2　磁浮车辆

2.1　磁浮列车分类和主要特点

2.1.1　从速度上分类

磁浮列车根据速度进行划分，可以分为表2.1.1所示几类。

目前，国内外将时速不大于160km的磁浮列车统称为中低速磁浮列车，目前所有的中低速磁浮交通都是以日本HSST为基础的短定子直线电机磁浮列车（短定子直线电机的效率和接触轨供电制式限制了速度）；中速磁浮的速度范围在200～300km/h，目前在此速度范围内没有商业化的列车，美国的M3和麻省理工提出的“磁飞机”两种方案采用的应用速度是在中速范围内的；高速磁浮的速度需在400km/h以上，典型代表是德国的TR型磁浮列车和日本MLX型超导磁浮列车（两者最大运行速度均在500km/h以上）；超高速磁浮目标速度定义在600km/h以上，这种磁浮列车已经不仅仅停留在理论研究阶段，国内外（西南交大和美国Hyperloop One公司）均已开始进行工程化的研究，采用的技术路线均为真空管道加超导。

2.1.2　从悬浮原理分类

磁浮列车可分为电磁悬浮（EMS）和电动悬浮（EDS）两种。

电磁悬浮就是对车载的、置于导轨下方的悬浮电磁铁通电励磁而产生磁场，磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引，将列车向上吸起悬浮于轨道上，磁铁和铁磁轨道之间的悬浮间隙一般约8～12mm。列车通过控制悬浮磁铁的励磁电流来保证稳定的悬浮间隙，通过直线电机牵引列车行走。这种悬浮方式由于采用磁铁异性相吸的原理，磁场基本可以形成闭合回路，向外界扩散较小，电磁污染程度低，磁场对人的影响可以忽略不计。

电动悬浮就是当列车运动时，车载磁体（一般为超导线圈或永久磁铁）的运动磁场在安装于线路上的悬浮线圈中产生感应电流，两者相互作用，产生一个向上的磁力将列车悬浮于路面一定高度（一般为100～150mm）。与电磁悬浮不同的是，电动磁浮系统在静止时不能悬浮，就是磁浮列车必须先依靠橡胶轮胎在轨道上滚动，直到达到一定的“起浮”速度后才能悬浮起来。电动悬浮在应用速度下，不需要主动控制来控制悬浮间隙，但其磁场不能闭合，所以有一定的磁污染。

电磁悬浮列车以德国的Transrapid（简称TR）08型和日本的HSST-100L型为代表，他们的悬浮和牵引结构示意图分别如图2.1.1、图2.1.2所示。电动悬浮式磁浮列车以日本的MLX型低温超导磁浮列车为代表，如图2.1.3所示。

2.1.3　从驱动方式分类

磁浮列车靠牵引电机驱动，磁浮列车的牵引电机采用是直线电机，直线电机一般分为两种形式，即短定子直线感应电机（LIM，Linear Induction Motor）和长定子直线同步电机（LSM，Linear Synchronous Motor）。

直线电机可以视为一台旋转电机沿半径方向切开而展平的感应电机。定子（磁铁和线圈）和转子（感应板）分别安装在车辆转向架上和轨道中间的导轨上。

直线同步电机（LSM）一般采用长定子技术，导轨上的定子磁场与车辆上的转子磁场同步运行，控制转子磁场的移动速度就可以准确控制列车的运行速度。直线感应电机（LIM）一般采用短定子技术，与直线同步电机恰好相反，转子磁场与定子磁场不同步运行，故也称为直线异步电机。两者原理如图2.1.4、图2.1.5所示。

短定子直线感应电机结构比较简单，制造成本较低。日本HSST型磁浮车采用的就是短定子直线感应电机。目前，轮对制式的径向转向架也可采用短定子直线电机驱动，并且优势明显（主要在爬坡能力，转弯半径上），如广州4、5、6号线所用的都是直线电机车辆。但其缺点也十分明显，主要集中在两个方面。一是它为车载动力装置，运行时需要地面供电装置对磁浮列车接触供电（通常采用接触轨）；二是不能实现车与线路之间的完全不接触运行，所以只适合在中低速磁浮列车上。

长定子同步直线电机属于非车载动力设备，电机的定子沿整条线路铺设。直线同步电动机在原理上，与相应的旋转同步电机完全一样。由于它作为高速地面运输的推进装置以及80年代后作为提升装置的动力而变得重要起来。与普通同步电机一样，它具有多相电枢绕组和直流激磁的磁场。直流磁场的激磁方式可以是常规式的，也可以由超导体激磁绕组来激磁，还可以采用永磁体。非车载动力装置使得磁浮车辆与轨道毫无接触，目前中速及以上磁浮车辆均采用长定子同步直线电机。