高速磁浮列车电机驱动技术

2019年9月17日，中车株洲电机有限公司参与的国家“十三五”重点研发计划“高速磁浮交通系统关键技术研究”专项子课题，已自主研发出长定子直线电机和悬浮电磁铁，并成功应用于我国600公里时速磁悬浮列车样机，运行良好。这意味着，我国高速磁浮列车关键技术走在世界前列。

中车株洲电机磁浮产品研究所副所长何云风介绍，高速磁浮列车与中低速磁浮列车对电机驱动的需求不同。中低速磁浮列车主要通过接触网供电，但这类供电方式无法确保大功率高速磁浮列车的供电稳定。此外，列车要贴地高速“飞行”，也需尽量降低车体自身重量。为此，公司研发出长定子直线电机，将中低速磁浮列车采用的短定子直线电机中“定子”部分，从车体内“挪”到列车轨道上，由地面供电设备直接供电，确保供电稳定。同时，大功率逆变器也从车上转移到地面，大大降低了列车自身重量。

据悉，该长定子直线电机既能满足车辆高速运行的高功率要求，还能同时提供车辆所需的悬浮力和牵引力。相比中低速磁浮的短定子结构，其采用的同步控制方式，可提高电机效率20%，提高电机电压10倍以上 。

根据磁悬浮列车所采用的电磁铁种类可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。常导吸引和超导排斥 型

磁浮列车常导吸引型

常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，在一般情况下，其悬浮间隙大小在10 mm 左右，这种磁悬浮列车的运行速度通常在300-500 km/h 范围内，适合于城际及市郊的交通运输。

磁浮列车超导排斥型

超导排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，其悬浮间隙大小一般在100mm左右，这种磁悬浮列车低速时并不悬浮，当速度达到100 km/h 时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1000km/h，当然其建造技术和成本要比常导吸引型磁悬浮列车高得多。

（2）按悬浮技术，磁悬浮列车按悬浮方式有电磁吸引式悬浮(EMS)和永磁力悬浮(PRS)及感应斥力悬浮(EDS)两种。

磁浮列车主要障碍

第一条铁路出现在1825年，经过160年努力，其运营速度才突破300公里/小时，由300公里/小时到380公里/小时又花了近30年，虽然技术还在完善与发展，继续提高速度的余地很大。还应注意到，350公里/小时高速铁路的造价比160公里/小时的高速铁路高近两倍，比120公里/小时的普通铁路高三倍。

与之相比世界上第一个磁悬浮列车的小型模型是1969年在德国出现的，日本是1972年造出的。可仅仅十年后的1979年，磁悬浮列车技术就创造了17公里/小时的速度纪录。技术还未成熟，可进入300公里/小时实用运营的建造阶段。

磁浮列车最高时速

常导磁悬浮可达400-500公里/小时，超导磁悬浮可达500-600公里/小时。

对于客运来说，提高速度的主要目的在于缩短乘客的旅行时间，因此，运行速度的要求与旅行距离的长短紧密相关。各种交通工具根据其自身速度、安全、舒适与经济的特点，分别在不同的旅行距离中起骨干作用。专家们对各种运输工具的总旅行时间和旅行距离的分析表明，按总旅行时间考虑，350公里/小时的高速轮轨与飞机相比在旅行距离小于800公里时才优越。而500公里/小时的高速磁悬浮，则比飞机优越的旅行距离将达1000公里以上。

磁悬浮列车能耗研究与实际试验的结果，在同为500公里/时速下，磁悬浮列车每座位公里的能耗仅为飞机的1/3。据德国试验，当TR磁悬浮列车时速达到400公里时，其每座位公里能耗与时速350公里的高速轮轨列车持平；当磁悬浮列车时速也降到300公里时，它的每座位公里能耗可比轮轨铁路低3.3%，可是造价要高得多。

磁浮列车现状

由于磁悬浮列车具有造价高、高耗电、辐射大、不可靠等特点，因此前景不理想。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比目前最先进的高速火车多耗电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动大、舒适性较不好，可是颠波大对车辆和路轨的维修费用也要求极高。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音较低。磁悬浮列车一般以5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而不可避免开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行收费配置。

磁浮列车困难

磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正亏损投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路已经投入正式运营，但磁悬浮列车要想如同现今的普通轮轨式铁路那般，成为民众日常交通工具，似乎还遥遥无期。那么，究竟是什么原因呢？

首先是安全方面。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下列车的运行安全就是一个不能不考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。

巨亏，上海磁悬浮每年亏损几十亿，无人乘坐，参加修建上海磁悬浮快速列车的电力专家介绍，敷设在磁浮工程全线的电缆，是德国进口的一种普通铝芯制高压电缆，受电后将产生20KV高压。专家提醒有关部门，要注意工程沿线周围施工安全，并加强对沿线电缆的保护力度，以防止意外事故发生。

即便有解决以上技术难题的手段，但是又牵涉到另外一个问题——钱。上海段约30公里的线路设计投资为100 0亿元人民币，而德国的两条线路，一条36．8公里长，将耗资约26亿欧元；另一条长度78．9公里，则将耗资32亿欧元（1欧元约等于8元人民币）。实际施工中，根据地形、路面及设计运送能力的不同，当然造价也会相差较大。但无论如何，一公里的路线至少需要8亿元人民币的投资，也就是说，1厘米线路就需要花费8000元来修建。

磁浮列车争议

关于磁悬浮的辐射问题，国内专家存在两种声音。一方代表为国内磁悬浮技术领域的权威专家、北京控股磁浮交通研究中心总设计师常文森，它认为，电磁辐射就是个命题，中低速磁悬浮列车采用吸力型电磁悬浮技术，轨道与列车底部的电磁铁之间形成一个异性相吸的封闭磁场，在这个磁场外面，几乎是没有辐射的。

而另一方代表为中国工程院院士、隧道及地下工程专家王梦恕，其观点与前者针锋相对，他认为，磁悬浮列车的轨道上铺设有交流线圈(即电磁铁)，在通电时，不仅列车会有辐射，轨道上也会产生电磁辐射，由于国内并没有关于电磁辐射的安全标准，他也并不认同这些检测。

部分网友对发展磁悬浮表示反对。有深圳网友认为，罗湖莲塘和盐田众多居民，本来建地铁要为了交通便利，而磁悬限载限重，那么在上下班和节假日的高峰期，是不是根本就用不上？并且许多国家出台了电磁场磁感应强度标准，其中最为严格的是瑞士，其标准为0.2μ/T。若采用瑞士的标准，磁悬浮道路两侧留500米也可能不够，以此标准深圳在修磁悬浮可能会影响居民身体健康。网友们甚至认为，磁悬浮列车就是昂贵又不健康的交通大玩具。