我把都市玩成了洪荒 【关于自动驾驶和磁悬浮】

自动驾驶是如何实现的？难点在哪儿？

其实单纯从硬件技术层面来看，自动驾驶的原理并不执行特别复杂。用最简单的话说，找一辆车子来改装一下（电动车比较好改一点且性能可控性更好），加几个感测器，再塞一套开源的自动驾驶计算平台，好，这就搞定了。

感测器

感测器是自动驾驶车的眼睛，用于收集汽车周围的资讯。归纳来看，目前主流的自动驾驶车其实也就是使用3种感测器：LiDAR光学雷达、镜头和传统雷达。

自动驾驶技术原理介绍和未来的趋势如何

3种感测器各有各的优势，早就运用在车辆倒车雷达上的传统雷达成本相对较低，穿透性较强且不受雨尘等环境的影响，但弱点在于覆盖范围较小，且难以对周围物体做出精准的判断。LiDAR光学雷达的优势在于可以透过旋转的激光射线束，构造出车辆周围的3D影像图，但缺点是由于激光的特性，容易受到雨、尘埃、雾的影响。由于光学雷达加工难度比较高、产量小，所以售价最贵。一颗64线光学雷达的售价就得4、50万人民币。

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镜头同样也是自动驾驶车所必备的感测器，与两种雷达不同，镜头没有任何穿透力及需要光线，用于自动驾驶的数据是透过对镜头的图样辨识得出的。不过镜头也是最容易受到干扰的一种自动驾驶感测器，且一旦获得的图像有误差，对最终的辨识结果就会产生极大的影响。唯一的好处在于成本低，且目前视觉辨识的方案，做无人驾驶汽车可用的也比较多。

资料处理

自动驾驶车上搭载的感测器收集到的数据，都会被传输到车载电脑中进行分析和处理，最终做出决策。对于车载电脑的技术部分我们不必多说，因为自动驾驶汽车单纯从原理上真的不算是什么“黑科技”，毕竟规划路线、躲避障碍的功能目前很多扫地机器人和无人机都有，所以还是把关注的重心聚焦在达成自动驾驶的困难点上。

自动驾驶汽车需要收集汽车周围数据，对资讯进行处理并最终做出决策，这整个过程与真人驾驶所要完成的过程几乎毫无差异。所以训练自动驾驶汽车的过程，其实就是个从新手到老驾驶的过程。

在人工智能技术的训练上，试错（Trialanderror）是极为重要的方式之一，人工智能透过不断的试错与纠正得到进步。但这一方式换到了自动驾驶上却几乎不可行。行车时出现的事故往往是我们不能接受的，只要出了意外，轻则损失数千元，重则导致人命伤亡。自始至终，自动驾驶汽车的关键绝非“能否做到”，而是“能否做好”；所以目前的自动驾驶技术，大部分都是用来减低犯错机率的。

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然而少量的测试则隐藏着巨大的安全隐忧，根据Google最近的资料，他们的58辆无人驾驶汽车合计跑了223万英里（约338万公里）才犯了一点小错，看上去出错的机率微乎其微，但乘上一个极大的基数，出现事故的数量仍然是我们不能承受的。

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还有一个重要的问题是，自动驾驶若是想要覆盖更多地方，则要求收集和处理的资料就会越来越多，不同的路况会给车载电脑带来不同的处理变数。而当人类驾驶和自动驾驶车同时行驶在路上时，不确定性就更高了，自动驾驶车做出决策的难度也会大大增加。

尽管目前自动驾驶技术仍然还在发展，但已经给了人一个够美好的希望，那就是经过训练的自动驾驶车的驾驶技巧比人类更好、更符合规定、反应更快。很多目前交通系统上存在的顽疾也可能因为自动驾驶的到来迎刃而解。

2014年12月中下旬，谷歌首次展示自动驾驶原型车成品，该车可全功能运行。[4]

2015年5月，谷歌宣布将于2015年夏天在加利福尼亚州山景城的公路上测试其自动驾驶汽车。[5]

2017年12月，北京市交通委联合北京市公安交管局、北京市经济信息委等部门，制定发布了《北京市关于加快推进自动驾驶车辆道路测试有关工作的指导意见（试行）》和《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则（试行）》两个文件，

文件明确了自动驾驶汽车申请临时上路行驶的相关条件。

第一：申请上路测试人需是在天朝境内注册的独立法人单位，因进行自动驾驶相关科研、定型试验，可申请临时上路行驶。测试车辆必须符合《机动车运行安全技术条件》（GB7258）标准。测试车辆具备自动、人工两种驾驶模式，并可随时切换；测试车辆必须安装相应监管装置，能监测驾驶行为和车辆位置。

第二：测试车辆上路前必须先在封闭测试场内按相关标准进行测试和考核，考核结果经专家评审，通过后才允许上路测试。

第三：自动驾驶测试车辆要按规定悬挂号牌、标识，每辆车都要配备一名有一定驾驶经验，熟悉自动驾驶系统的测试驾驶员，随时监控车辆，保障车辆安全行驶。测试车辆将在指定区域、指定时段内测试，尽量不影响城市交通。测试单位必须购买交通事故责任保险或赔偿保函，如果测试车辆在测试期间发生事故，按照现行道路交通安全法及相关规定进行处理，并由测试驾驶员承担相关法律责任。

北京市交通委认为，自动驾驶是提升道路交通智能化水平、推动交通运输行业转型升级的重要途径，也是带动交通、汽车、通信等产业融合发展的有利契机。[6]

磁悬浮技术（英文：electromagneticlevitation，electromagneticsuspension）简称EML技术或EMS技术)是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。

目前的悬浮技术主要包括磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、电悬浮、粒子束悬浮等，其中磁悬浮技术比较成熟。

磁悬浮技术实现形式比较多，主要可以分为系统自稳的被动悬浮和系统不能自稳的主动悬浮等。

磁悬浮列车是由无接触的磁力支承、磁力导向和线性驱动系统组成的新型交通工具，主要有超导电动型磁悬浮列车、常导电磁吸力型高速磁悬浮列车以及常导电磁吸力型中低速磁悬浮。

中文名磁悬浮技术外文名electromagneticlevitation简称EML,EMS主要原理Earnshaw理论分类主动悬浮、被动悬浮等诞生十九世纪极速记录603km/h(2015年)[1]极速记录车型L0型磁悬浮列车[1]

目录

1历史

2原理

3分类

4技术

空间技术

天朝技术

5优缺点

优点

缺点

6应用

7相关设备

8前景

历史编辑

国际

1842年，英国物理学家Earnshaw就提出了磁悬浮的概念，同时指出：单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。

1900年初，美国，法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营的若干猜想--也就是磁悬浮的早期模型。并列出了无摩擦阻力的磁悬浮列车使用的可能性。然而，当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段，未提出一个切实可行的办法来实现这一目标。

1937年，德国的赫尔曼·肯佩尔申请了磁悬浮列车这一的专利。

20世纪60年代，世界上出现了3个载人的气垫车实验系统，它是最早对磁悬浮列车进行研究的系统。随着技术的发展，特别是固体电子学的出现，使原来十分庞大的控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现的可能。1969年，德国牵引机车公司的马法伊研制出小型磁悬浮列车系统模型，以后命名为TR01型，该车在1km轨道上时速达165km，这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。

1966年，美国科学家詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比提出了第一个具有实用性质的磁悬浮运输系统。

在20世纪70、80年代，磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试和实施运行。德国开始命名这套磁悬浮系统为“磁悬浮”。

1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

日本新干线，磁悬浮列车

日本新干线，磁悬浮列车

在制造磁悬浮列车的角逐中，日本和德国是两大竞争对手。1994年2月24日，日本的电动悬浮式磁悬浮列车，在宫崎一段74km长的试验线上，创造了时速430km的日本最高记录。1999年4月日本研制的超导磁悬浮列车在实验线上达到时速550公里（中央新干线）。德国经过20年的努力，技术上已趋成熟，已具有建造运营线路的水平。原计划在汉堡和柏林之间修建第一条时速为400公里的磁悬浮铁路，总长度为248km，预计2003年正式投入营运，但由于资金计划和辐射健康问题，2002年宣布停止了这一计划。

2009年时，国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。

2015年，日本L0型磁悬浮列车刷新了磁悬浮列车的世界记录，达到时速603公里的记录。[1]

磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。由于磁悬浮技术原理是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。伴随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进一步的研究，磁悬浮随之解开了其神秘一方面。

天朝

1986年，西南交通大学就率先召开了磁浮技术与磁浮列车技术研究大会，成为国内较早启动该领域研究的高校科研单位。在1988年，交大磁浮团队完成了单自由度铁球悬浮实验，对电磁吸力悬浮原理有了本质的认识。[2]

1989年3月，国防科技大学研制出天朝第一台磁悬浮试验样车。

1990年，西南交大磁浮团队研究成功了由4台小电磁铁构成的磁浮模型车，并实现了模型车的稳定悬浮和基于直线电机的驱动。[2]

日本新干线，磁悬浮列车

日本新干线，磁悬浮列车

1994年10月，连级三教授带领的研究团队成功地研制出了我国第一辆可载人4吨磁浮车及其试验线，并实现了系统的稳定悬浮与运行，这是我国在磁浮列车领域的首次突破，标志着我国开始拥有自主知识产权的磁浮列车技术。该项目1996年通过科技成果鉴定，并获该年度铁道部科技进步二等奖和1997年度国家科技进步三等奖。[2]

1995年，天朝第一条磁悬浮列车试验线在西南交通大学建成，并且成功进行了稳定悬浮、导向、驱动控制和载人运行等时速为30.0km的试验。西南交通大学这条试验线的建成，标志天朝已经掌握制造磁悬浮列车的技术。

1997年3月，青城山磁浮车工程试验线的可行性研究通过国家科委工业科技司组织的专家评审。

1998年，青城山磁浮列车工程试验示范线工程立项，并开始筹备建设青城山磁浮列车工程试验线。

2001年，开始动工修建长430m的青城山磁浮列车工程试验线。[2]

2005年，西南交通大学与上海磁浮交通工程技术中心签订了“上海城轨磁浮列车车辆总体设计”合同，并于次年3月又签订了“上海低速（城轨）磁浮交通试验线工程悬浮控制设备供货及服务”合同，全面参加上海城轨磁浮试验线磁浮列车研制。该试验列车为三节编组，为全新结构设计并创下多个“首次”：国内首次采用整体电磁铁结构，首次采用五悬浮架结构，首次采用DC330V悬浮电源，首次采用三选二悬浮传感器，列车最高运行速度100km/h。

2008年和2009年，西南交通大学又与天朝南车股份有限公司签订“中低速磁浮交通系统方案设计研究”合同，与南车株洲电力机车有限公司签订“中低速磁浮列车方案设计研究”合同。攻关中，交大团队在系统设计首次提出了适用于天朝国情的1860mm轨距和2800mm车宽。这标志着西南交通大学在联合企业推进中低速磁浮列车产业化的工作中又迈进一步。

为进一步推动中低速磁浮列车工程化，西南交大与南车株洲电力机车有限公司于2011年又签订了“常导短定子异步驱动悬浮架试验车悬浮控制系统研制”和“常导短定子异步驱动中低速磁浮列车系统设计与试验研究”合同；于2011年签订了“常导短定子异步驱动中低速磁浮列车悬浮控制系统”，全面参加了株洲中低速磁浮列车的研制。

2012年1月20日，中低速磁浮列车在南车株洲电力机车有限公司内下线，这是一条按商业运行条件设计的磁浮列车及试验线路，磁浮列车运行速度100km/h，能适应试验线各种曲线及坡道的要求。

2013年由钱清泉院士牵头的天朝工程院“中低速磁浮交通技术与系统发展战略研究”项目立项，项目研究汇聚国内磁浮领域的院士专家，包括电气工程学院和牵引动力国家重点实验室相关专家教授，对我国中低速磁浮交通的发展战略进行了深入研究，论证了我国发展中低速磁浮必在性和战略意义，进一步推动了长沙中低速磁浮工程应用线的建设。

2015年12月26日试运行的长沙高铁南站至黄花机场的18.55km“长沙磁浮快线”采用了此前西南交大与南车株洲电力机车有限公司研制的中低速磁浮列车系统技术，该列车悬浮系统核心技术由西南交通大学提供。[2]

原理编辑

磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。

分类编辑

抗磁质悬浮

1842年，英国物理学家Earnshow在研究点粒子集在静电力作用下的稳定静止问题时提出著名的恩肖理论，这个定理后来被推广到满足平方反比例定律力场中的物体静止平衡问题。

恩肖指出，物体处于稳定的静止状态需要两个条件，物体在平衡点处合力为零同时物体在平衡点处合力的通量小于零。其中第二条件，合力通量小于零保证了物体的动态稳定，也就是物体受到扰动后，所受到的合力仍然指向平衡点。

对于永磁体与铁磁质、永磁体之间的作用力满足平方反比关系，所以根据恩肖理论，永磁体之间或者永磁体与铁磁质之间是不可能产生稳定的磁悬浮的。

恩肖理论中的两个条件后来被布鲁贝克（Braunbeck）于1939年应用于磁介质或者电介质在磁场或者电场中的稳定问题。布鲁贝克指出对于相对磁导率小于1的磁介质可以在静磁场中保持稳定。

日本新干线，磁悬浮列车

日本新干线，磁悬浮列车

相对磁导率小于1的磁材料，通常成为抗磁质，这种磁悬浮通常称为抗磁质悬浮。但是抗磁质的磁化率绝对值往往很小，目前磁化率最大的抗磁质为热解碳，其磁化率为-400e-6，所以抗磁质悬浮往往需要比较强的磁场。金属金属铋、锑、水以及绝大多数的有机物都是抗磁质，2010年诺贝尔物理学奖获得者安德烈-盖姆在1997首次成功用16T的磁场将一只青蛙悬浮。

超导斥力悬浮

除了抗磁质外超导体处于超导态时，由于迈斯纳效应磁通不能穿透超导体，其磁化率等于-1，所以其满足布鲁贝克推论的条件，这种悬浮称为超导体斥力悬浮。

超导钉扎悬浮

对于非理想第二类超导体来说，其具有钉扎效应，当非理想第二类超导体处于混合态时，非理想第二类超导体可以俘获并钉扎磁力线，与磁场产生钉扎力，利用钉扎效应也可以产生磁悬浮，这种悬浮称为钉扎悬浮或者量子悬浮。

涡流悬浮

对于常规磁介质，比如弱磁性材料，其相对磁导率接近于1，当其表面或者内部产生涡流时，相当于产生抗磁效应，使物体等效相对磁导率小于1。当然涡流悬浮也可以利用，楞次定律来解释。涡流悬浮通常使用交流电源、电磁铁和导电的弱磁材料比如铜、铝作为悬浮物体。

电动悬浮

电动悬浮也是涡流原理，但是涡流的产生并不是因为磁源交变，而是因为磁体与弱磁性材料之间发生相对移动。比如，磁体（永磁体或者超导磁体）在铝板或者铜板上快速移动，那么铝板或者铜板上会感应涡流，涡流阻碍磁体与铜板与铝板的相对运动，运动方向产生磁阻力，垂直方向产生使物体可以悬浮浮力。

主动控制悬浮

主动控制悬浮是对不能够自稳的悬浮系统采用闭环控制的方法是悬浮稳定的一种悬浮技术。电磁吸力悬浮是主动控制悬浮的一种。

此外还有谐振悬浮、自旋稳定悬浮等多种形式的悬浮技术。

技术编辑

空间技术

随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。至2012年的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。

一般习惯叫electromagneticsuspension(EMS)。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。

磁悬浮列车工作示意图

磁悬浮列车工作示意图

将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。一般通过线圈的交变电流10^4-10^6Hz。

同时，金属上的涡流所产生的焦耳热可以使金属熔化，从而达到无容器熔炼金属的目的。至2012年，在空间材料的研究领域，EML技术在微重力、无容器环境下晶体生长、固化、成核及深过冷问题的研究中发挥了重要的作用。

至2012年世界上有三种类型的磁悬浮。一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种，就是天朝的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。

天朝技术

2006年8月17日，“中华01号”永磁悬浮路车模型在大连举行的2006天朝国际专利技术与产品交易会上亮相。该模型是大连3000米永磁悬浮试验线路的仿真微缩，专为城市之间的区域交通设计。列车在高架的磁轨上运行，设计时速230公里，既可货运，又可客运，适用于大都市圈的交通运输。据半岛晨报报道只有在小说、科幻电影中才能见到的“大玩具”列车马上就要出现在大连人身边了。，3000米永磁悬浮试验线拟定年底在开发区建设。2006年8月17日上午，在大连世界博览广场举办的

运行中的磁悬浮列车

运行中的磁悬浮列车

“2006年天朝国际专利技术与产品交易会”上，“中华01号”1/10槽轨永磁悬浮微缩路-车格外引人注目。该车按照1/10比例微缩，几何尺寸按实车微缩；路桥结构、轨道结构、车辆结构与悬浮功能为仿真微缩。在技术人员的操作下，悬浮在槽轨上的微缩列车十分轻巧“跑”起来，启动、刹车十分灵活并且悄无声息。据了解，至2012年，世界上有3种类型磁悬浮技术，即日本的超导电动磁悬浮、德国的常导电磁悬浮和天朝的永磁悬浮。永磁悬浮技术是天朝大连拥有核心及相关技术发明专利的原始创新技术。据技术人员介绍，日本和德国的磁悬浮列车在不通电的情况下，车体与槽轨是接触在一起的，而利用永磁悬浮技术制造出的磁悬浮列车在任何情况下，车体和轨道之间都是不接触的。天朝永磁悬浮与国外磁悬浮相比有五大方面的优势：一是悬浮力强。二是经济性好。三是节能性强。四是安全性好。五是平衡性稳定。槽轨永磁悬浮是专为城市之间的区域交通设计的，列车在高架的槽轨上运行，设计时速230公里，既可客运，又可货运。大连磁谷科技研究所有限公司苏珣总经理告诉记者，3000米永磁悬浮列车线路预计在至2011年年底建设，地点拟定在开发区。2010年4月8日，天朝首辆高速磁悬浮国产车在成都交付。该样车由中航工业成都飞机工业（集团）有限公司制造，标志着该企业已经具备了磁悬浮车辆国产化、整车集成和制造能力。该高速磁浮列车可以达到每小时100公里。中航工业成飞此次交付的车辆是参照德国转让技术，按照上海磁浮公司的改进方案要求研制的第一辆工程化样车，在上海编组成列后，投入上海示范线的商业营运，并有望在世博会期间投入使用。

优缺点编辑

优点

日本新干线，磁悬浮列车

日本新干线，磁悬浮列车

磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度非常快，可以超过500千米/小时，；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护。由于无需车轮，不存在轮轨摩擦而产生的轮对磨损，减少了维护工作量和经营成本。

它是21世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。至2012年，天朝和日本、德国、英国、美国等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过在轨试验，即将进入实用阶段，运行时速可达300千米以上。

磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为1—10cm），因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有20—25年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，普通路轨只有60年。目前的最高时速是日本L0型磁悬浮列车在2015年达到的603公里/小时。据德国科学家预测，到20年，磁悬浮列车采用新技术后，时速将达1000公里。而当前天朝的轮轨列车运营速度最高时速为496公里（法国TGV电气火车最高时速在2007年的测试中达到过574.8公里/小时）。[1]

缺点

日本新干线，磁悬浮列车

日本新干线，磁悬浮列车

据称，在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动摩擦是很危险的。而对于磁悬浮，当遭遇突然停电，采取的是机械臂锁死轨道强制停车，这正是磁悬浮相对于轮轨滑动摩擦制动方式而言会更加危险，会导致车毁人亡的悲剧，国外无一例建造正是此特点。

此外，磁悬浮列车又是高架的，发生事故时在5米高处救援很困难，没有轮子，拖出事故现场困难；若区间停电，其他车辆、吊机也很难靠近。但是相比较于其他轮轨铁路，不论高铁、地铁，还是轻轨，也同样是高架的。

2006年，德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞，报道称车上共29人，当场死亡23人，实际死亡25人，4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力远远比不上轮轨列车，且安全性没有轮轨火车高（轮轨安全性高数十倍）。

应用编辑

利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需7～8分钟。

磁悬浮列车

磁悬浮列车

上海磁悬浮列车是“常导磁斥型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用“同名磁极相互排斥”原理设计，是一种排斥力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的排斥力使车辆浮起来。就是说，轨道产生磁力的排斥力与列车的重力在一个相应平衡的数据时，列车就会悬浮起来。

列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的排斥力与列车重力相互平衡，利用磁铁排斥力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。

悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它与列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。讲得更通俗直白一点，相当于电动机转子和定子之间的旋转运动变成了磁悬浮列车和轨道之间的直线运功。磁悬浮列车相当于电动机的转子，而轨道相当于电动机的定子。

列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。周而复始，列车就向前奔驰。

稳定性由导向系统来控制。“常导型磁斥式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。

“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼肯佩尔于1922年提出。

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。

上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。

相关设备编辑

磁悬浮潜水电泵

磁悬浮潜水电泵是经多年实践研制而成的专利产品，它实现了世界潜水电泵领域重大突破，有效解决了传统潜水电泵的种种弊端：如转换效率偏低、耗电过高、扬程受限、轴承易损、检修频繁等。广泛应用于工矿企业的供排水、农田灌溉及高原、山区供水等领域。

磁悬浮潜水电泵是世界首创的专利技术产品，它以独有的专利技术改变了潜水电泵的制造工艺，转换效率达到令人震惊的新水平，创造了巨大节能降耗效益。

磁悬浮潜水电泵解决了制约世界潜水电泵领域发展的轴向力问题，潜水电泵的扬程有了突破性提高，填补了超高扬程(单机扬程设计到上千米)和超大流量(高承载)潜水电泵的市场空白；扬程、流量曲线趋于平缓。其转换效率、单机最高扬程均居世界领先地位。

磁悬浮潜水电泵是新一代潜水电泵，它实现了立轴磁悬浮(在不同工况下保持高效率)、不磨损，使用时间及检修周期延长数倍，省去频繁的定期检修工作，可连续运转数万小时，节省维修、检修费用。

磁悬浮潜水电泵通过了国家级试验室、山东省泵类产品质量检测中心检测。试验数据证明，磁悬浮潜水电泵的转换效率超过传统潜水电泵，用户使用情况结合实验数据及领域内对比，进一步证明其高效节能、转换效率世界领先、单机扬程世界领先及高承载、超大流量、免检修、长寿命等特点！

磁悬浮无负压供水系统

磁悬浮智能无负压供水系统是一种加压供水机组直接与市政供水管网联接、在市政管网剩余压力基础上串联叠压供水而确保市政管网压力不小于设定保护压力的二次加压供水系统。

磁悬浮智能无负压供水系统是在二次加压供水系统运行过程中防止了负压产生，消除机组运行对市政管网的影响，在保证不影响附近用户用水的前提下实现安全、可靠、平稳、持续供水。

磁悬浮智能无负压供水系统具有以下优势：

1、节能效果更加明显。磁悬浮智能无负压供水系统采用了磁悬浮技术和智能控制系统，相比传统的无负压供水设备实现了10%以上的节能效果。磁悬浮智能无负压供水系统和自来水管网直接串接，在自来水厂进行一次供水管网压力的条件下在对所需的压力进行叠加，根据压力的不足，进行适当的增加，促使管网的余压得到充分利用。再用水低峰期阶段，供水系统会智能变频实现极低频率驱动，节能效果更加明显。

2、静音运行，易扬磁悬浮智能无负压供水系统核心机组采用磁悬浮技术，运行起来无噪音污染，为生活创造一个舒适的安静的环境。

3、免检修、长寿命。磁悬浮智能无负压供水系统采用独有的磁悬浮技术，改变了传统无负压供水设备的制作工艺，不磨损，使用时间及检修周期延长数倍，省去频繁的定期检修工作，节省维修、检修费用。

4、智能管理，全自动化运行。磁悬浮智能无负压供水系统实现智能全自动变频控制的，因此具备停电设备进行自动关机，来电设备进行自动开机的效果，对故障检测、技术诊断及报警提醒等较为完善，促使设备管理及维护过程中存在相对简便的优势。

5、安装使用简单。磁悬浮智能无负压供水系统属于成套供应体系，因此用户只需对进出口水管进行连接即可使用，施工周期短，占地面积小且安装便捷。

7、有效保障供水。停电时磁悬浮智能无负压供水系统的公共供水管网路与用户管网是直接相连，因此在停电时，虽然无负压供水系统停止了运行，但供水公司一次供水压力也能对用水需求得以满足。

磁悬浮离心式鼓风机

磁悬浮离心式鼓风机是风机的一种，它是将磁悬浮技术和高速电机技术融入传统风机之中所形成的一种高效、节能、环保的新型鼓风机，广泛应用于工厂、矿井、隧道等的通风；城市污水处理；风洞风源等工业项目中。

磁悬浮轴承部分的主要功能是实现转轴的悬浮。它通过内置的径向传感器和轴向传感器检测转轴的位移信号，将得到信号送入磁悬浮轴承控制器进行调理、运算和放大得到控制电流，再将该控制电流输入径向磁轴承和轴向磁轴承，通过电流产生磁场，又由磁场产生吸力，从而实现转轴的悬浮。

高速电机部分的主要功能是驱动转轴的旋转。它通过变频电源产生频率可控的交变电流，将此交变电流输入电机定子产生交变的磁场，带动转轴高速旋转。

风机部分的主要功能是实现鼓风。随转轴一同做高速旋转的叶轮带动空气从涡壳的进气口进入，空气在涡壳的导向与增压作用下便成为具有一定流速与压力的气体，最后从涡壳的出气口鼓出，这就完美地实现了风机的鼓风。

前景编辑

随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展，经过多年的研究工作，国内外对该项技术的研究都取得了很大的进展。但是不论是在理论还是在产品化的过程中，该项技术都存在很多的难题，其中磁悬浮列车的技术难题是悬浮与推进以及一套复杂的控制系统，它的实现需要运用电子技术、电磁器件、直线电机、机械结构、计算机、材料以及系统分析等方面的高技术成果。需要攻关的是组成系统的技术和实现工程化。

磁悬浮轴承面向电力工程的应用也具有广阔的前景，根据磁悬浮轴承的原理，研制大功率的磁悬浮轴承和飞轮储能系统以减少调峰时机组启停次数；进行以磁悬浮轴承系统为基础的振动控制理论的研究，将其应用于汽轮机转子的振动和故障分析中；通过调整磁悬浮轴承的刚度来改变汽轮机转子结构设计的思想，从而改善转子运行的动态特性，避免共振，提高机组运行的可靠性等，这些都将为解决电力工程中的技术难题提供崭新的思路。

国际上对磁悬浮轴承的研究工作也非常活跃。1988年召开了第一届国际磁悬浮轴承会议，此后每两年召开一次。1991年，美国航空航天管理局还召开了第一次磁悬浮技术在航天中应用的讨论会。至2012年，美国、法国、瑞士、日本和天朝都在大力支持开展磁悬浮轴承的研究工作。国际上的这些努力，推动了磁悬浮轴承在工业上的广泛应用。

国内对磁悬浮轴承的研究工作起步较晚，尚处于实验室阶段，落后外国他的售价很高，大大限制了它在工业上的推广应用。

2009年8月，参观者在北京看磁悬浮列车轨道，北京城建设计研究总院的总工杨秀仁透露，北京正在做一条磁悬浮线的长期规划———通往门头沟的S1轨道线路正在筹划，计划采用天朝自主研发的磁悬浮技术。而由北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学合作的中低速磁浮列车，是天朝唯一具有完全自主知识产权的磁悬浮列车。

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