【正文】 (3) 筆者認(rèn)為 , 近期內(nèi) (10年～ 15年 )我國高速鐵路應(yīng)以發(fā)展輪軌技術(shù)為主 , 但磁懸浮鐵路最終將成為我國高速鐵路網(wǎng)的主力之一。 每一種新的交通工具的問世，都極大的推動社會的進(jìn)步，回顧交通工具發(fā)展史，我們發(fā)現(xiàn)汽車極大的方便了人們的而生活，但長途運輸差，且日益增多的汽車數(shù)量使交通擁擠賭賽現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。雖現(xiàn)在不宜提得太高，但只要磁懸浮列車改進(jìn)之后，克服技術(shù)障礙，那就相當(dāng)于一顆衛(wèi)星。奧斯特 (Daryl Oster)，經(jīng)過多年的研究與設(shè)計，戴睿于 1999 年在美申請獲得真空管道運輸 (ETT)系統(tǒng)發(fā)明專利。 (4)安全：由于其運行環(huán)境的封閉性和行駛的路徑單一性具有其他運輸方式無法比擬的優(yōu)勢，可以減少甚至避免引起各種傳統(tǒng)運輸方式的事故因素。真空管道磁懸浮列車系統(tǒng)就是在這種設(shè)想中被提出 的。列車阻力分為由 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 25 機(jī)械摩擦阻力和空氣阻力組成，附加阻力包括坡道、彎道、隧道和起動阻力等。 :包括正面壓力、列車表面和空氣摩擦以及列車兩側(cè)和頂部的渦流。影響摩擦系數(shù)的因素 :(1)軸承類型 (2)潤滑油的影響。 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 24 常規(guī)列車受力分析 列車運行基本阻力。按照他們的研究意見，我國鐵路在 21 世紀(jì)上半葉仍屬建設(shè)高潮時期，約至 2050 年全國人口約 億，城鎮(zhèn)人口約占 75%；鐵路年人均乘車率將由目前的 次增至約 3 次；鐵路旅客平均行程將由目前的約 360 公里增至 460500 公 里，鐵路旅客周轉(zhuǎn)量將達(dá) 萬億人公里。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)驗的積累，其降低投資的可能性與幅度可能遠(yuǎn)大與高速輪軌。 我國具備發(fā)展磁懸浮列車的需求 我國幅員遼闊、人口眾多， 800～ 1500km 中長距離的客運市場潛力巨大。磁懸浮列車在軌道上運行 , 按飛機(jī)的防火標(biāo)準(zhǔn)實行配置。 (3) 維修少。 （ 2） 當(dāng)框受阻力時，由受力分析得 F 安－ f = ma ［（ V－ Vm ）（ B1 +B2 ） 2L/R］－ f = ma， 當(dāng) a =0 時，有 4（ VVm ） B2L/R = f，代入數(shù)據(jù)得 Vm = m/s. （ 3） 由能量轉(zhuǎn)換得 W = f Vm t+［（ VVm ）（ B1 +B2 ） L］ 2t/R = J+ J = 5 J 磁懸浮發(fā)展優(yōu)勢 磁懸浮列車做到了更加安全、舒適，減輕振動和噪音，減少能耗和降低運輸成本。道岔 頭 13如下圖 6所示： 圖 58 道岔頭 13示意圖， 2為懸浮鋁板 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 20 補(bǔ)充說明： 采用銣鐵硼等強(qiáng)力永久磁體，當(dāng)然不排除采用電磁體、超導(dǎo)磁體等，對 推進(jìn)磁體， 中低速以永久磁體為佳，而高速時則 可 采用電磁體或超導(dǎo)磁體。 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 18 該新型的磁懸浮列車的道岔 目前高速磁懸浮列車面臨的難點之一就是道岔問題。 三是列車和 軌道 結(jié)構(gòu)簡單，造價低：懸浮系統(tǒng)的 路軌面僅為鋁板 ， 鋁在地球上儲量豐富，來源廣泛， 車載懸浮磁體 可采用 永磁體，這使得整個懸浮系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理非常簡單，系統(tǒng)可靠性大幅提高，建造更方便， 維修更簡單。第二種 推進(jìn)系統(tǒng)由軌道路面中間的推進(jìn)磁體和列車底部中間的車載驅(qū)動繞組構(gòu)成，推進(jìn)磁體的定子沿著軌道連續(xù)分布，而作為直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子（即驅(qū)動繞組）固定在列車上，推力是由列車驅(qū)動繞組的交流電流產(chǎn)生的，驅(qū)動繞組 與軌道上面的 推進(jìn)磁體或者 動力集成繞組產(chǎn)生電感應(yīng)而驅(qū)動列車 ， 由于推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動繞組安裝在列車上，需要受流軌供電，所以列車運行時需要饋電線和集電弓。總之，車速越快懸浮越高。該實施例的 懸浮鋁板 2 分別敷設(shè)在路軌豎直軌道面面上懸浮陣列。當(dāng)列車運行速度低于 120km/h 之后，所產(chǎn)生的懸浮力較小，不足以支撐車輛懸浮。超導(dǎo)體的完全導(dǎo)電性。在車輛下部的導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離，實現(xiàn)軌道在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導(dǎo)向。 磁懸浮列車上裝有 電磁體 ，鐵路底部則安裝線圈。根據(jù)車速，通過電能轉(zhuǎn)換器調(diào)整在線圈里 流動的交流電的頻率和電壓。 懸浮與推進(jìn)原理 磁懸浮 列車?yán)?“ 同性磁極相斥，異性磁極相吸 ” 的原理，讓 磁鐵 具有抗拒地心引力 的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約 10mm 處，騰空行駛。常導(dǎo)磁吸型技術(shù)較簡單 , 產(chǎn)生的電磁吸力相對較小 , 懸浮的氣隙較小 , 一般為 8 mm～ 10mm。磁懸浮列車和輪軌列車乘客票價的成本比約為 1:。 磁懸浮列車從北京運行到上海，不超過 4 個小時，從杭州至上海只需23 分鐘。乘 客不會有不適感。在我國磁懸浮已在上海運行 ,上海磁懸浮列車是世界上第一段商業(yè)運行的磁懸浮列車，設(shè)計時速 430km/h,實際時速380km/h,但是由于技術(shù)方面等問題，我國磁懸浮耗資較大，所以一直沒有大力推廣。 在這行研究中，德國和日本起步最早，但倆國采用的制式完全不同，德國采用常導(dǎo)磁吸式，而日本則采 用超導(dǎo)磁斥式，在車輛和線路結(jié)構(gòu)上，在懸浮、導(dǎo)向和推進(jìn)方式上雖然不同，然而基本原理卻是一樣的。如果要想再進(jìn)一步提高速度，同時又要做到更加安全、舒適，減輕振動和噪音，減少能耗，降低運輸成本，那么， 傳統(tǒng)鐵路將是難以辦到的。電能方便運輸，有效利用率高。日本的馬自達(dá)公司早在 2020年便在東京車展上展出了名為 RX8 Hydrogen RE 的燃燒后 完全無污染的氫氣燃料汽車。汽油模式續(xù)駛里程為 500km。氫燃料汽車無污 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 5 染、效率高、噪聲低，且隨著燃料電池制造技術(shù)的提高和成本低的降低，將會是未來的主要交通工具。氫氣可謂是最清潔最理想的能源，新能源太陽能氫能系統(tǒng)是全世界各國的研究方向。氫的制取方法有水分解制氫；生物制氫(1細(xì)菌制取氫氣如紅螺菌， 2用綠藻生產(chǎn)氫氣 3酶制取氫氣 )。所以說從未來汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢來看，要想讓汽車擺脫對化石燃料的依賴，研發(fā)以太陽能氫能源為動力的汽車已經(jīng)勢在必行了，它也必將得到市場的認(rèn)可。 20 世紀(jì)中葉后，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車數(shù)量急劇增加，并在城市高度集中，汽車排放的尾氣已發(fā)展成為城市主要大氣污染問題。與傳統(tǒng)交通方式相比，該系統(tǒng)有以下幾個顯著優(yōu)點： ①運營速度可以比飛機(jī)還要快捷 ② 比鐵路運輸 還要安全可靠； ③ 可以像公共汽車一樣高頻率的發(fā)車，乘客可以不必在忍受晚點之痛，更不需要忍受取消預(yù)訂的車次之苦 ④ 比火車更舒適，廉價 ⑤ 該技術(shù)不受地理位置，天氣影響，可以適用在地球各個角落。現(xiàn)代物流在通 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 2 訊技術(shù)上已經(jīng)很現(xiàn)代化了，在網(wǎng)上下訂單幾分鐘就可以搞定，但是一個集裝箱的貨物從中國原產(chǎn)地運到美國消費者手中也要十天半月。 21 世紀(jì)人類面臨交通的最大困境就有四個方面：地面擁堵，能源的依賴，環(huán)境破壞，面對自然不可抗拒因素和人為因素的安全問題。汽車以其驚人的數(shù)量、卓越的性能和廣泛的用途滲透到人類活動的各個領(lǐng)域，成為 21 世紀(jì)現(xiàn)代文明的主要標(biāo)志，人類不可缺少的生存和發(fā)展趨勢的伙伴。 關(guān)鍵詞 : 能源供應(yīng)； 可持續(xù)發(fā)展； 氫能源； 磁懸浮列車； 真空管道運輸 Abstract The paper indicates that China has achieved outstanding progress in its economy, but the air pollution seriously affects our normal life。我們必須開發(fā)出新能源和能耗低的交通工具。電能堪稱是新能源和磁懸浮中間的橋梁，開發(fā)新能源、新能源的轉(zhuǎn)化和磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用在未來交通運輸中相當(dāng)重要。 Maglev train； The vacuum pipeline transport 目 錄 1 課題研究背景和意義 ................................... 1 2 發(fā)展新能源的必要性 ................................... 2 改善環(huán)境的迫切性 ..................................... 2 現(xiàn)有三大能源短缺性嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展 ........... 3 3 新能源在交通發(fā)展中應(yīng)用 ............................... 3 新能源分類 .......................................... 3 氫能源自然界儲量十分豐富 ............................. 3 氫能源作為主要內(nèi)燃機(jī)燃料 ............................. 4 氫燃料汽車的應(yīng)用發(fā)展 ................................. 4 4 提高能源利用率 ....................................... 5 5 磁懸浮列車 ............................................ 6 世界第一條商業(yè)性運營線 ............................... 9 磁懸浮列車的原理 ..................................... 9 懸浮與推進(jìn)原理 .................................... 10 導(dǎo)向原理 ......................................... 12 新型磁懸浮列車原理與設(shè)計 ............................ 12 該新型的磁懸浮列車的優(yōu)勢 .......................... 17 該新型的磁懸浮列車 的道岔 .......................... 18 磁懸浮列車模型舉例計算 .............................. 20 磁懸浮發(fā)展優(yōu)勢 ...................................... 21 我國具備發(fā)展磁懸浮列車的需求 ...................... 22 常規(guī)列車受力分析 .................................. 24 磁懸浮鐵路的發(fā)展趨勢 ................................ 26 真空管道磁懸浮系統(tǒng)的優(yōu)點 .......................... 26 真空管道磁懸浮技術(shù)的意義 .......................... 27 6 結(jié)語 ................................................. 29 參考文獻(xiàn) ............................................... 30 致 謝 ................................................. 31 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 1 1 課題研究背景和意義 人類創(chuàng)造了文明，也創(chuàng)造了汽車。中國成為僅次于美國的世界第二大汽車王國）因而對汽、柴油的需求增長也特別快。今天的跨國交通仍與上個世紀(jì)相差不大；就是在國內(nèi)兩個中心城市之間的旅行也不輕松，坐火車要十幾個小時，坐飛機(jī)算上機(jī)場巴士和安檢的時間也得耗上半天。但管道中的運行車體如果采用傳統(tǒng)的輪軌車輛模式，則貨物運輸速度不會有很大提高。大氣污染之所以發(fā)展成一個問題，首先是由于人類對能源的無節(jié)制利用，其次是城市人口的增加。按照當(dāng)前的能源資源開采速度，各種一次能源可供應(yīng)年限，石油 年；天然氣 年；煤炭 42 年。尤其是 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計論文 4 水，在地球上的儲量極其豐富，更重要的是其可再生和重復(fù)利用。但在傳統(tǒng)汽車上可以用太陽能作為輔助動力，以減少常規(guī)燃料的消耗，而且現(xiàn)代汽車的電器化程度曰益提高，各輔助設(shè)備的耗電量也因此急劇增加。缺點是燃