磁浮列车是怎样浮起来的

2002年12月31日，世界上第一条商业运营的磁浮线——上海浦东高速磁浮交通线开通运营。这条磁浮线的磁浮列车没有轮子，行驶的时候，车体悬浮在轨道之上，与其说它在“跑”，不如说在“飞”。“飞行”的最高速度可以达到430千米/时。

为什么磁浮列车能浮起来呢？一起来看看上海高速磁浮列车和轨道梁的横断面图。如图所示，轨道梁通过支座固定在桥墩上，磁浮列车的底部环抱着轨道梁。上方的车体底部离开轨道梁顶面10～15毫米，下方的长定子铁芯与悬浮电磁铁之间的间距（称为悬浮间隙）也有8～10毫米；从横向看，导向电磁铁与导向轨之间的空隙（称为导向间隙）约10毫米。只要控制好悬浮间隙和导向间隙，就可保证列车在竖向和横向都不会与轨道梁发生碰撞。听起来好奇妙呀，这是如何做到的呢？

磁浮列车及其导轨

先看悬浮间隙的控制方式。在T形轨道梁悬臂下部均匀地排列电磁铁并绕上电线（图中的长定子铁芯和线圈），通电后就会产生轨道底部磁场。磁场方向与车体底部电磁铁（图中的悬浮和牵引电磁铁）产生的磁极相反。由于磁体“异性相吸”，车体悬浮铁与轨道长定子之间就产生了吸引力，能把车体抬起来。这个抬举的力量可以通过调节电磁铁中电流的大小来控制，保证了既平衡列车重力又不会导致车体与轨道吸附在一起。

再看导向间隙的控制方式。在T形轨道梁侧面安装了导向轨（图中的导向和制动轨），在车辆侧面安装了导向电磁铁（图中的导向和制动电磁铁），两者产生的磁极相同，就产生了“同性相斥”的排斥力。车体两侧受到的排斥力的方向相反，两者的差值即为导向力。这样的设计具有自平衡的能力。因为车体磁铁和轨道磁铁间排斥力的大小与其间距成反比，因此，当列车偏向右侧时，右侧排斥力因间距扩大而减小，而左侧排斥力因间距缩小而增大，产生的合力就是向左的导向力，会把列车向左纠正过来；同理，当列车偏向左侧时，形成了向右的导向力，也会把列车向右纠正，保证磁浮列车不会碰擦轨道。

上述方法是德国的常导磁浮技术。除此以外，还有其他方式可以控制高速磁浮列车上的悬浮间隙、导向间隙，例如日本的超导磁浮技术。但不管是哪种方式，都要将悬浮间隙、导向间隙控制在一定的范围之内，这是保证列车高速行驶而不碰擦轨道的关键。（顾保南）

上海的磁浮列车

【微问题】磁浮列车的速度极限是由什么决定的？

【关键词】高铁　磁浮列车　悬浮间隙　导向间隙