磁悬浮列车是如何运行的

Maglev轨道允许火车通过使用排斥磁铁来漂浮在轨道上方。了解Maglev轨道并查看Magelev Track的图表。

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磁化线圈沿着轨道运行，称为a导轨它排斥火车底盘上的大磁铁，使火车能够漂浮在导轨上方的0.39和3.93英寸（1至10厘米）之间[来源：Boslaugh］．升值列车后，电源供应到导轨墙壁内的线圈，以创建一个独特的磁场系统，沿着导轨拉动并推动火车。供应到导轨壁中的线圈的电流常在交替变动以改变磁化线圈的极性。极性的这种变化导致火车前面的磁场向前拉动车辆，而火车后面的磁场增加了前向前推力。

Maglev火车漂浮在空气的垫子上，消除摩擦。这种缺乏摩擦和火车的空气动力学设计允许这些列车达到前所未有的地面运输速度超过310英里/小时(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商用飞机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。

一些Maglev火车能够更大的速度。2016年10月，日本铁路Maglev子弹列车一路飙到374英里每小时(每小时601公里)。这样的速度给了工程师们希望，这项技术将被证明对数百英里长的线路有用。

德国和日本都开发了Maglev火车技术，并测试了他们的火车原型。虽然基于类似的概念，但德国和日本列车具有明显的差异。在德国，工程师开发了一个电磁悬浮液（EMS）系统，称为Transrapid。在这个系统中，火车底部缠绕在一起钢导轨。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，亚洲已成为磁悬浮活动的中心。

上图为日本山梨县磁悬浮试验线的导轨。

照片提供铁路技术研究所

日本工程师开发了使用磁悬浮火车的竞争版本电动悬架（eds.）系统，基于磁铁的排斥力。日本和德国Maglev火车技术的关键差异是日本火车使用超冷，超​​导电磁铁。即使在电源关闭后，这种电磁铁也可以进行电。在使用标准电磁铁的EMS系统中，线圈仅在存在电源时进行电。通过在寒冷温度下冷却线圈，日本的系统节省了能量。然而，用于冷却线圈的低温系统可能是昂贵的并且可以显着增加构造和维护成本。

两种系统之间的另一个区别是日本的火车浮近4英寸(10厘米)在导轨上方。使用EDS系统的一个潜在缺点是，磁浮列车必须在橡胶轮胎上滚动，直到达到93英里/小时(150公里/小时)的起飞速度。日本工程师说，如果电力故障导致系统关闭，轮子是一个优势。此外，携带心脏起搏器的乘客必须避免受到超导电磁铁产生的磁场的影响。

的inchutrack.是一种新型的EDS，它使用永久性的室温磁铁来产生磁场，而不是动力电磁铁或冷却的超导磁铁。感应轨道使用电源来加速列车，直到它开始悬浮。如果没有动力，火车可以逐渐减速，靠辅助轮停下来。

轨道实际上是一组包含绝缘导线的电短路电路。在一种设计中，这些电路像梯子上的梯级一样排列整齐。当火车移动时，磁场排斥磁铁，使火车悬浮。

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。

之前没有使用永久磁铁，因为科学家认为他们不会产生足够的悬浮力。通过将磁铁安排在一个中，设计划分的设计绕过了这个问题Halbach阵列．磁铁的配置使磁场强度集中在阵列上方而不是下方。它们是由一种新材料制成的，该材料由一种能产生更高磁场的钕-铁-硼合金组成。电感II设计采用了两个Halbach阵列，可以在较低的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.它本质上是一种电感式的交通系统火车通过密封管爆炸，封装整个轨道。它可能成为首选的方法，部分原因是他们在常规Maglevs无法避免的方式躲避空气阻力，因此，应该能够实现超音速。有人说Hyperloop可能甚至不到传统的高速铁路线。

但是，磁悬浮火车已经是具有多年的经营历史的经过验证的技术，而且没有人在世界上任何地方建造商业Hyperloop [来源：戴维斯］．

在德国测试设施的Emsland的Transrapid火车。

使用的图像GNU自由文档许可证

虽然Maglev运输首次提出了一个多个世纪以前，但第一个商业磁悬浮火车在1984年之前没有成为现实，当时一股低速Maglev班车在英国伯明翰国际火车站和伯明翰国际机场航站楼之间运作飞机场。从那时起，各种磁悬浮项目已经开始，停滞不前或被彻底放弃。然而，目前有六条商业磁悬浮线条线，他们都位于韩国，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(每英里大约为5000万美元至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，Hidekazu和Nobuo.］．

它没有帮助一些高调的项目流出。弗吉尼亚州旧统治大学的政府希望在2002年秋季学期开始校园前后横跨学生，但火车做了一些试验，从未真正接近40英里/小时（64 kPH）它承诺的速度。火车站终于在2010年被解构，但电梯系统的部分仍然存在，证明为1600万美元的失败[来源：基德］．

但其他项目仍在继续。一个雄心勃勃的团体想要建造一条从华盛顿特区到巴尔的摩的40英里(64公里)长的公路，这个想法有很多支持者，但这个项目预计将耗资150亿美元。这一概念的高昂价格在世界其他任何地方可能都是可笑的，但这一地区令人心碎的交通拥堵和有限的空间意味着城市规划者和工程师需要一个创新的解决方案，而超高速磁悬浮系统可能是最好的选择。该项目的一个关键卖点是，该项目的扩建将连接华盛顿和纽约，并将旅行时间缩短至仅60分钟，这一快速通勤可能会改变东北地区的商业和旅行[来源:拉佐，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。路透社］．

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］．

确切地知道Maglevs如何将磁悬浮术究竟是如何进入人类运输的未来。自动驾驶汽车和航空旅行的进步可能会使Maglev线路的部署复杂化。如果是hyperloop.行业管理产生势头，它可能会扰乱各种运输系统。一些工程师怀疑即使是飞行的汽车，虽然令人难以置信的昂贵，但在未来可能胜过铁路系统，因为它们不需要大量的基础设施项目来下车。

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。