题目

磁悬浮列车是怎样获得牵引力的?

提问时间：2021-01-13

答案

　　磁悬浮列车是利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具.简单地说,排
　　斥力使列车悬起来,吸引力让列车开动.磁悬浮列车车厢上装有超导磁铁,铁
　　路底部安装线圈.通电后,地面线圈产生的磁场极性与车厢的电磁体极性总保
　　持相同,两者“同性相斥”,排斥力使列车悬浮起来.(见图①)与常规的动
　　力来自于机车头的火车不同,磁悬浮列车的动力来自于轨道.轨道两侧装有线
　　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———结果是前面“拉”,后面“推”,使列
　　车前进(见图②).当列车到达图③所标的位置时,在线圈里流动的电流流向
　　就反转过来了.其结果就是原来那个S极线圈,现在变为N极线圈了,反之亦然.
　　这样,列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰.
　　磁悬浮列车运行时,应当与轨道始终保持10厘米的间隙.任何的偏差对于
　　列车的稳定性都是很危险的.但磁场解决了这个问题.由于在轨道底端的磁体
　　与车厢上的磁体是同一极性,它们之间总有排斥力,如果因为某种原因使得列
　　车悬浮高于10厘米,也就意味着列车向轨道产生的磁场逐渐变弱的区域移去,
　　从而它所得到的悬浮力减少,这样列车又会回落至10厘米的高度.相反,如果
　　车厢太靠近铁轨,将遇到轨道磁场非常大的阻力,并得到较大的排斥力,这就
　　使列车又能与铁轨保持正常距离.这样,就没必要去监控悬浮的距离了.
　　磁悬浮列车最大的优点就是速度快,其时速可达400—550公里,通过调节
　　通过磁体的电流强度,可以方便地改变列车的速度.而传统轮轨列车经过100
　　多年发展,最高时速仅为300—350公里,如进一步提速,就会受到用轮轨支承
　　和受电弓供电的限制.高速磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨,采用
　　长定子同步直线电机将电供至地面线圈,从而取消受电弓,实现了与地面没有
　　接触、不带燃料的地面飞行,克服了传统轮轨铁路的主要困难.由于是抱在轨
　　道上悬浮行驶,并且按飞机的防火标准配置设施,因此乘坐平稳舒适,安全性
　　非常高.
　　有人会担心,万一停电,列车会不会马上掉下来,其实这个问题在设计时
　　早就考虑到了.磁悬浮列车上装有储备电源,一旦发生断电现象,系统会自动
　　切换到储备电源上来,储备电源可以继续维持列车行驶一段时间,在此过程中,
　　列车速度会逐渐慢下来,离地面的高度也逐渐下降,最后平稳落地.
　　停电后,高速行驶的列车骤然降落的情况.
　　图片：
　　磁悬浮作用原理示意图