1.3　中低速磁浮交通技术

1.3.1　中低速磁浮列车的基本原理

中低速短定子磁浮列车，在支承梁上铺设电机转子，采用F轨实现导向。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。供电系统，主要包括变电站、沿线供电轨等供电设备。运行控制系统包括所有用于安全保护、控制、执行和计划的设备以及用于设备之间相互通信的设备。

磁浮车辆主要由悬浮架及其上安装的电磁铁、二次悬挂系统和车厢构成，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。其中车辆悬浮、导向技术是整个车辆技术的核心，是使列车悬浮至一定高度，且与轨道间无机械接触，并安全导向的关键技术。其原理如图1.1.1所示。

中低速磁悬浮技术包含悬浮技术、驱动技术和导向技术，在技术原理上也与超高速磁悬浮技术迥然不同。这种磁悬浮技术采用磁铁吸引铁板的原理。整个轨道全部采用钢板铸成，在两侧端部向下弯曲，形成一个倒“U”形的磁性轨道结构。列车的车厢上跨并环抱轨道，车辆底部安装有电磁铁，也向下弯曲到轨道的“U”形结构下方，并与其相对，呈正“U”字结构。两个“U”字相对，就像两个磁极相反的“U”形磁铁两两相对一样。因为异性相吸，车辆底部的电磁铁对轨道产生向上的吸引力，车辆便随之向上悬浮。磁铁和轨道之间还要保持一定的间隙，因为如果没有间隙，轨道就和电磁铁吸附在一起，车辆便会被锁死而不能运行，因此必须采取一种感应设备，时刻检测电磁铁和轨道之间的距离，通过调节电磁铁中的电流强度，来调节磁力大小，进而调整轨道和电磁铁的间距，使之保持在8mm左右。

要让磁浮列车稳定运行，就需要采用导向技术让其沿着轨道中心线前行。中低速磁浮列车也是通过“U”形轨道和“U”形电磁铁的相互吸力，来调节列车左右的摆动量，让列车保持在固定的线路上。中低速磁浮列车的驱动方式也和超高速的磁浮列车不同，后者因为速度高，司机不能直接控制车辆，而是通过地面控制中心调整磁力的大小实现速度控制的目的，是一种地面驱动方式。而中低速磁悬浮列车速度不高，司机完全可以控制行车，无需地面中心直接控制，因此采取的是列车驱动方式。中低速磁浮列车采用短定子直线电机供电。电机的定子安装在车辆上，转子铺设在轨道上，通过感应磁场实现列车的牵引。

中低速磁浮列车需要外部供电才能让电磁铁产生磁力，让直线电机产生牵引力。列车上的电力直接从导轨一侧的直流供电器获得1500V的直流电，在车辆的底部设置有电刷，在列车运行过程中通过电刷接触供电，就像高铁动车组顶部的受电弓从接触网上受电一样。

与普通的轮轨系统列车相比，中低速磁浮列车采用悬浮架抱轨运行，没有脱轨风险，具有安全可靠、建设周期短、建设成本低等特点，造价只是地铁的三分之二。运营管理成本低，转弯半径小、最小转弯半径50m，爬坡能力强，线路走向选择灵活，低碳环保，电磁辐射甚至比手机对人体的辐射还小。中低速磁悬浮列车最大运行速度达120km/h，能实现全天运营，不受任何恶劣天气的影响，是最适合城市内部交通的一种理想方式。

1.3.2　中低速磁浮交通系统组成

中低速磁浮交通系统与其他城市轨道交通系统相同，主要由列车系统、线路与车站系统、供电系统、列车运行控制系统和其他辅助系统组成，如图1.3.1所示。

图1.3.1　中低速磁浮交通系统组成

列车系统又包括悬浮与导向系统、直线电机驱动系统、测速定位系统、机械制动系统和辅助电源系统。

线路与车站系统主要包括承轨系统（土建）、轨道系统、道岔系统及车站建筑系统。

供电系统主要包括牵引供变电系统、接触轨系统和动力照明系统。

上述系统中，磁浮列车系统、轨道系统、道岔系统为中低速磁浮交通系统所特有，另外，由于磁浮系统车轨一体但又无接触运行的特殊性，接触轨系统以及电磁环境下的列车运行控制系统有别于轮轨交通体系，其余系统与城市轨道交通系统类似，直接或适度改造后即可用于中低速磁浮交通。