导超高速磁浮铁路MLX 技术、德国常导超高速磁浮铁路TR 技术以与日本主要用于中短途客运的中低速地面运输系统HSST 技术。下面主要介绍以德日为代表的两种高速磁浮铁路技术。二、日本德国超高速磁浮铁路的比拟目前日本超导超高速磁浮铁路MLX 技术和德国常导超高速磁浮铁路TR 技术是超高速磁浮铁路领域最具代表性的技术。二者有他们独特的技术特点， .在某些方面都有其较高的造诣。1、超导原理比拟1·日本MLX 技术日本超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型。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。其最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三局部组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场一样步的推力，正是这种推力推动列车前进。同时，在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器，根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式，就能准确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。·德国TR 技术德国常导型列车也称常导磁吸型,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。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就象同步直线电动机的长定子绕组。当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时，由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的“转子一样被推动做直线运动，从而在悬浮状态下，列车可以完全实现非接触的牵引和制动。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态如下车仍然可以进入悬浮状态。2、主要技术特点比拟日本MLX 技术和德国TR 技术的主要技术特点如表12所示：由表可得出日、德技术层面的优劣，此处就不再赘述。3、悬浮特性比拟日本MLX 技术和德国TR 技术的最大不同在于悬浮原理不同。·日本MLX 技术日本采用斥力型电动悬浮EDS3。电动悬浮依靠车辆上的磁体在运动时切割导轨上导体磁力线产生感应电流，该电流产生的磁力线表1：主要技术特点比拟必然与产生他的磁力线相反，形成斥力。磁浮车辆与导轨间有磁场耦合在运动时会产生磁阻力。而斥力型磁浮的磁阻力在低速时大，在高速是随着速度增高而下降。因此斥力型磁浮铁路更适用大城市间长距离高速运输。·德国TR 技术德国TR 型磁浮的垂向悬浮力是由线路上的直线同步电机铁心与车辆上直线同步电机的磁极间形成电磁吸力产生的，与斥力型磁浮列车一样，吸力型磁浮列车也会形成磁阻力。3而德国TR 驱动力与垂直悬浮力两个系统合二为一，这是德国TR 磁浮铁路优势所在。4、能耗和造价经济分析MLX 车辆通过超导线圈同时实现悬浮、驱动和导向三种功能，只需很小的供电电流，所以耗电量很小。其耗电量主要用于地面定子绕组和维持液氦的超低温制冷用电。而TR 车辆除了在驱动方面消耗电能之外，由于车辆在停站和低速行驶过程中始终处于悬浮状态，故与MLX 系统相比，TR 系统增加了在悬浮和导向方面的能耗。对悬浮列车的造价方面，有数据显示，德国慕尼黑机场线造价单价4.73 亿元/km，而日本中央磁浮新干线造价单价12.8-15.3 亿元/km，可见德国技术的磁浮铁路的造价指标比日本磁浮铁路的造价要低。由德日赐磁浮技术看中国磁浮开展国际上对磁悬浮列车的研究已逐步趋向成熟，我国对磁浮技术的研究也在火热进展。国防科技大学、西南交通大学和交通大学已着手研究磁浮方面的技术，并于1986 年研制出我国第一辆可载人磁悬浮列车。对国际上德日为代表的超高速磁浮列车技术，他们各有各的优势和技术不足。参考两种磁浮技术，德国MLX 系统在造价能耗方面占有优势，虽然在控制技术方面不如日本的TR 系统，但在我国现有国情下，我认为德国MLX 系统更适合我国的铁路交通系统，尤其对替代长距离城市间的铁路运输尤其开展点。因此对MLX 系统，我国下一阶段的研究方向应着重于对磁浮列车准确控制与导向的技术研究。三、小组分工：我们小组针对我们选择的课题进展了细致的分工，查阅相关的资料文献和书籍，并针对网上的材料进展汇总，总结后得到该课题的课程文。 参考文献：1佚名.磁悬浮列车的原理.百度网，2011,4.2未知.城市轨道交通智能控制系统.344-345, 2011,4.3未知.城市轨道交通智能控制系统.343-344, 2011,4.