贴地“飞行”的磁悬浮列车

高速行驶一直是人类的梦想，也是铁路工作者孜孜追求的目标之一。世界各国在发展大功率牵引机车的基础上，为适应不断变化的形势，也开始冲破传统模式，并积极研制各种新型列车。

1842年，英国数学家、物理学家Samuel Earnshaw 就提出了磁悬浮的概念，同时指出：单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。1900年初，美国、法国等专家曾提出物体摆脱自身重力、阻力并高效运营的若干猜想--也就是磁悬浮的早期模型，并列出了无摩擦阻力的磁悬浮列车使用的可能性。1922年，德国工程师 Hermann Kemper就提出了电磁浮原理，并于1934年申请了磁浮列车的专利。20 世纪70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发展的需要，德国、日本、美国、中国大陆以及前苏联等国家相继开始筹划进行磁浮运输系统的开发。而美国、前苏联等国家先后放弃了这项研究计划，目前只有德国、日本、中国仍在继续进行磁浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。

德国对磁悬浮铁路的研究始于1968年。在研究初期，是常导和超导并重。到1977年，前后研制出常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式试验车辆，最高时速达400千米。后来经过分析比较，认为超导磁悬浮铁路所需的技术水平太高，短期内难以取得较大进展，于是决定集中力量发展常导磁悬浮铁路。1980年，开工兴建全长31.5千米的埃姆斯兰德试验线。1984年，列车最高试验时速达到400公里。德国高速常导磁悬浮系统至今已有8个型号。

日本于1962年开始研究常导磁悬浮铁路，后由于超导技术的迅速发展，从70年代初开始转而研究超导磁悬浮铁路。1972年首次成功地进行了超导磁悬浮列车试验。1982年11月，磁悬浮列车的载人试验获得成功。为了进行东京至大阪间修建磁悬浮铁路的可行性研究，于1990年着手建设山梨磁悬浮铁路试验线，到2013年建成了全长为42.8公里的磁悬浮列车综合试验线。2015年4月21日，日本东海铁路公司(JR 东海)在日本山梨县的磁悬浮试验线创造了载人行驶时速603公里的世界纪录，这也是迄今为止我们人类在轨道交通领域的最高速度记录。

我国在 20世纪80年代开始研究磁悬浮列车技术。1986年，西南交通大学就率先召开了磁浮技术与磁浮列车技术研究大会，成为国内较早启动该领域研究的高校科研单位。在1988年，交大磁浮团队完成了单自由度铁球悬浮实验，对电磁吸力悬浮原理有了本质的认识。1989年3月，国防科技大学研制出中国第一台磁悬浮试验样车。

（山梨磁悬浮铁路试验线）

1995年，中国第一条磁悬浮列车试验线在西南交通大学建成，并且成功进行了稳定悬浮、导向、驱动控制和载人运行等时速为30.0km 的试验。西南交通大学这条试验线的建成，标志中国已经掌握制造磁悬浮列车的技术。2001年，开始动工修建长430m 的青城山磁浮列车工程试验线。

磁悬浮列车的基本原理很简单，就是利用同性相斥、异性相吸的电磁学原理，使列车悬起来（一般不超过1厘米），并沿轨道行驶。磁悬浮列车车厢上装有超导磁铁，轨道底部安装电磁线圈。车厢电磁体极性与轨道线圈下侧极性相同产生排斥力，与上侧相反产生吸引力，两者合力使列车悬浮起来。常规火车的动力来自于机车，磁悬浮列车的动力来自于轨道。轨道两侧装有电磁线圈，交流电使线圈变为电磁体，它与列车上的磁铁相互作用。列车行驶时，车头的磁铁(N极)被轨道上靠前一点的电磁体(S极)所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体(N 极)所排斥，前拉后推使列车前进。

（磁悬浮列车原理）

磁悬浮列车的原理很简单，但要实现商业运营需要解决两个关键问题:第一，要产生能让列车悬浮和运行起来的巨大电磁力；第二个，要对产生上述电磁力的磁场进行合理的控制。针对这两个关键问题，当今磁悬浮列车设计有两种技术路线，一种是常导磁悬浮，另一种是超导磁悬浮。常导磁悬浮以德国为代表，列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，在一般情况下，其悬浮间隙大小在10mm 左右。常导磁悬浮列车的运行速度通常在300-500km/h 范围内，适合于城际及市郊的交通运输。超磁悬浮以日本为代表，利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，其悬浮间隙大小一般在 100mm左右，这种磁悬浮列车低速时并不悬浮，当速度达到100km/h 时才悬浮起来。超导磁悬浮列车最高运行速度理论上可以达到1000km/h，但建造技术和成本要比常导吸型磁悬浮列车高得多。

对于磁悬浮列车的运行速度，科学家们最初认为比轮轨高速列车的300多公里的时速还要快些，最高可以达到每小时500公里。但是人类的科学技术发展迅速，早已打破了科学家的预言。2015 年4月 21日，日本东海铁路公司在山梨磁悬浮试验线上创造了载人行驶时速603公里，以及一天行驶4064公里的新世界记录。

（创造新记录的 L0 磁悬浮列车）

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