磁悬浮列车是如何运行的

磁悬浮轨道通过使用相互排斥的磁铁使列车漂浮在轨道上方。了解磁浮轨道和看到一个图表的磁浮轨道。

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被磁化的线圈沿着轨道运行，叫做导轨，排斥火车底盘上的大磁铁，允许火车漂浮在导轨上方0.39至3.93英寸(1至10厘米)之间[来源:Boslaugh］．一旦列车被悬浮起来，电力就会供应到导轨壁上的线圈，从而创造出一个独特的磁场系统，沿着导轨拉动和推动列车。提供给导轨壁上线圈的电流不断地交替，以改变磁化线圈的极性。这种极性的变化导致列车前面的磁场推动车辆前进，而列车后面的磁场增加了更多的前进推力。

磁悬浮列车漂浮在气垫上，消除了摩擦。这种无摩擦和列车的空气动力学设计使这些列车达到前所未有的地面运输速度超过每小时310英里(每小时500公里)，比美铁最快的通勤列车快了一倍[来源:Boslaugh］．相比之下，波音-777商业飞机用于远程飞行的最高速度约为562英里每小时(905公里每小时)。开发商表示，磁悬浮列车最终将连接相距1000英里(1609公里)的城市。时速310英里，从巴黎到罗马只需两个多小时。

有些磁悬浮列车甚至能达到更快的速度。2016年10月，日本铁路局推出了磁悬浮子弹头列车一路燃烧到374英里/小时（601 kPh）在短期内。这些类型的速度给予工程师希望这项技术对于数十万英里的路线来说是有用的。

德国和日本都开发了磁悬浮列车技术，并测试了各自列车的原型。虽然基于相似的概念，但德国和日本的火车有明显的不同。在德国，工程师们发明了电磁悬架（EMS)系统，称为Transrapid。在这个系统中，火车的底部包裹着一个钢导轨。附着在火车底盘上的电磁铁指向导轨，使火车悬浮在导轨上方约1/3英寸(1厘米)，即使火车不动也能保持悬浮。其他的导向磁铁嵌入在火车的身体，以保持它在旅行中稳定。德国展示了磁悬浮列车在载人的情况下可以达到每小时300英里。然而，在2006年的一次事故(见侧边栏)和拟议中的慕尼黑中央车站到机场路线的巨大成本超支之后，在德国建造磁悬浮列车的计划在2008年被取消了[来源:DW］．从那时起，亚洲已成为Maglev活动的集线器。

以上是日本Yamanashi Maglev测试线导轨的图像。

照片由铁路技术研究所提供

日本工程师已经开发出一种与之竞争的磁悬浮列车，使用电动悬架（EDS)系统，该系统基于磁铁的斥力。日本和德国磁悬浮列车技术的关键区别在于，日本列车使用的是超冷超导电磁铁。这种电磁铁即使在切断电源后也能导电。在使用标准电磁铁的EMS系统中，线圈只有在有电源的情况下才能导电。通过在寒冷的温度下冷却线圈，日本的系统节省了能源。然而，用于冷却线圈的低温系统可能非常昂贵，并显著增加了建设和维护成本。

系统之间的另一个区别是日本列车悬浮近4英寸（10厘米）在导轨上方。使用EDS系统的一个潜在缺点是Maglev培训必须在橡胶轮胎上滚动，直到它们达到约93英里/小时（150 kPH）的升降速度。日本工程师表示，如果电源故障导致系统关闭，车轮是一个优势。而且，具有起搏器的乘客必须从由超导电磁铁产生的磁场屏蔽。

这Inductrack是一种更新类型的ED，使用永久室温磁体来生产磁场而不是动力电磁铁或冷却的超导磁体。Indutrack使用电源仅在它开始浮动之前加速火车。如果电源发生故障，火车可以逐渐减慢并停止其侧板。

轨道实际上是含有绝缘电线的电动短路电路阵列。在一个设计中，这些电路与梯子中的梯级相同。随着火车的移动，磁场排斥磁铁，使火车浮动。

目前有三种电感轨设计:电感轨I、电感轨II和电感轨III。感应轨道I是为高速而设计的，而感应轨道II是适合低速。感应轨道III是专门为非常重的货物负载在缓慢的速度移动。感应轨道列车可以悬浮得更高，稳定性更强。只要以每小时几英里的速度移动，感应轨道列车就会悬浮在轨道上方近1英寸(2.54厘米)处。轨道上方更大的间隙意味着列车不需要复杂的传感系统来保持稳定。

因为科学家认为永磁体不能产生足够的悬浮力，所以以前没有人使用永磁体。电感轨道设计绕过了这个问题，将磁铁放置在一个安·哈尔巴赫倾数组．磁体被配置成使得磁场的强度集中在阵列上方而不是下方。它们由包括钕 - 铁硼合金的较新材料制成，该钕铁胶产生更高的磁场。INDUCTRACK II设计包括两个HALBACH阵列以在较低速度下产生更强的磁场。

值得注意的是，被动磁悬浮概念是提出的核心特征hyperloop运输系统，基本上是一个配饰风格火车它会炸穿一个密封的管子，包裹着整个轨道。超回路列车有可能成为首选，部分原因是它们避开了空气阻力的问题，而普通磁悬浮列车无法做到这一点，因此应该能够达到超音速。有人说，超级高铁的成本甚至可能比传统高铁更低。

然而，尽管磁悬浮列车已经是一项具有多年运营历史的成熟技术，但世界上还没有人建造过商业超级高铁[来源:戴维斯］．

德国埃姆斯兰测试中心的快速列车。

图像下使用GNU免费文档许可证

虽然磁悬浮交通在一个多世纪前就被首次提出，但第一辆商业磁悬浮列车直到1984年才成为现实，当时一辆低速磁悬浮穿梭列车在英国伯明翰国际火车站和伯明翰国际机场的一个机场航站楼之间开始运行。从那时起，各种磁悬浮项目开始了，停止了，或者完全放弃了。然而，目前有六条商业磁悬浮线路，它们都位于韩国、日本和中国。

磁悬浮系统快速、平稳、高效的事实并没有改变一个严重的事实——这些系统的建造成本高得令人难以置信。从洛杉矶到匹兹堡再到圣地亚哥，美国的一些城市都有磁悬浮线路的计划，但建造磁悬浮交通系统的费用(大约每英里5000万到2亿美元)已被禁止，并最终扼杀了大多数拟议的项目。一些批评人士抨击磁悬浮项目的成本可能是传统铁路的五倍。但支持者指出，在某些情况下，运营这些列车的成本比使用老式列车技术低70%。大厅那Hidekazu和田中伸男(Nobuo］．

一些备受瞩目的项目以失败告终也于事无补。政府在老自治领在弗吉尼亚大学曾希望有一个超级飞船压缩学生来回校园开始早在2002年秋季学期,但是火车做了一些测试运行,从未真正走到40英里(64公里)的速度它承诺。火车站最终在2010年被拆除，但部分高架轨道系统仍然存在，这是一个耗资1600万美元的失败的证明[来源:孩子们］．

但其他项目持续存在。一个雄心勃勃的团队希望从华盛顿州的舒展到巴尔的摩建造一个40英里（64公里）的舒展，而这个想法有很多的支持者，但该项目预计最高可达150亿美元。这个概念的过高的价格标签可能会在世界上的任何地方都可以嘲笑，但该地区的灵魂粉碎的僵尸锁和有限的空间意味着城市规划者和工程师需要创新的解决方案，并且超快速的Maglev系统可能是最佳选择。一个关键的销售点 - 这项项目的扩张可以连接到华盛顿到纽约市，将旅行时间削减到60分钟，这是一个快速的通勤，可以在东北转换商业和旅行[来源：Lazo那东北磁悬浮］．

不过，在亚洲，磁悬浮热潮基本上已经开始了。日本正在狂热地努力东京到大阪的路线它可能在2037年开放。完工后，这列火车将把近3小时的行程缩短至67分钟。路透］．

中国正在认真考虑几十条潜在的磁悬浮线路，它们都位于需要高容量大众运输的拥堵地区。这些不会是高速列车。相反，它们会以较低的速度在较短的距离上运送大量的人。然而，中国制造了自己的磁悬浮技术，并即将推出第三代商业磁悬浮线路，最高时速约为125英里(201公里)，与以前的版本不同，它是完全无人驾驶的，而是依靠计算机传感器来加速和刹车(该国已经有一些磁悬浮列车在运行，但它们需要一名司机)。黄］．

我们不可能确切地知道磁悬浮将在未来的人类交通中扮演怎样的角色。自动驾驶汽车和航空旅行的进步可能会使磁悬浮线路的部署复杂化。如果hyperloop工业一旦产生动力，就会破坏所有的运输系统。一些工程师怀疑，即使是飞行汽车，尽管极其昂贵，在未来也可能胜过铁路系统，因为它们不需要大规模的基础设施项目来启动。

也许再过一二十年，世界各国就会对磁悬浮列车做出定论。也许它们将成为高速旅行的关键，或者只是为拥挤的城市地区的某些特定人群提供服务的宠物项目。或者，它们可能会消失在历史中，成为一种从未真正起飞的近乎神奇的悬浮技术。