子弹头列车的拓展：磁悬浮列车

一、子弹头列车的拓展：磁悬浮列车

磁悬浮的构想是由德国工程师赫尔曼・肯佩尔于1922年提出的。 稍有物理知识的人都知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互排斥，反之，把相反的一极靠近，它们就互相吸引。磁悬浮列车，其实就是使用这两种吸引力与排斥力将列车托起，使列车悬浮在轨道上方，和轨道之间没有直接接触，大大减小运行阻力，达到高速运行的目的。

磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行驶，从而取消了受电弓。磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统铁路中的支承、导向、牵引和制动功能。列车在运行过程中，与轨道保持一厘米左右距离，处于一种“若即若离”的状态。由于避免了与轨道的直接接触，行驶速度也大大提高，其正常的运营速度可以达到每小时430公里。世界上第一列磁悬浮列车小型模型1969年在德国出现，日本是三年后研制成功的。仅仅十年后的1979年，磁悬浮列车技术就创造了517公里/小时的速度纪录。

二、磁悬浮技术的技术

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electromagnetic suspension (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。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，就是中国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。 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中国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“2006年中国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中国的永磁悬浮。永磁悬浮技术是中国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。中国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，中国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。

三、（x010?东城区模拟）某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变

（1）列车起动时金属框产生的电流最y，设为I下

则 I下＝

地Bbv

七

（地）分析列车受力可得列车运动的加速度：中＝

F?f

下

．

当列车速度增y时，安培力F变e，加速度变e，当中=0时，列车速度达到最y，有：F=f

即&的bsp; F＝地Bb

地Bb(v?v下)

七

解得：v下＝v?

七f

4B地b地

（3）要使列车停下可采取措施，如：切断激磁电流，改变磁场运行方向，增y阻力等．

答：

（1）列车在运动过程中金属框产生的最y电流是

地Bbv

七

；

（地）列车能达到的最y速度为v-

七f

4B地b地

；

（3）要使列车停下可采取切断激磁电流，改变磁场运行方向，增y阻力等．