|时速 600 公里!飞呀飞呀,我们的高速磁浮
在 2022 北京冬奥会上 , 除了运动员精彩的表现 , 值得关注的还有冬奥会上的新科技 。
高铁作为中国制造的名片也登上了冬奥舞台 , 奥运版的复兴号智能动车组 , 实现了全球首次在 350 公里时速下自动驾驶 。
但我们追求速度的脚步 , 绝不会止步于此 。
是什么原因限制了高速动车的速度?
目前高速动车组属于 " 轮轨列车 " , 列车的轮子是贴在路轨上运动的 。 学术上的术语叫做 " 轮轨黏着 " 。
力学知识告诉我们:两个物体接触时 , 当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的趋势时 , 在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力 , 这种力叫摩擦力 。
接触面之间的这种现象叫 " 摩擦 " 。 摩擦有利也有害 , 对于列车而言 , 没有摩擦 , 列车便无法前进行驶 , 而只能在轨道上空转 " 打滑 " 。 但摩擦太大 , 能量耗散就会增加 , 使得轮轨发热 , 列车的速度也受影响 。
此外 , 轮轨列车在高速下运行时会伴随着强烈的碰撞 , 从而导致服役可靠性的降低以及维护成本的增高 。 如何才能消除摩擦力的影响?
既然两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的摩擦力 , 那让它们分开不就没有摩擦力了吗?研发者想到了电磁力 。
想要速度更快?试试将列车悬浮起来
用电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向 , 再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行 , 这就是高速磁浮列车的原理 。 相比于轮轨列车 , 高速磁浮列车不仅速度更快 , 而且还有启停快、噪音低、振动小、载客量大、维护量少等优点 , 因而安全可靠 。 它是下一代高速轨道交通车辆的重点发展方向 。
目前悬浮系统的设计可以分为两个方向:常导型和超导型 。
常导型也称常导磁吸型 , 它利用普通直流电磁铁产生的电磁吸力将列车悬起 , 悬浮的气隙较小 。 超导型又称超导磁斥型 , 它利用超导磁体产生的电动斥力将列车悬起 , 悬浮气隙较大 。 首套时速 600 公里高速磁浮交通系统采用的是成熟可靠的常导技术 。
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【|时速 600 公里!飞呀飞呀,我们的高速磁浮】两类磁浮列车的结构示意:常导型(左)和超导型(右)
(图片来源:电子工程世界)
常导磁吸式磁悬浮列车从 20 世纪 70 年代开始发展 , 2021 年 7 月 20 日 , 时速 600 公里高速磁浮交通系统在中车青岛四方机车车辆股份有限公司下线 。
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时速 600 公里高速磁浮列车系统下线
(图片来源:新华网)