【正文】 ，推力由軌道上驅(qū)動(dòng)繞組 的交流 電流產(chǎn)生；該推進(jìn)系統(tǒng)系統(tǒng)采用分段供電，大約 2～ 3km 為一個(gè)供電區(qū)，每個(gè)供電區(qū)通過 沿線分布 的供電柜供電，使驅(qū)動(dòng)繞組 與列車下面的 車載推進(jìn)磁體或者 動(dòng)力集成繞組產(chǎn)生電感應(yīng)而驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非接觸性牽引和制動(dòng) ， 由于列車推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)繞組 (定子電樞 )安裝在路軌上，功率電源放置在地面，用接力的方 式驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行，運(yùn)行更加可靠。 六是該新型磁懸浮列車 的道 岔具有結(jié)構(gòu)簡單、不占地和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 （ 3） 當(dāng)金屬框始終受到 1 N 的阻力時(shí)，要使金屬框維持最大速度，每秒鐘需消耗多少能量？這些能量是誰提供的 。 它在運(yùn)行時(shí)不與軌道發(fā)生摩擦 , 所以發(fā)出的噪聲很低。高速磁懸浮的投資成本比高速輪軌相差不多，其更高速的優(yōu)越性無疑應(yīng)該成為優(yōu)先選擇的方案。這些高新技術(shù)本身又將形成新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮重要的作用。 (4)列車的蛇行運(yùn)動(dòng)引起輪軌間產(chǎn)生摩擦阻力。既然高速 的障礙來自稠密的地表大氣，那么解決這一問題的根本途徑只能是改變大氣的密度。為了解決建造和運(yùn)行中的難題，張耀平和他的團(tuán)隊(duì)日以繼夜地工作， “真空管道中的隔離室 ”、 “一種真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)中磁懸浮車與車站間的對(duì)接裝置 ”、 “一種用于真空管道系統(tǒng)中的密封門 ”、“真空管道高速交通運(yùn)行抽氣系統(tǒng) ”等專利相繼問 世?？梢灶A(yù)見，隨著超導(dǎo)材料和超導(dǎo)低溫技術(shù)的發(fā)展，修建磁浮鐵路的成本、技術(shù)及其性能都有可能會(huì)大大降 低。如果上海磁懸浮鐵路示范線運(yùn)營取得成功 , 可以預(yù)見 , 未 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 來的 8000km 高速客運(yùn)專線網(wǎng)將有磁懸浮列車發(fā)展的空間。 張耀平在接受采訪時(shí)指出，中國目前在各國研究者中研究 進(jìn)度最快。 少量的電力，可持續(xù)性好，由于 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 管道內(nèi)抽成一定要求的真空，自然形成 隔音屏障，以至無任何對(duì)外噪聲。近年來，國外高速列車最大營運(yùn)速度已達(dá)到 350ldIl／ ll，此時(shí)列車的空氣阻力占了列車總阻力的 80％．以德國 ICE／ V 列車阻力公式為例：列車所受的總阻力： F=+(0． 025M+)V+ 式中 F 為阻力（ N)， M 為列車質(zhì)量 (t)， p 為空氣密度儀 g／ m3)， N 為中間懸掛車輛數(shù)，礦為列車速度娜 )；假設(shè)列車質(zhì)量為 800t，中間懸掛車輛數(shù)為 N=12，按上式計(jì)算出各種速度下的列車總阻力、機(jī)械阻力、空氣阻力見表 11 速度 km/h 200 250 300 350 機(jī)械阻力 f1 （ KN） 空氣阻力 f(KN) 總阻力 F(KN) 75 百分比 f/F(100%) % % % 表 51 表明了列車運(yùn)行速度越高，空氣阻力所占總阻力的比重越大 為了克服空氣阻力對(duì)高速交通速度的限制，而地表稠密的大氣是影響空氣阻力的一個(gè)最主要的因素。隨速度升高，系數(shù)先下降后升高 4 軸頸表面的單位壓力：壓力增大，系數(shù)降低 :車輪在鋼軌上滾動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)車車輛運(yùn)行阻力。 新的鐵路網(wǎng)將由三部分組成，即：約 萬公里的高速客運(yùn)專 網(wǎng)；約 萬公里的客貨混跑快速客運(yùn)網(wǎng)和約 9 萬公里的普通鐵路網(wǎng)。目前，我國大容量高速客運(yùn)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)還遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平，迄今尚無一條真正意義上的高速鐵路客運(yùn)專線，未來幾年迫切需要建設(shè)、發(fā)展與高速客運(yùn)交通需求相適應(yīng)的高速軌道交通體系。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展 , 電子元件的可靠性將不斷提高。 不一定要粘在列車底架上，也可以固定在一個(gè)能夠徑向運(yùn)動(dòng)的裝置上。 四是節(jié)能環(huán)保：懸浮系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)由于采用 鋁板和 永磁體，其除了渦流損耗外幾乎不耗電，只有推進(jìn)系統(tǒng)耗電。但當(dāng) 列車不處于軌道正中央時(shí)，則 左右 合力不為零 。車輛以 500km/h的速度運(yùn)行時(shí)，其懸浮高度約為 10cm。此外由于懸浮和導(dǎo)向?qū)嶋H上與列車運(yùn)行速度無關(guān)，所以即使在列車停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài)。此時(shí)加速與減速作用時(shí)間相等。超導(dǎo)排斥型磁懸浮列車以日本為代表。磁懸浮列車采用電力驅(qū)動(dòng)，其發(fā)展不受能源結(jié)構(gòu)，特別是燃油供應(yīng)的限制，不排放有害氣體。 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 世界第一條商業(yè)性運(yùn)營線 我國舉世屬目的上海磁懸浮列車示范線是中國第一條集城市交通、觀光、旅游于一體的世界第一條商業(yè)性運(yùn)營線。目前技術(shù)已經(jīng)成熟，可進(jìn)入 500km/h 的實(shí)用運(yùn)營的建造階段。 2020 年，由江蘇鎮(zhèn)江江奎科技有限公司、清華大學(xué)、奇瑞汽車三方自主研發(fā)的“示范性氫燃料轎車研制項(xiàng)目”通過國家級(jí)專家組評(píng)審，中國第一輛具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以氫燃料為動(dòng)力的轎車研制成功，標(biāo)志著中國氫動(dòng)力技術(shù)已達(dá)國際同步領(lǐng)先水平。 1999 年第一家公共液氫加氣站在慕尼黑開始運(yùn)營。從 1990 年開始，德 、日、美等一些發(fā)達(dá)國家成立了專門機(jī)構(gòu)，制訂了生物制氫的發(fā)展計(jì)劃，通過對(duì)省去制氫技術(shù)的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究，在 21 世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 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 世界能源主要包括石油、天然氣、煤炭。因此，未來交通運(yùn)輸需要新的高速運(yùn)輸模 式。自 1978 年改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)一直保持快速發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)總值 (GDP)從 1978 年的 億元增加到 2020 年的 519322 億元 按照可比價(jià)格比算，年平均增長率達(dá)到 %。 在開發(fā)新能源方面，氫能源的制取和應(yīng)用技術(shù)日益成熟，如此發(fā)展下去， 21世紀(jì)將注定是以氫能源取代以碳為主要能源的時(shí)代。 sustainable development。因此，有前瞻性的開發(fā)能替代石油的新能源和不過分依賴石油的交通運(yùn)輸方式迫在眉睫。在諸多的環(huán)境問題中，大氣污染是一個(gè)十分嚴(yán)重的問題。 氫能源自然界儲(chǔ)量十分豐富 在自然狀態(tài)下，大氣中只含有微量的氫氣，因此要想利用氫氣必須依靠提取。 氫能汽車分兩類： 1 氫燃料汽車； 2 氫燃料電池汽車 。0~100km/h 加速時(shí)間為 。磁懸浮的發(fā)展是最有潛力，最有發(fā)展必要的。德國經(jīng)系統(tǒng)的研究，創(chuàng)造了快捷、安全、可靠地地面運(yùn)輸系統(tǒng)。減速玻璃在與車體接觸的邊緣處有弧度變形，正因?yàn)檫@個(gè)弧度可以使車外景物在透過弧度時(shí)發(fā)生變形，從而影響車內(nèi)乘客的視覺，產(chǎn)生減速的效果。雖然磁懸浮列車仍然屬于陸上有軌交通運(yùn)輸系統(tǒng) , 并保留了軌道、 道岔和車輛轉(zhuǎn)向架及懸掛系統(tǒng)等許多傳統(tǒng)機(jī)車車輛的特點(diǎn) , 但由于列車在牽引運(yùn)行時(shí)與軌道之間無機(jī)械接觸 , 因此從根本上克服了傳統(tǒng)列車輪軌粘著限制、 機(jī)械噪聲和磨損等問題 , 是一種新型的載運(yùn)工具 ,其速度介于輪軌高速列車 (400 km /h) 與飛機(jī) (700km / h)之間 , 而造價(jià)比地鐵低。由于它與列車上的超導(dǎo)電磁體的相互作用，就使列車開動(dòng)起來。它與列車上的電磁體相互作用，使列車前進(jìn)。也就是說，磁力線完全被排斥在超導(dǎo)體外面。 圖 53 1為車載懸浮磁體、 2為懸浮鋁板、 6為推進(jìn)磁體、 7為驅(qū)動(dòng)繞組、 8為車體、 9為路軌。 車載磁體采用片狀強(qiáng)力永磁體（或電磁體），永磁體疊加起來構(gòu)成磁模塊并封裝在列車底部的磁體柜中。 圖 56 道岔俯視圖，圖中 9為路軌、 13為道岔頭、雙箭頭 14和 15為列車運(yùn)動(dòng)方向 當(dāng)列車需要按圖 4中箭頭 14所示方向的軌道運(yùn)行時(shí)，道岔頭 13便擋住了所有通往箭頭 15所示方向的軌道；而當(dāng)列車需要按圖 5中箭頭 15所示方向的軌道運(yùn)行時(shí)，道岔頭 13便擋住了所有通往箭頭 14所示方向的軌道。導(dǎo)向電磁鐵的作用是使車體側(cè)向穩(wěn)定和控制車體前進(jìn)的方向。由于磁懸浮高速列車具有較高的爬坡能力(10% , 而一般鐵路為 3% ) 和較小的曲線半徑 (速度 300 km /h 時(shí) , 磁懸浮鐵路為R 2 350 m ,傳統(tǒng)鐵路為 R 3350 m), 因而其線路對(duì)地形的適應(yīng)性非常靈活。八十年代以來，由於公路與民航的迅速發(fā)展，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)客運(yùn)速度提高的需求日益增大，導(dǎo)致了鐵路在客運(yùn)中的地位明顯下降， 1997 年鐵路在全國客運(yùn)量中的份額降至 7%，在旅客周轉(zhuǎn)量中份額降至 35%。成因 :機(jī)車、車輛各零部件之間，機(jī)車、車輛表面與空氣以及車輪與鋼軌之間的摩擦與沖擊。 Ω —列車最大截面積； ρ —空氣密度； v —列車的相對(duì)速度。 圖 59 真空管道磁懸浮 真空管道磁懸浮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 與現(xiàn)有的運(yùn)輸工具 (飛機(jī)、高鐵、汽車等 )相比，真空管道磁懸浮系統(tǒng)有以下顯著優(yōu)點(diǎn)： (1)快速：洛杉磯一紐約，僅需要 45 分鐘；北京 —華盛頓，只需 2 小時(shí)；本地旅行速度 350km/h，國際間旅行速度達(dá)到 4000km/h 左右；與常壓下的軌道交通對(duì)比，在 個(gè)大氣壓下的真空管道磁懸浮系統(tǒng)中磁浮列車速度可以達(dá)到運(yùn)營速度 500700km/h。張耀平認(rèn)為，目前科研項(xiàng)目唯一的需要，就是要從國家層面統(tǒng)籌建造第一條實(shí)驗(yàn)線路， “要有建設(shè)三峽大壩和開發(fā)大飛機(jī)、長征火箭項(xiàng)目的魄力，這個(gè)項(xiàng)目無法由某一高校、公司或單位單獨(dú)完成，但一旦完成，中國將在技術(shù)革命中占據(jù)主導(dǎo)地位。綜合各種因素，磁懸浮的發(fā)展是最有潛力，最有發(fā)展必要的。應(yīng)避免急功近利 , 一擁而上。 2020年，戴睿和妻子前往中國，幫助張耀平和同事在西南交通大學(xué)組建了專門研究機(jī)構(gòu)。這將大大有利于緩解日益緊張的能源問題。低速時(shí)，軸承阻力、滾動(dòng)阻力占較大的比例；速度提高后，輪軌間滑動(dòng)阻力、沖擊振動(dòng)阻力、空氣阻力占的比例逐漸加大；高速時(shí) ( 2 0 0 k m ／ h 以上 ) ，列車基本阻力則以空氣阻力為主。 1 軸承阻力輪對(duì)滾動(dòng)時(shí)，軸頸與滑動(dòng)軸承之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸面產(chǎn)生摩擦力。近年來，在既有提速和建造高速輪軌鐵路的準(zhǔn)備方面，取得了可喜的成績。 磁懸浮不僅在交通運(yùn)輸中可以得到很好應(yīng)用，隨著越來越高的摩天大樓在各地落成，而今普遍使用的鋼索懸掛式電梯已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代生活的需求。斥力磁懸浮與吸力類似。例如，把圖 4所示的所有道岔頭水平移動(dòng)則變成了圖 5所示的道岔，這時(shí)列車沿箭頭 15所示方向的軌道運(yùn)行；若把圖 5所示的所有道岔頭平移則變成了圖 4所示的道岔，這時(shí)列車沿箭頭 14所示方向的軌道運(yùn)行 。 在同一條線路上， 列車 速度越 大則 懸浮力 越大而 插入量 越 小 ； 速度越 小則 懸浮力 越小而 插入量 越 大 。 ： 當(dāng)列車處于整個(gè)軌道的正中央運(yùn)行時(shí)， 由于車載 懸浮磁體 1非接觸性地插入懸浮鋁板 2之間，根據(jù) 磁體與導(dǎo)體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)將在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理（楞次定律） ， 當(dāng) 車載 懸浮磁體 1與懸浮鋁板 2作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸浮 鋁板 2里產(chǎn)生感應(yīng)電流， 感應(yīng)電流的磁場與 車載 懸浮磁體 1的磁場方向相反，懸浮鋁板 2與 車載 懸浮磁體 1之間出現(xiàn)磁斥力。如果把一塊磁鐵放在超導(dǎo)盤上，由于超導(dǎo)盤把磁感應(yīng)線排斥出去，超導(dǎo)盤跟磁鐵之間有排斥力，就可以使磁鐵懸浮在超導(dǎo) 盤的上方。這樣，列車由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。當(dāng)列車到達(dá)下一位置，在線圈里流動(dòng)的電流流向就反轉(zhuǎn)過來了。磁懸浮列車按懸浮方式可分為常導(dǎo)磁吸型和超導(dǎo)排斥型兩大類。它是 21 世紀(jì)理想的超級(jí)特別快車，世界各國都十分重視發(fā)展磁懸浮列車。系統(tǒng)設(shè)計(jì)特別考慮了安全性、運(yùn)行可靠性和環(huán)境的影響，廣泛使用了成熟的部件技術(shù)，因而將復(fù)雜度、維修量和危害大幅度減少。 5 磁懸浮列車 圖 51 行駛中的磁懸浮列車 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 52 實(shí)驗(yàn)室中的磁懸浮列車 第一條輪軌鐵路出現(xiàn)在 1825 年，經(jīng)過 140 年努力 ,其運(yùn)營速度才突破200km/h，由 200km/h 到 300km/h 又花費(fèi)了近 30 年，雖然技術(shù)還在完善發(fā)展，繼續(xù)提高速度的余地已不大，而困難卻很大，還應(yīng)注意到，輪軌鐵 路提高速度的代價(jià)是很高的， 300km/h 高速鐵路的造價(jià)比 200km/h 的準(zhǔn)高速鐵路高近倆倍，比120km/h 的普通鐵路高三至八倍，繼續(xù)提高速度，其造價(jià)還將繼續(xù)上升。福特汽車公司成為世界首個(gè)正式生產(chǎn)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車制造商。缺點(diǎn)是燃燒效率低，大約只有 38%，且由于氫燃料熱值高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌椭鸱秶鷮挼?，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生早燃、回火、敲缸、負(fù)荷高以及氮氧化合物排放偏高等情況。尤其是 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 水，在地球上的儲(chǔ)量極其豐富，更重要的是其可再生和重復(fù)利用。大氣污染之所以發(fā)展成一個(gè)問