2.2　国外磁浮车辆的发展状况

1.德国磁浮列车的发展

1922年德国工程师肯佩尔（Herrmann.Kamper）提出常导磁浮列车的概念。1935年肯佩尔成功研制了悬浮试验装置。悬浮电磁铁为U形，重156kg，悬浮控制器的核心器件是电子管，载重210kg，功耗270W。这个试验验证了磁浮列车的原理，但是当时的电子管技术不可能满足应用型磁浮列车的技术要求。

1969年，德国参照肯佩尔的原理，研制成重约80kg的小型磁浮实验样车，后来将其称为TR01，TR是Transrapid计划的缩写，意为快捷交通的意思，以表示其运载能力与高速性能，它首次向世界表明磁浮技术用于承载和运输大规模旅客的可行性。

1972年～1974年间，德国克劳斯—马菲公司（Krauss-Maffei）在TR01的基础上，又发展了TR02和TR04（TR03为非磁浮的气垫车）。图2.2.1是TR04悬浮与牵引结构原理示意图。

TR04的技术特点是：

①轨道为倒U形，悬浮电磁铁为U形，通过悬浮控制器的控制，使他们之间始终保持一定的间隙，车辆横向具有被动自稳导向能力。

②车辆的每个转向架都安装了直线电机的定子作为初级，轨道上的铝反应板作为直线感应电机的次级。

③采用接触轨受流方式由地面向车辆供电。

此外，德国MBB公司也开发了具有主动导向功能的磁浮列车（图2.2.2），也采用了双面短定子直线感应电机（DLIM，Double-sided Linear Induction Motors）作为牵引系统。德国Transrapid计划的目标是发展高速磁浮列车，经过试验发现TR04和MBB在高速运行时上下颠簸和左右摇晃都很严重；1976年德国放弃了TR04倒U形轨道和U形电磁铁的主动悬浮和被动自稳导向的结构概念，而采用了与MBB类似的主动悬浮和主动导向的结构，车辆采用分层递阶模块化结构概念；放弃了双面短定子直线感应电机牵引方案，采用了Thyssen公司开发的长定子直线同步电机（LSM）牵引技术。以这两项技术为基础，德国研制成功了TR05。该样车于1979年在德国汉堡的国际交通博览会上成功地进行了载人运行演示。此后，德国在埃姆斯兰建设了长约30km的试验线，先后对TR06、TR07等型号进行了试验。1991年德国政府宣布TR07技术可以应用。

此后，德国又研制出实用型的高速磁浮列车TR08。中国上海高速磁浮列车即是引进了TR08技术。

图2.2.1　TR04悬浮与牵引结构原理示意图

图2.2.2　MBB磁浮车示意图

2.日本中低速磁浮列车技术发展

1974年日航（JAL）组建了HSST公司选择了以德国TR04为基础的技术路线，沿用TR04的主动悬浮控制和被动自稳导向的结构，而把TR04的双面短定子直线感应电机（DLIM）改为图2.2.3所示的单面短定子直线感应电机（SLIM，Single-sided Linear Induction Motors），并命名为HSST-01，其四个电磁铁直接固连在车体的底板上，没有悬挂结构。

图2.2.3　HSST-01悬浮、导向和牵引结构示意图

HSST-01用火箭推进的方式，最高试验时速已达302km，但在高速运行时存在着严重的振动。主要原因是由于HSST-01没有采用悬挂结构，而是把四个悬浮电磁铁直接固定在刚度较大的车体上所致。随后日本发展的HSST-02，把连接电磁铁的底板改为柔性金属板，并通过柔性金属板与车体连接，使乘坐舒适度得到了改善。后来研制的HSST-03，采用了模块化和转向架解耦等概念，把感应电机定子分布敷设在转向架两边，铝反应板铺设在轨道的上面，通过控制悬浮间隙，使直线电机的间隙也得到了控制。1985年HSST-03在日本筑波国际博览会上，进行了载人运行演示，这是低速磁浮技术概念走向成熟的重要标志。HSST-03的转向架采用了内嵌式结构，如图2.2.4（a）所示，三相牵引变流器放置在地面，通过接触轨向车辆供电。后来的HSST-04、HSST-05都采用了外包式结构，如图2.2.4（b）所示，牵引变流器放置在车上，车体宽3m，轨距2m。

图2.2.4　外包式和内嵌式转向架结构示意图

20世纪80年代末，日本在名古屋大江对车宽为2.6m、长为8.5m两辆编组的HSST-100S型磁浮列车进行了试验和测试。此后，日本政府宣布HSST可以进入城市轨道交通应用序列。随后又开发了车长14.4m的HSST-100L型磁浮列车，后来爱知县磁浮线路选用HSST-100L型作为工程车型。