适用于城市轨道交通的中低速磁悬浮列车
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摘要：主要介绍了磁悬浮技术原理，通过对中低速磁悬浮列车的优缺点的分析，探讨它在我国轨道交通中的应用前景。
关键词：中低速磁悬浮列车；技术原理；应用前景
引言
随着城市化进程的加快，许多城市确定了以城市轨道交通为主干，常规地面公交为辅助的城市轨道交通发展战略和政策，轨道交通正逐渐成为城市交通的骨干。在实现这一战略目标过程中一个迫切需要解决的问题是城市公共交通体系的选择问题，城市决策部门希望在轨道交通中选择较为合适的交通工具。中低速磁悬浮列车作用一项新的交通工具而受到越来越多的关注。
1 磁悬浮列车技术特点
轮轨列车依靠车轮与轨道的机械接触来产生支撑力和导向力，牵引力通过轮轨之间的粘着现象产生。磁浮列车最大的特点是取消了车轮，依靠电磁吸力或电动斥力将车辆悬浮至一定高度，使车辆与地面轨道间无机械接触。并由电磁吸力和电动斥力产生导向力，并由直线电机产生的牵引力驱动列车运行，从根本上克服了轮轨列车粘着限制。
磁悬浮列车主要由悬浮系统、导向系统、牵引系统三大部分组成。按照悬浮方式的不同，主要分为电磁吸力型悬浮(EMS)和电动斥力型(EDS)两种基本的悬浮方式。随着对上述两种主要磁浮方式运用研究的深入以及材料技术的进步，又有专家、学者提出超导悬浮和永磁悬浮的理论，并进行了相关试验、验证。同时也提出了利用上述4种悬浮方式组合研制磁悬浮列车的新概念。表1列出了磁悬浮列车的分类情况。
2 主要技术原理
2.1 采用电磁吸力型悬浮导向系统
HSST是采用电磁吸力型磁悬浮方式，在车体结构的下方安装有电磁铁，环抱于线路轨道下方，通过电磁铁与钢轨间的吸引使车辆悬浮，利用位于电磁铁与钢轨间的间隙传感器来控制电流，使其间隙保持一定。悬浮高度为8mm。为使列车在停车条件下也能保持悬浮状态．以及在100km／h运行速度条件下使车体不会与钢轨接触。要求间隙传感器具有良好的响应。
导向采用非主动控制方式，即利用F型轨道与悬浮电磁铁铁心发生侧移时产生的回归力及迫导向机构来实现导向。图1为悬浮导向原理图。
2.2 采用短定子直线感应电机推进系统
列车推进是采用车上的直线电机来实现的。在车上装载有移动磁场发生器，它是由电机线圈和VVVF逆变器组成。由于移动磁场的存在，使置于地面的铝板感应出涡电流。正是这种移动磁场与涡电流的磁场力推动车辆前进。
2.3 采用先进的运行控制技术保证行车安全
列车采用交叉感应环线定位方式，交叉感应环线敷设在轨道中间的轨 枕上。在磁浮列车底架上，正对交叉感应环线上方安装有用于定位的信号接收探头，车上还设有通过交叉感应环线与地面设备进行数据通信的天线。列车各个子系统之间通过先进的计算机技术、网络技术以及通信技术，保证行车安全。
3 中低速磁悬浮列车的特点
3.1 优点
1)磁悬浮线路设计自由度高
由于中低速磁悬浮列车爬坡能力强，曲线半径小，所以线路设计自由度高。磁悬浮车辆与地铁车辆线路对比见表2．
3)土建费用低
由于中低速磁悬浮车辆没有车轮，车辆总体高度降低，可以减小地下隧道开挖断面面积；当采用高架线路形式时，其支柱截面小于普通城市轨道交通系统，而且磁浮列车采用线性电机载荷均布，运行时对轨道冲击力较小，轨道结构较简单。所以建设费用相对较低。中低速磁悬浮列车高架桥造价相对于普通轮轨系统减少了40％。不同轨道交通系统工程造价对比见表4。
4)运行安全
由于磁浮车辆结构的特点，不容易发生脱轨和翻车事故。意外停电时，可自动启动车载电源维持悬浮，直到安全停车。控制系统采用冗余部件设计，即使某些部件发生故障，仍可保证列车安全运行。
5)运行维护费用较低
由于不存在轮轨间的摩擦，动力系统不存在旋转运动部件。易损易耗件少，因此，磁悬浮列车的运行维护费相对较低。
3.2 缺点
1)由于磁悬浮列车的灵活性不高，车辆较短，一般为15m左右，不能承担高运量和大运量的运营任务。
2)直线电机空气隙大，漏抗值较高，又增加了边缘效应的损耗，故效率及功率因数都较低，系统耗电量较大。
3)悬浮高度较低，对线路的平整度，路基下沉量及机械式道岔结构有较高的要求。
4)磁悬浮的电磁辐射的危害还未经过科学论证。
5)由于线路高架，所以故障救援困难。
4 应用前景
中低速磁悬浮列车具有安全、舒适、低噪声，在技术、经济、环境方面有一定的优势。既适用于中等运量城市客流不太大的线路，如机场、市域、工业区、大型娱乐场所，也适用与建筑物拥挤、线路布置困难的大中城市的交通缓减辅助线路，同样可用于地形地貌复杂的城市交通线路，以及用于旅游景区的观光交通工具，它在城市交通发展中极具潜力。
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