磁浮列車

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日本JR磁浮MLX01-2實驗車。2003年581km/h金氏世界紀錄認可
運行於西門子試驗段的磁浮列車

磁浮列車是一種靠磁浮力(即的吸力和排斥力)來推動的列車。由於其軌道的磁力使之懸浮在空中,行走時不需接觸地面,因此其阻力只有空氣阻力。磁浮列車的最高時速可以達每小時550公里以上,比較輪軌高速列車的最高時速400多公里快速。

磁浮技術的研究源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾英語Hermann Kemper就提出了電磁浮原理,並於1934年申請了磁浮列車的專利。1970年代以後,隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國日本美國加拿大法國英國等已開發國家相繼開始籌劃進行磁浮運輸系統的開發。

美國前蘇聯則分別在1970年代、1980年代放棄了這項研究計劃,目前只有德國日本仍在繼續進行磁浮系統的研究,並均取得了令世人矚目的進展。

世界上首條商業運營的磁浮列車線路是英國伯明罕磁浮英語AirRail Link上海磁浮示範運營線是世界上第一條商業運營的高速(通常指時速大於250公里)磁浮列車線路、第三條商業磁浮列車線路,以及目前處於運營中的兩條商業磁浮列車線路之一,另一條是日本愛知縣東部丘陵線。同時上海磁浮也是世界上速度最快的商業運營列車線路,設計最高運行時速為431公里

磁浮列車系統運營昂貴,頗具爭議。上海磁浮之前的伯明罕磁浮和德國柏林M-Bahn英語M-Bahn都早已停運,前者更換為電纜式系統後重新運營。聖地亞哥機場慕尼黑機場等磁浮項目均因資金問題而取消。上海磁浮的盈虧、電磁輻射污染噪音污染等問題也是專家和民眾關注和爭議的焦點[1][2]

原理[編輯]

磁浮列車構造簡圖

而利用磁鐵吸引力使車輛浮起來的磁浮列車,用的是「丁」形導軌,車輛的兩側下部向導軌的兩邊環抱。在車輛的下部的內翻部分面上裝有磁力強大的電磁鐵,導軌底部設有板。鋼板在上,電磁鐵在下。所謂電磁鐵,就是一個金屬線圈,當電流流經線圈時,能產生磁力吸引鋼板,因而車輛被向上抬舉。當吸引力與車輛重力平衡,車輛就可懸浮在導軌上方的一定高度上。改變電流,也就改變磁感應強度,使懸浮的高度得到調整。

另一種磁浮列車,採用相斥磁力使車輛浮起。它的軌道是「U」形的。當列車向前運動時,車輛下面的電磁鐵就使埋在軌道內的線圈中感應出電流,使軌道內線圈也變成了電磁鐵,而且它與車輛下的磁鐵產生相斥的磁力,把車輛向上推離軌道。

利用相斥磁力懸浮的列車,一開動很快就可以加速到時速50公里,跑了50—60公尺的距離之後,便在軌道上懸浮起來。列車沿著地面越「飛」越快,目前最高可以達每小時550公里(理論上可以到更高速)。

磁浮列車的發展,將使地面交通發生革命性的變化。它速度快,運行安全、平穩舒適、低噪聲,可以實現全自動化運行。

磁浮的種類[編輯]

日本MLX01-2 超導電磁轉向架

目前世界上有2種類型的磁浮:

磁浮列車系統結構[編輯]

磁浮技術分為軌道、車輛、牽引、運行控制四大系統,有16項核心技術。德國、日本與中國為世界上目前有磁浮列車試驗或營運路線的國家。

歷史[編輯]

日本ML100
德國Transrapid 07

德國曾在80年代於柏林鋪設磁浮列車系統(M-Bahn)。該系統設有三個車站,長度1.6公里,用的是無人駕駛列車,於1989年8月開始試驗載客,1991年7月正式服務。由於政治原因,柏林圍牆倒塌,該線於運行兩月後改為普通輪軌列車行走。

英國的伯明罕國際機場曾於1984年至1995年使用低速磁浮列車,全長600米。由於可靠性的問題,該線後來也改用單軌列車行走。

2000年,中國西南交通大學磁浮列車與磁浮技術研究所研製成功世界首輛高溫超導載人磁浮實驗車。

德國的Transrapid公司於2001年於中國上海浦東國際機場地鐵龍陽路站興建磁浮列車系統,並於2002年正式啟用。該線全長30公里,列車最高時速達430公里,由起點至終點站只需八分鐘。參見上海磁浮示範運營線

2003年,四川成都青山磁浮列車線完工,該磁浮試驗軌道長420米,主要針對觀光遊客,票價低於出租轎車費。

日本現在的山梨縣試驗線使用低溫超導磁鐵,可容納更大的縫隙,該線列車的最高速度達每小時581公里,成為世界紀錄。

最近,中國成功研製一種新技術──永磁技術MAS-3,其造價比德國及日本的技術還要低。

2005年5月,中國自行研製的「中華06號」吊軌永磁浮列車於大連亮相,據稱其速度可達每小時400公里。

2005年9月,中國成都飛機公司開始研製CM1型「海豚」高速磁浮列車,最高時速500公里,預計會於2006年7月在上海試行。2010年4月8日,由成都飛機公司製造的中國首輛高速磁浮國產化樣車在成都實現交付,標誌著成飛已具備磁浮車輛國產化設計、整車集成和製造能力。磁浮列車的部分組件已經於2010年3月20日運抵上海,4月9日兩節車廂也將啟程運往上海組裝調試,投入到上海磁浮示範運營線的商業營運,預計今年7月可調試上線,和長春客車廠生產的另外兩節車輛一起與目前運行的德國磁浮列車並組,往返於浦東機場龍陽路。此次高速磁浮列車成功實現國產化製造,離不開西南交大等四川高校的支持,這也成為四川製造高速磁浮列車得天獨厚的條件。

2006年4月30日,中國第一輛具有自主知識產權的中低速磁浮列車,在四川成都青城山一個試驗基地成功經過室外實地運行聯合試驗。利用常導電磁浮推動。[1]

運行時最高時速歷史[編輯]

  • 1971年:西德,Prinzipfahrzeug,90 km/h
  • 1971年:西德,TR—02(TSST)—164 km/h
  • 1972年:日本,ML100,60 km/h,(載人)
  • 1973年:西德,TR04,250 km/h(載人)
  • 1974年:西德,EET—01,230 km/h(無人)
  • 1975年:西德,Komet,401.3 km/h(由蒸汽火箭推進,無人)
  • 1978年:日本,HSST—01,307.8 km/h(由蒸汽火箭推進,日產汽車製造,無人)
  • 1978年:日本,HSST—02,110 km/h(載人)
  • 1979年12月12日:日本,ML—500R,504 km/h(無人)第一次突破500 km/h
  • 1979年12月21日:日本,ML—500R,517 km/h(無人)
  • 1987年:西德,TR—06,406 km/h(載人)
  • 1987年:日本,MLU001,400. km/h(載人)
  • 1988年:西德,TR—06,412.6 km/h(載人)
  • 1989年:西德,TR—07,436 km/h(載人)
  • 1993年:德國,TR—07,450 km/h(載人)
  • 1994年:日本,MLU002N,431 km/h(無人)
  • 1997年:日本,MLX01,531 km/h(載人)
  • 1997年:日本,MLX01,550 km/h(無人)
  • 1999年:日本,MLX01,548 km/h(無人)
  • 1999年:日本,MLX01,552 km/h (載人/5輛編組) 金氏世界紀錄認可
  • 2003年:中國,Transrapid SMT(德國提供技術所建設,第一條商業運行路線),501.5 km/h
  • 2003年:日本,MLX01,581 km/h(載人/3輛編組)金氏世界紀錄認可[3]

技術[編輯]

各種技術原理的磁浮列車均存在優點和缺點。


技術    優點    缺點

EMS[4][5]
電磁力懸浮
常導型懸浮
列車內外的磁場較電動力懸浮低。已證明技術上已可達至非常高的速度(超過500 km/h)。沒有車輪或二級推進系統需要。 列車與軌道之間分離,兩者之間的電磁吸引力容易不穩定,必須不斷透過電腦系統進行監測和糾正以免發生碰撞。由於系統固有的不穩定性和外部系統需要不斷修正,振動可能會導致系統出現問題。

EDS[6][7]
電動力懸浮
超導型懸浮
內建磁鐵大幅度使用於列車與軌道,技術上已可達至非常高的速度(581 km/h)和具高負載的能力。已證明(2005年12月)使用廉價的液態氮冷卻高溫超導磁體,能成功在船上操作。 強大的磁場令列車上的乘客無法使用心臟起搏器或磁性數據儲存裝置(如硬盤及信用卡),因此需要使用磁屏蔽。軌道的誘導性會限制列車的最高速度,列車必須具有作低速運行。

Inductrack系統[8][9]
永磁性EDS
故障安全防護懸吊系統,不需要電力作激活磁鐵;磁場固定在列車的下面;能在低速時(大約5 km/h)產生足夠的磁場使磁浮列車懸浮;停電時列車會逐漸減速以保障安全;Halbach array永久磁鐵比電磁鐵可能更符合成本效益。 在列車停止時,仍需要輪或軌道的一段繼續運動。這新技術仍在開發中,沒有商業版本或全面系統的雛形。

磁浮列車系統[編輯]

上海磁浮示範運營線的列車
愛知高速交通東部丘陵線"Linimo"

測試項目[編輯]

  • 美國聖迭戈
  • 德國埃姆斯蘭縣:Transrapid擁有31.5公里的軌道,定期運行的速度最高達420公里每小時。
  • 日本JR磁浮:日本研發的超導體磁浮列車由東海旅客鐵道(JR東海)和鐵道總合技術研究所(JR總研)主導。首列實驗列車JR-Maglev MLX01從1970年代開始研發,並且在山梨縣建造了五節車廂的實驗車和軌道。2003年12月2日最高速達到581km/h(361 mph),創下有車廂車輛的陸地極速。
  • 美國聯邦運輸管理局(FTA)城市磁浮技術示範(UMTD)計劃
  • 中國西南交通大學

公眾服務系統[編輯]

建設中系統[編輯]

計畫中系統[編輯]

澳洲墨爾本磁浮提案[編輯]

澳洲雪梨-伊拉瓦拉磁浮提案[編輯]

有一個磁浮列車建議在雪梨Woolongong之間。[10]

倫敦-格拉斯哥(英國)[編輯]

東京-名古屋-大阪(日本)[編輯]

上海-杭州(中國)[編輯]

孟買-新德里(印度)[編輯]

拉合爾市中心-拉合爾機場(巴基斯坦)[編輯]

喀拉蚩/拉瓦爾品第/瓜達爾(巴基斯坦)[編輯]

巴基斯坦南部城市喀拉蚩也正在擬訂一項大規模的運輸系統,以應付龐大上升的城市旅行的要求。

Union Pacific Freight Conveyor(美國)[編輯]

西雅圖-溫哥華國際磁浮(美國)[編輯]

西雅圖溫哥華國際磁浮是I-5的擴展計劃的延長部分,但美國政府已安排分開興建,而加拿大並沒有接受這些建議。雖然目前已有進一步的研究要求,但資金方面至今尚未同意。

加州內華達州際磁浮(美國)[編輯]

巴爾的摩-華盛頓磁浮(美國)[編輯]

一個64公里項目提議連接巴爾的摩巴爾的摩─華盛頓國際機場,目的是解決區內目前的交通擠塞問題。

賓夕法尼亞州計劃(美國)[編輯]

賓夕法尼亞州的高速磁浮列車項目是由匹茲堡國際機場到Greensburg,中間停在匹茲堡市中心和門羅維爾。這個項目最初是人口約240萬人在匹茲堡圈。巴爾的摩提案與匹茲堡提案獲得聯邦9000萬美元的撥款。該項目的目的是要知道磁浮系統能否正常在一個美國城市運行。[11]

聖迭戈哥機場(美國)[編輯]

2006年,聖迭戈委託進行一項到聖迭戈國際機場的磁浮列車研究。SANDAG稱,這個是一個「機場無終點」的概念,讓旅客可在聖迭戈的一個終端辦理登機手續,並乘坐懸浮列車到達機場並登上飛機。此外,磁浮列車將有可能收取優先運費。雖然目前已有進一步的研究要求,但資金方面至今尚未同意。[12]

亞特蘭大-查塔努加(美國)[編輯]

計劃中的磁浮列車的運行路線從哈茨菲爾德-傑克遜亞特蘭大國際機場貫穿亞特蘭大,到亞特蘭大的北郊,甚至可能延伸到田納西州查塔努加。一旦建成,磁浮線路可能會成為目前亞特蘭大的地鐵系統MARTA的對手。[13]

德國磁浮試驗線[編輯]

2007年9月25日,德國巴伐利亞州宣布將建立高速磁浮鐵路服務從慕尼黑慕尼黑國際機場。巴伐利亞州政府與德國鐵路和磁浮公司及西門子蒂森克虜伯簽訂1.85億歐元(2.6億美元)的項目。[14]

2008年3月27日,德國交通部長宣布,由於建設軌道成本的上升,該項目已被取消。一種新的估算,項目需要3.2至3.4億歐元。[15]

雅加達-泗水(印尼)[編輯]

計劃中建立一個683公里長之間雅加達泗水的磁浮鐵路服務,它將會有7個車站,其中包括三寶壟。PT. Maglev Indonesia與法國國營鐵路公司,Transrapid Deutschland,和其他一些公司或許將於2010年正式開始建設。但目前沒有具體的規劃項目啟動中。

關連項目[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ 上海磁浮優化案仍引爭議有公眾稱健康已受影響. 新華網、法制日報. 2008年01月17日 [2013-10-01]. 
  2. ^ 8號線磁懸浮的4年之爭. 南方日報. 2013年6月20日 [2013-10-01]. 
  3. ^ The Superconducting Maglev Sets a Guinness World Record for Attaining 581km/h in a Manned Test Run. Central Japan Railway Company. 2004-03-01. 
  4. ^ Ireson, Nelson. Dutch university working on affordable electromagnetic suspension. MotorAuthority.com. 2008-11-14. 
  5. ^ Ogawa, Keisuke. Hitachi Exhibits Electromagnetic Suspension System. techon.nikkeibp.co.jp. 2006-10-30. 
  6. ^ Marc T. Thompson; Richard D. Thornton. Flux-Canceling Electrodynamic Maglev Suspension: Part II Test Results and Scaling Laws (PDF). IEEE Transactions on Magnetics. 1999.May, 35 (3). 
  7. ^ Cotsalas, Valarie. It Floats! It Speeds! It's a Train!. New York Times. 2000-06-04. 
  8. ^ A New Approach for Magnetically Levitating Trains—and Rockets. llnl.gov. [2009-09-07]. 
  9. ^ Richard F. Post. MagLev: A New Approach. Scientific American. 2000.January. 
  10. ^ http://www.illawarramercury.com.au/news/local/news/general/maglev-train-reappears-on-agenda/1233197.aspx
  11. ^ The Pennsylvania Project. [2007-09-25]. 
  12. ^ SANDAG: San Diego Maglev project. [2008-05-23]. 
  13. ^ Atlanta Chattanooga Maglev. [2008-08-04]. 
  14. ^ BBC NEWS, Germany to build maglev railway
  15. ^ Germany scraps Munich Transrapid as cost spirals

外部連結[編輯]