悬浮列车的基本原理是什么？

磁悬浮技术的研究起源于德国。早在1922年，赫尔曼肯珀先生就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入20世纪70年代后，随着世界工业化国家经济实力的不断增强，为了提高运输能力以满足其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家开始规划磁悬浮运输系统的发展。根据当时的轮轨极限速度理论，研究人员认为轮轨运输能达到的极限速度约为每小时350公里。要超过这个速度，必须采用不依赖轮轨的新运输系统。这一认识引起了许多国家科研部门的兴趣，但他们都半途而废了。目前，只有德国和日本仍在进行磁悬浮系统的研究，并取得了显著进展。

德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰测试线上达到了每小时436公里的速度。由日本开发的磁悬浮列车于1997年12月在山梨试验线上创下了每小时550公里的世界纪录。经过长时间的反复讨论，德国和日本都认为，到下个世纪中叶，磁悬浮列车在各自国家投入运营是可能的。

磁悬浮列车是一种采用非接触式电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的速度可以达到每小时500多公里。这是当今世界上最快的地面客运。它具有速度快、爬坡能力强、能耗低、噪音低、安全舒适、无燃料、污染少等优点。此外，它采用高架道路，占用耕地很少。磁悬浮列车意味着这些列车利用磁性的基本原理悬浮在导轨上，以取代旧的钢制车轮和铁路列车。磁悬浮技术利用电磁力来提升整个列车车厢，摆脱恼人的摩擦和令人不快的金属撞击声，实现快速“飞行”，而不与地面和燃料接触。

对物理学略知一二的人都知道，如果两个磁铁放在同一个磁极附近，它们会互相排斥，而如果相反的磁极放得很近，它们会互相吸引。支撑磁悬浮列车的看似神秘的悬浮力实际上就是这两种吸引力和排斥力。

根据一个精确的定义，磁悬浮列车实际上是依靠电磁引力或电斥力将列车悬浮在空中并引导它，从而实现列车与地面轨道之间没有机械接触，然后通过直线电机驱动列车运行。虽然磁悬浮列车仍属于陆基轨道交通系统，并保留了许多传统机车车辆如轨道、道岔、车辆转向架和悬挂系统的特点，但由于在牵引运行过程中列车与轨道之间没有机械接触，它可能成为人们梦寐以求的理想的陆基交通工具，从而从根本上克服了传统列车轮轨附着限制、机械噪声和磨损等问题。根据吸引和排斥的基本原理，磁悬浮列车在世界上有两个发展方向。一个是电磁系统，这是一个以德国为代表的传统磁铁吸引悬浮系统，它利用传统电磁铁和普通含铁材料之间的基本吸引原理，吸引列车在悬浮状态下以大约10毫米的小气隙运行。正常导向的高速磁悬浮列车速度可达每小时400-500公里，适合城市间的长距离快速交通。另一种是以日本-EDS系统为代表的排斥悬浮系统，它利用超导磁悬浮原理在车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车在空中运行。这种磁悬浮列车有很大的悬浮气隙，通常约100毫米，其速度可达每小时500多公里。两国都坚信自己的系统是最好的，并将各自的技术推向实用阶段。据估计，这两条技术路线在下个世纪仍将共存。