触摸“磁悬浮”

列车为什么会浮起来?

稍有物理知识的人都知道，把两块磁铁相同的一极靠近，它就相互排斥，反之相吸。磁悬浮列车就是利用这种排斥力使列车悬浮在轨道上方，又利用吸引力让它开动。由于列车和轨道之间没有直接接触，大大减小了运行阻力，达到高速运行。

磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁悬浮列车transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁排斥力将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400―500公里，适合于城市间的长距离快速运输。而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起。悬浮气隙较大，一般为100毫米左右。速度可达每小时500公里以上。这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标，德国青睐前者，而日本则看好后者。

我们以超导型列车为例说明磁悬浮列车的工作原理。 列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流(图1)，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来。

在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁体。它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。正如图2所显示的，列车前进是因为列车头部的电磁体(北极N)被安装在靠前一点的轨道上的电磁体(南极S)所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥。当列车到达图3所标的位置时，在线圈里流动的电流就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈现在变为N极线圈了，反之亦然。电能转换器根据车速，调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。这样，列车由于磁极性的转换而得以持续向前奔驰。磁悬浮对人体安全吗? 磁悬浮列车快速、低耗、安全、舒适、经济、无污染。常导磁悬浮列车时速可达400至500公里，超导磁悬浮列车时速可达500至600公里。高速度使人们在1000至1500公里的旅行时坐磁悬浮列车比乘坐飞机更舒适。

运行成本和能耗低是磁悬浮的又一优点。它比目前最先进的高速火车省电30％。在500公里／小时速度下，每座位／公里的能耗仅为飞机的1／3至1／2，比汽车少耗能30％。因无轮轨接触，震动小，舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。

磁悬浮交通有利于保护环境。它在运行时不与轨道发生摩擦，且爬坡能力强，转弯半径小，所以发出的噪音很低(只有当时速达到200公里以上时，才会产生与空气摩擦的轻微噪音)。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4．5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。 磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。列车的整个安全系统可以相互检测，自动替补，这是其他交通工具不具备的，因而它是一种高安全度的交通工具。(摘自2003年1月24日《经济日报》)