上海磁悬浮原理?
在讨论磁悬浮列车运行原理之前,需要简单介绍一下磁浮列车的基本组成和分类。根据使用的技术不同,目前世界上的磁浮列车大致可以分为电磁悬浮系统和激光导向系统两种。 前者是通过电磁力将车辆“吸”起来的方式运行,后者则是通过光源的定位与引导来让列车按照特定轨迹运动。二者虽然运行原理各不相同,但是最终效果是一样的——都在地面上创建了一个近乎完全没有摩擦力的 “无动力车轮” ,使得车辆能够“浮”在地面上运行。
(注:由于本人非专业研究人员,文章涉及概念可能并不严谨,读者如有兴趣可以详细查阅相关资料) 上图就是国内最早建设的上海浦东机场磁浮试验线,线路总长3.3公里,最大运行速度504KM/H。该条线路于2006年底建成并投入试验运营,在当时创造了多项世界第一。(注:本文图片大多来自网络,侵权必删) 图中可以看到,试车线的轨道是由两排导轨构成的,上下起伏的路线中间用几根横向的轨道相连。这就是传说中的“弓形结构”,它的存在是造成“真空轮胎”的必要条件之一。没有它,车辆就无法实现行驶。
所谓 “真空轮胎”,也就是我们在磁悬浮列车上看到的那个像气球一样的密封轮胎。之所以叫真空轮胎,是因为轮胎内部被抽了气,形成一个近似的真空环境。正是这个近似真空的环境,降低了空气阻力,使得列车能够以接近光速的速度前进。而“弓形结构”的存在,就是为了能在不破坏密封的情况下给轮胎提供气压。当车身通过时,“弓形结构”就会自动给轮胎充气、放气,从而保持车辆的行驶状态。
那么有些人可能会想,把轮胎直接换成超高压的气球不就完事儿了吗?事实上,这种想法忽略了一点,气压是很有限的,如果气压过高,造成的向心力不足会使车辆失控;另外,列车在启动和加速时也需要一定的空气阻力和动能作为辅助。因此就造成了现在这样的“半真空”状态,即有气压,但不是完全真空。这也导致了列车不能长时间停驻,因为氧气会进入车厢,使车内气压恢复至正常水平。