青少年研學旅行知識點介紹—磁懸浮列車研學知識點

青少年素質研學旅行,冬夏令營走進磁懸浮列車;磁懸浮列車的原理並不深奧。它是運用磁鐵“同性相斥,異性相吸”的性質,使磁鐵具有抗拒地心引力的能力,即“磁性懸浮”。列車之所以能夠懸浮在軌道上方做簡單說明:磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式,故磁懸浮列車也有兩種相應的形式:

1、用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行系統的磁懸浮列車,它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁鐵,在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板,控制電磁鐵的電流,使電磁鐵和導軌間保持10—15毫米的間隙,並使導軌鋼板的排斥力與車輛的重力平衡,從而使車體懸浮於車道的導軌面上運行。

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2、用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統的磁懸浮列車,它利用車上超導電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力,使車體懸浮運行的鐵路。磁懸浮列車是一種現代高科技軌道交通工具,它通過電磁力實現列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導向,再利用直線電機產生的電磁力牽引列車運行。

1922年,德國工程師赫爾曼·肯佩爾提出了電磁懸浮原理,繼而申請了專利。20 世紀70年代以後,隨著工業化國家經濟實力不斷增強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展和民生的需要,德國、日本、美國等國家相繼開展了磁懸浮運輸系統的研發。

磁懸浮列車主要由懸浮系統、推進系統和導向系統三大部分組成。儘管可以使用與磁力無關的推進系統,但在目前的絕大部分設計中,這三部分的功能均由磁力來完成。

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科學家將“磁性懸浮”這種原理運用在鐵路運輸系統上,使列車完全脫離軌道而懸浮行駛,成為“無輪”列車,時速可達幾百公里以上。這就是所謂的“磁懸浮列車”,亦稱之為“磁墊車”。

磁懸浮列車的原理:

使用安裝在車輛兩側轉向架上的正常導電磁鐵(懸掛電磁鐵)和鋪設在線路導軌上的磁鐵,磁場產生的吸引力將使車輛浮動。車輛和軌道面粉之間的間隙與吸引力的大小成反比。

為了保證這種懸掛的可靠性和列車的平穩運行,並使直線電機具有更高的功率,必須精確地控制電磁鐵中的電流,以便磁場保持穩定的強度和懸掛力,並且在車體和導軌之間保持大約10毫米的間隙。

通常,用於測量間隙的氣隙傳感器用於執行系統的反饋控制。這種懸掛方式不需要特殊的著陸支撐裝置和輔助著陸輪,對控制系統的要求可以稍低一些。

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因為超導磁體的電阻為零,所以在操作中幾乎不消耗能量,並且磁場強度非常高。超導體和導軌之間產生的強大排斥力可以使車輛漂浮。當車輛向下移動時,超導磁體和懸浮線圈之間的距離減小,電流增加,懸浮力增加,車輛自動返回到初始懸浮位置。

這個間隙與速度大小有關,車體只有在達到100公里/小時時才能浮動,因此,車輛必須配備機械輔助支撐裝置,如輔助支撐輪和相應的彈簧支撐,以確保列車安全可靠地著陸。控制系統應能實現啟動和停止的精確控制。


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