上海磁悬浮列车

上海磁悬浮列车专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站，东至上海浦东国际机场，专线全长29.863公里。是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线。2001年3月1日在浦东挖下第一铲，2002年12月31日全线试运行，2003年1月4日正式开始商业运营，全程只需8分钟。是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。

中文名：上海磁悬浮列车

外文名：Shanghaimaglevtrain

全长：29.863公里

运行时间：2002年12月31日

运营速度：430公里/小时

1、工作原理

上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。

磁悬浮列车是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁。

上海磁悬浮列车

磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，在磁场作用下产生的吸力使车辆浮起来。

磁悬浮列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。稳定性由导向系统来控制。

磁悬浮列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡，利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。

铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥——结果是一“推”一“拉”。

磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为1—10cm），因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有20—35年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，普通路轨有60年。此外，磁悬浮列车启动后39秒内即达到最高速度。目前的最高时速是日本磁浮火车在2003年达到的581公里/小时。

一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。

上海磁悬浮列车

悬浮列车的驱动即在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它于列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。

2、系统结构

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。

悬浮系统：目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。给出了两种系统的结构差别。

上海磁悬浮列车

电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。

超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。

超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动列车前进。其原理就像冲浪运动一样，冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。与冲浪者所面对的难题相同，超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。为此，在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器，根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式，精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。

推进系统

磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就像同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的工作原理可以知道，当作为定子的电枢线圈有电时，由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样，当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时，由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的“转子”一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下，列车可以完全实现非接触的牵引和制动，不过不可靠。

上海磁悬浮列车

3、运行时速

上海磁悬浮列车运营速度430公里/小时，部分时段运营速度300公里/小时，转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线，最小的半径也达1500米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。磁悬浮列车的车窗是透光率较高的高质量玻璃，更好地保证乘客的乘坐体验与安全。

上海磁悬浮列车

上海磁悬浮列车是世界上第一段投入商业运行的高速磁悬浮列车，设计最高运行速度为每小时430公里，仅次于飞机的飞行时速。

而今中国的轮轨列车运营速度最高时速为487公里（2007年法国TGV试验电气火车在专用试验轨道上测试达到过574.8公里/小时的最高速度）。

上海磁悬浮列车时速430公里，它是21世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。目前，我国和日本、德国、英国、美国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验，即将进入实用阶段，运行时速可达500千米以上。

世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需7～8分钟。

4、运行时间

龙阳路站至浦东机场站，始班车为6：45，末班车为21：40；

浦东机场站至龙阳路站，始班车为7：02，末班车为21：42。

5、票务

购票时间：同运行时间。乘车当天至票务中心可现场购买当日车票。

购票地点：上海龙阳路2100号磁浮列车龙阳路站二楼或上海浦东国际机场磁浮列车浦东机场站二楼的上海磁浮票务中心。

购买单程票的乘客可由磁浮龙阳路站或浦东机场站上车，运行至磁浮浦东机场站或龙阳路站下车。购买往返票的乘客可由磁浮龙阳路站或浦东机场站上车，运行至磁浮浦东机场站或龙阳路站下客出站后重新检票进站。往返票售出7日内有效，过期作废。乘客可凭本人当日飞机票以八折的价格购买磁浮单程票，每张飞机票限购一张单程票。荣誉军人、离休*、残疾人凭本人荣誉军人证、离休*证或残疾人证购买单程或往返票可享受八折优惠，每证限享受一张购票优惠。每位成人乘客可免费携带身高120cm（含）以下的儿童一名，身高超过120cm的儿童需购买全额车票；身高125cm（含）以下的儿童不得单独乘车。刷上海公交卡乘坐，单程40元。

6、车票使用

检票进站后请保留车票供出站验票使用。往返票去程出站时，请取回车票供返程进站使用。车票末次出站时回收。

车票遗失及损毁:车票不记名销售，请乘客妥善保管车票，车票一旦遗失，将视作无票处理。乘客应保持票面清洁，严禁折叠、弯曲、涂改、打孔车票，车票一旦损毁，将视作无效票处理。

7、乘车

乘车地点

上海磁浮列车示范运营线乘车地点为上海市龙阳路2100号磁浮列车龙阳路站或上海浦东国际机场磁浮列车浦东机场站。

乘车时间

单程票当日有效，往返票售出7日内有效，过期作废。列车发车前5分钟停止检票，为了确保您的乘车，请至少在你乘班次发车前5分钟到达乘车地点的检票口。

8、主要特点

由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩察，运行速度快，能超过500千米/小时，运行平稳、舒适，易于实现自动控制；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护；可节省建设经费；运营、维护和耗能费用低；磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有65分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小。

9、引进技术

“常导型磁吸式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。

上海磁悬浮列车

“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。

磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。

上海磁悬浮列车

由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：

一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；

另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

通俗的讲就是，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。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）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。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了。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。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。

10、研发进展

电磁悬浮是对车载的悬浮电磁铁励磁而产生可控制的电磁场，电磁铁与轨道上长定子直线电机定子铁芯相互吸引，将列车向上吸起，并通过控制悬浮励磁电流来保证稳定的悬浮间隙。电磁铁与轨道之间的悬浮间隙一般控制在8~12mm。

上海磁悬浮列车

高速磁浮铁路系统由线路、车辆、供电、运行控制系统等四个主要部分构成。线路：线路引导列车前进方向，同时承受列车荷载并将之传至地基。线路上部结构为用于联结长定子的精密焊接的钢结构或钢筋混凝土结构的支撑梁，下部结构为钢筋混凝土支墩和基础。

车辆：车辆是高速磁浮客运系统中最重要的部分，包括悬浮架和其上安装的电磁铁、二次悬挂系统和车厢。此外还有车载蓄电池、应急制动系统和悬浮控制系统等电气设备。

供电：供电系统包括变电站、沿路供电电缆、开关站和其它供电设备。磁浮列车供电系统通过给地面长定子线圈供电提供列车运行所需的电能。首先，从110kV的公用电网引入交流高压电，通过降压变电器降至20kV和1.5kV，然后整流成为直流电，再由逆变器变成0~300Hz交流电，升压后通过线路电缆和开关站供给线路上的长定子线圈，在定子和车载电磁铁之间形成牵引力。磁浮列车系统的整流、变流及电机定子等设备均在地面，对设备的体积和重量以及抗振性能没有严格要求。

传统列车

运行控制系统：运行控制系统是整个磁浮交通系统正常运转的根本保障。它包括所有用于安全保护、控制、执行和计划的设备，还包括用于设备之间相互通讯的设备。运行控制系统由运行控制中心、通讯系统、分散控制系统和车载控制系统组成。

11、发展前景

上海磁悬浮列车

英国的工业革命动摇了几千年来的运输模式，汽车和火车的出现实现了动力革命，发动机使车的速度大大提高，从此也使速度与能源及效率联系在一起，至今汽车行驶速度已普遍达

到了为80～100公里/小时。而火车行驶速度从刚开始的低速、笨重的“铁家伙”演变为一种普及的陆上交通工具，时速可达190～600公里/小时；速度是人类永恒追求的目标。

如今在欧洲及日本，高速列车已成为普及，时速超过200公里/小时的速度，同时进一步拉近了城市与城市、甚至国家与国家的距离，大力促进信息沟通和人才流动。

现代科技造所就的社会的特征之一是大信息量和信息广泛高速传输，在人们头脑中建立了全新的地域和速度概念，而且成为一种全球性文化越来越不可更改。

伴随着人类这种对高速的渴求，磁浮技术应运而生，在多个国家的实验室里，科学家和工程师们力图将这种常规机电产品与现代控制技术相结合的产物投入商业运用。

我国幅员辽阔、人口众多，800～1500km中长距离的客运市场潜力巨大。21世纪，随着经济的持续快速发展和社会飞速进步、已经并将继续产生极大的高速客运交通需求。目前，我国大容量高速客运交通基础设施的建设还远低于发达国家水平，迫切需要建设、发展与高速客运交通需求相适应的高速轨道交通体系。

高速磁浮交通系统由于有着较高的经济运行速度，不仅适合于相距数百公里至一千多公里的交通枢纽之间的大运量快速客运交通，而且还适合于相距数十公里至数百公里的中心城市与附近重要城市之间的现代大容量高铁。

12、历史

国外

1922年，德国人赫尔曼.肯佩尔提出了电磁浮原理，并在1934年获得世界上第一项有关磁浮技术的专利。

德国真正开展磁浮交通的研究却是始于1968年。之前之所以没有系统的研究是因为那段时期的技术以及工艺条件都比较低级，所以在很大程度上限制了磁浮技术的发展。从1968年开始，德国因环境和能源问题迫切要求开发新的高速交通体系。

磁浮列车

1969年，德国联邦交通部、联邦铁路公司和德国工业界参与了“高运力快速铁路的研究”，其中，就涉及到了磁浮高速铁路。在此基础上，在联邦*的资助下，工业界开始了磁浮铁路的开发工作。

研究初期常导技术和超导技术是并重的：

1971年，德国第一辆磁浮原理车在一段660米长的试验线路上进行试验运行，原理车采用车辆侧的短定子直线电机驱动。

1975年，ThyssenHenschel公司在卡塞尔（KAssel）的工厂中的HMB1号试验线上率先实现了线路侧长定子直线同步电机驱动的磁浮车运行。

1976年，ThyssenHenschel公司在HMB2号试验线上进行了载人长定子试验车的运行。

1977年，德国联邦技术研究与技术部(BMFT)经过系统地分析认为，超导磁浮铁路所需的技术水平太高，短期内难以取得较大进展，遂决定集中力量发展长定子直线同步电机驱动的常导交通系统。

1978年，德国*决定在埃姆斯兰德修建一条磁浮试验线。

1979年，汉堡国际交通博览会，展出了一段900米长的TR磁浮铁路示范线。人们真正意义上地接触、关注磁浮列车也是在这个时候开始的。汉堡市民对以75km/h速度运行的磁浮车产生了极大的兴趣。这次磁浮车的成功展出，促进了磁浮高速铁路的发展进程；更是促成了德国建造大型试验设施的决定。1980年，埃姆斯兰德的磁浮试验线正式开工。为了建造第一段线路，德国工业界组成了磁浮铁路联合体（KMT）。第一期工程包括21.5公里长的试验线路、试验中心和试验车TR06，该线路于1982年开始进行不载人试验，并于1983年6月30日投入试验运行。同年年底达到每小时300公里。为了提高试验速度，1984年决定扩建南环线。南环线1987年建成。至此，TVE的试验线总长达到31.5公里，速度增至400km/h。

1991年12月以前，在德国联邦铁路中心局的领导下，用了近两年时间由联邦路和重要高校研究所的专家组成的一个工作组对磁浮高速铁路Transrapid系统进行了全面的检验和评估，专家组得出该系统在"技术应用上已完全成熟"的结论．至此，Transrapid成为世界上首次进入技术应用成熟阶段的磁浮高速铁路系统。

1993年，TR07型磁浮列车在TVE试验最高速度达到450km/h。

1996年5月9日到6月14日，联邦议院和联邦参议院制订出了“磁浮需求法规”。

1997年4月，德国决定在柏林和汉堡之间建一条全长292公里的磁浮线，原计划1998年下半年动工，2005年投入商业运行。为此开发了拟用于柏林至汉堡线的TR08型磁浮列车。该车于1999年10月开始在TVE上进行试验。后来由于新的预测表明建设新线将面临亏损的危险，遂于2000年2月取消建设计划。

中德双方合作建设磁浮线

2000年6月，中国上海市与德国磁浮国际公司合作进行中国高速磁浮列车示范运营线可行性研究。同年12月，中国决定建设上海浦东龙阳路地铁站至浦东国际机场高速磁浮交通示范运营线。2001年3月正式开工建设。

2002年12月31日，经过中德两国专家两年多的设计、建设、调试，上海磁浮运营线终于呈现在世界的面前。而她正式开始试运行的第一批客人就是中国国家*原国务院总理*和德国前任总理施罗得先生。两位总理稳稳地乘坐在世界上唯一的磁浮运营线上，透过窗外，看着远远落在后面的汽车，他点头笑了。

磁浮交通不仅在德国、中国取得了令世人瞩目的进展，从二十世纪70年代起日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家都相继进行了磁浮运输系统的开发。

在英国就曾有一条连接伯明翰机场和英特纳雄纳尔火车站的磁浮线路，6000米长的距离，旅客只需90秒就能到达目的地。虽然这条磁浮线已经不再继续运营，但是她带来的磁浮冲击波无疑是震撼的。

在日本，早在1962年就开始研究常导磁浮技术。随着超导技术的迅速发展，从70年代初，日本开始转而研究超导磁浮技术。

1972年首次成功地进行了2.2吨重的超导磁浮列车试验，该车在480米长的试验线路上达到了每小时60公里。

1977年12月在宫崎磁浮试验线上，最高速度达到了每小时204公里。

1979年12月又将不载人运行的速度提高到了517km/h。

1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。

1989年，不载人试验速度达到了每小时494公里。

1994年，不载人运行最高速度达到431km/h；载人磁浮列车试验时的最高速度达到411km/h。

日本目前还在进行运行试验，进行改造空气动力学特性、减少噪声、降低造价的研究。拟于2004年进行商业应用。

中国

上海磁悬浮列车

1999年，国家在进行京沪高速铁路预可行性论证的过程中，部分专家提出：鉴于高速磁浮交通系统具有无接触运行、速度高、启动快、能耗低、环境影响小等诸多优点，同时考虑安全运行历程超过60万km，而且德国*也宣布高速磁浮交通系统技术已经成熟等情况，认为要充分运用发展中国家的技术后发效应，实现轨道交通跨越式发展，建议国家在京沪干线上采用高速铁路技术。

与此同时，大部分铁路专家则提出了相反的意见，认为高速轮轨系统技术经过几十年的实践已经完全成熟，我国国内对高速轮轨系统技术的开发也已经取得了重大进展；尽管高速磁浮技术拥有诸多优点，世界上不少国家也都在开展研究，但均停留在试验阶段，缺乏商业化运行实践，它的技术性、安全性经济性尚未进一步验证，相对于高速轮轨系统技术，在技术上经济上都存在着很大风险。在论证过程中，两种意见一度相持不下。

上海磁悬浮列车

经过激烈地争论，专家们最终形成共识，建议先建设一段商业化运行示范线，以验证高度磁浮交通系统的成熟性、可用性、经济性和安全性。此建议得到了国务院领导的关注与支持，随即在对北京、上海、深圳三个地区进行比选后于2000年6月确定在上海建设。

西南交通大学在2000年研制的世界第一辆载人高温超导磁悬浮列车“世纪号”以及后来研制的载人常温常导磁悬浮列车“未来号”等受到胡*、*等**的高度关注和充分肯定。据介绍，早在1994年，西南交大就研制成功中国第一辆可载人常导低速磁浮列车，但那是在完全理想的实验室条件下运行成功的。

2003年，西南交大在四川成都青城山磁悬浮列车线完工，该磁悬浮试验轨道长420米，主要针对观光游客，票价低于出租轿车费。悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。