磁浮供電系統(tǒng)德國(guó)磁懸浮列車供電

磁浮供電系統(tǒng)變電站

日本試驗(yàn)線專用變電站占地面積35萬m²，內(nèi)有接受電力設(shè)備及變電設(shè)備，于1995年10月在都留市小形山建成，從東京電力公司供電。接受電力設(shè)備為雙路（常用、備用），電壓為154kV，主變壓器的容量為60MVA（東海道新干線為100MVA），故主變壓器完全滿足列車行駛要求。在這里將送來的154kV電壓降為66kV。因?yàn)槭请p路供電可以確保用電需要。

超導(dǎo)磁懸浮鐵路的變電站與普通鐵路的變電站不同，需按列車運(yùn)行控制要求及時(shí)改變輸入電流及頻率，使磁浮列車嚴(yán)格按照設(shè)定程序自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)列車無人駕駛運(yùn)行。對(duì)高速駛?cè)胲囌就＼嚨牧熊?，變電站將改變輸入電流的相位及頻率，將電流送入驅(qū)動(dòng)繞組，使列車能準(zhǔn)確地停在指定的位置。這樣的電力轉(zhuǎn)換由新開發(fā)的世界最大級(jí)別的變流器（ Inverter）控制單元完成。該變流器單元主要由整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器組成，構(gòu)成“交一直一交”形式的變流結(jié)構(gòu)。即先通過整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后再經(jīng)逆變器（ Converter）將該直流電變換為頻率、幅值和相位可控的三相交流電，經(jīng)輸出變壓器提供給行駛中的列車。

超導(dǎo)磁懸浮鐵路的軌道沒有控制信號(hào)（軌道電路）。因此，為保證列車安全準(zhǔn)確地運(yùn)行，將驅(qū)動(dòng)繞組按一定間隔分段（試驗(yàn)線的間隔為453m，將來商業(yè)運(yùn)營(yíng)線路的間隔為40~50km），按列車的位置切換供電開關(guān)，確保前后列車的運(yùn)行安全。此供電系統(tǒng)（三重供電回路），在山梨試驗(yàn)線得到應(yīng)用。

磁浮供電系統(tǒng)變流器

山梨試驗(yàn)線南、北線分別裝有3組變流器（ Inverter），提供20MVA、38MVA的電力。該變流器將電力公司提供的商用頻率的電力轉(zhuǎn)換為控制列車速度所需要的頻率。為了調(diào)節(jié)列車運(yùn)行速度，北線變流器提供的電力頻率范圍為0~56Hz，對(duì)應(yīng)的列車速度為0~50km/h；南線的頻率范圍為0~46Hz，對(duì)應(yīng)的列車速度為0~450km/h。

變流器的控制過程為：根據(jù)控制中心的運(yùn)行管理系統(tǒng)先生成運(yùn)行曲線，根據(jù)這個(gè)運(yùn)行曲線的指示，再通過變電站的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制變流器的動(dòng)作。

磁浮供電系統(tǒng)非接觸車內(nèi)供電形式

處于超導(dǎo)狀態(tài)的超導(dǎo)磁鐵一旦通電后電流將半永久性地流動(dòng)不絕，行駛時(shí)沒有必要像普通電力機(jī)車那樣從外部供電。但列車運(yùn)行時(shí)，車內(nèi)的照明、空調(diào)等電氣設(shè)備也需要大量電力。對(duì)于超高速磁懸浮鐵路，這種電力不可能像城市軌道交通那樣靠供電軌或架空線提供，只能采用無接觸供電的方式。眾所周知，旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以改造成發(fā)電機(jī)，與此原理相同，磁懸浮鐵路使用導(dǎo)軌磁鐵也可以在車輛繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流，用這種感應(yīng)電流可以為車內(nèi)電氣設(shè)備供電。這種供電方式稱為非接觸車內(nèi)供電形式，也稱為感應(yīng)發(fā)電裝置，原理及結(jié)構(gòu)見圖1。

車輛靜止時(shí)，可使用車載蓄電池保證電能供應(yīng)。車載蓄電池可在列車運(yùn)行過程中從超導(dǎo)磁鐵接受電力充電。JR指出：無須與其他物體接觸，電力使用效率特別高。

根據(jù)磁懸浮列車所采用的電磁鐵種類可以分為常導(dǎo)吸引型和超導(dǎo)排斥型兩大類。常導(dǎo)吸引和超導(dǎo)排斥 型

磁浮列車常導(dǎo)吸引型

常導(dǎo)吸引型磁懸浮列車是以常導(dǎo)磁鐵和導(dǎo)軌作為導(dǎo)磁體，用氣隙傳感器來調(diào)節(jié)列車與線路之間的懸浮間隙大小，在一般情況下，其懸浮間隙大小在10 mm 左右，這種磁懸浮列車的運(yùn)行速度通常在300-500 km/h 范圍內(nèi)，適合于城際及市郊的交通運(yùn)輸。

磁浮列車超導(dǎo)排斥型

超導(dǎo)排斥型磁懸浮列車是利用超導(dǎo)磁鐵和低溫技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)列車與線路之間懸浮運(yùn)行，其懸浮間隙大小一般在100mm左右，這種磁懸浮列車低速時(shí)并不懸浮，當(dāng)速度達(dá)到100 km/h 時(shí)才懸浮起來。它的最高運(yùn)行速度可以達(dá)到1000km/h，當(dāng)然其建造技術(shù)和成本要比常導(dǎo)吸引型磁懸浮列車高得多。

（2）按懸浮技術(shù)，磁懸浮列車按懸浮方式有電磁吸引式懸浮(EMS)和永磁力懸浮(PRS)及感應(yīng)斥力懸浮(EDS)兩種。

磁浮技術(shù)分為軌道、車輛、牽引、運(yùn)行控制四大系統(tǒng)，有16項(xiàng)核心技術(shù)。德國(guó)、日本與中國(guó)為世界上目前有磁浮列車試驗(yàn)或營(yíng)運(yùn)路線的國(guó)家。

磁浮列車正在測(cè)試項(xiàng)目

——美國(guó)圣迭戈：美國(guó)通用原子公司在圣迭戈建造了一條長(zhǎng)120米的磁懸浮軌道，目的是為聯(lián)合太平洋鐵路公司將要在洛杉磯建造的一條8公里的運(yùn)載線路提供測(cè)試。

——德國(guó)埃姆斯蘭縣：Transrapid擁有31.5公里的軌道，定期運(yùn)行的速度最高達(dá)420公里每小時(shí)。

——日本JR磁?。喝毡狙邪l(fā)的超導(dǎo)體磁浮列車由東海旅客鐵道和鐵道總合技術(shù)研究所主導(dǎo)。首列實(shí)驗(yàn)列車JR-Maglev MLX01從1970年代開始研發(fā)，并且在山梨縣建造了五節(jié)車廂的實(shí)驗(yàn)車和軌道。在2003年12月2日最高速達(dá)到581km/h（361 mph）。在2015年，L0型磁懸浮列車更創(chuàng)下了603 km/h的速度，創(chuàng)下有車廂車輛的陸地極速。

——美國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸管理局（FTA）城市磁浮技術(shù)示范（UMTD）計(jì)劃

——中國(guó)西南交通大學(xué)：2003 年，西南交大在四川成都青山磁懸浮列車線完工，該磁懸浮試驗(yàn)軌道長(zhǎng) 420 米，主要針對(duì)觀光游客， 票價(jià)低于出租轎車費(fèi)。

磁浮列車運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)

——日本：日本東部丘陵線

——中國(guó)上海：上海磁浮示范運(yùn)營(yíng)線

——韓國(guó)仁川：仁川機(jī)場(chǎng)磁懸浮線

——中國(guó)長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙磁浮快線

——中國(guó)北京：北京S1號(hào)線

磁浮列車建設(shè)中系統(tǒng)

——美國(guó)佐治亞州：Powder Springs：AMT Test Track

——日本：中央新干線（東京-名古屋-大阪）

磁浮列車運(yùn)行時(shí)速歷史

1971年：西德，Prinzipfahrzeug，90 km/h

1971年：西德，TR—02（TSST）—164 km/h

1972年：日本，ML100，60 km/h，（載人）

1973年：西德，TR04，250 km/h（載人）

1974年：西德，EET—01，230 km/h（無人）

1975年：西德，Komet，401.3 km/h（由蒸汽火箭推進(jìn)，無人）

1978年：日本，HSST—01，307.8 km/h（由蒸汽火箭推進(jìn)，日產(chǎn)汽車制造，無人）

1978年：日本，HSST—02，110 km/h（載人）

1979年12月12日：日本，ML—500R，504 km/h（無人）第一次突破500 km/h

1979年12月21日：日本，ML—500R，517 km/h（無人）

1987年：西德，TR—06，406 km/h（載人）

1987年：日本，MLU001，400. km/h（載人）

1988年：西德，TR—06，412.6 km/h（載人）

1989年：西德，TR—07，436 km/h（載人）

1993年：德國(guó)，TR—07，450 km/h（載人）

1994年：日本，MLU002N，431 km/h（無人）

1997年：日本，MLX01，531 km/h（載人）

1997年：日本，MLX01，550 km/h（無人）

1999年：日本，MLX01，548 km/h（無人）

1999年：日本，MLX01，552 km/h (載人/5輛編組) 吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)可

2003年：中國(guó)，Transrapid SMT（德國(guó)提供技術(shù)所建設(shè)，第一條商業(yè)運(yùn)行路線），501.5 km/h

2003年：日本，MLX01，581 km/h（載人/3輛編組）吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)可

2015年: 日本，L0型磁懸浮列車，590 km/h（載人/7輛編組）

2015年4月: 日本，L0型磁懸浮列車，603 km/h（載白鼠/7輛編組）

磁浮列車乘坐感官

磁懸浮列車的車窗是安全玻璃，乘客可以更好的觀賞窗外的風(fēng)景。 減速玻璃在與車體接觸的邊緣處有弧度變形，正因?yàn)檫@個(gè)弧度可以使車外景物在透過弧度時(shí)發(fā)生變形，從而影響車內(nèi)乘客的視覺，產(chǎn)生視覺上的減速的效果。快速行駛時(shí)人員會(huì)耳鳴難受心慌心悸，在擋風(fēng)玻璃邊緣都有漸淡的點(diǎn)狀黑色裝飾邊，同樣也起到一定高阻效果。