上海工程技术大学磁悬浮交通与高速铁路试卷六道题

磁悬浮交通与高速铁路

1、 就你所知，高速铁路有哪些优缺点？请简述国内外高速铁路的发展过程。

答：高速铁路优点：①输送能力大；②速度快；③安全性好；④受气候变化影响小，正点率高；⑤舒适方便；⑥能源消耗低；⑦经济效益好；⑧环境影响轻。

高速铁路缺点点：①高速铁路投资巨大，投资收益的压力自然也大；②高铁虽然相对航空具有显然的优势，但350公里时速的动车组8节车厢也就400-600人左右的运量，只相当于波音757飞机2-3个班次的运量。

世界高速铁路的发展历史：

纵观世界高速铁路的发展，大致可以划分为三个不同的阶段：

第一个阶段—高速铁路初创时期

第二个阶段—高速铁路的成熟时期

第三个阶段—高速铁路的广泛发展时期

第一个阶段高速铁路初创时期：

1964～1990年是世界上高速铁路发展的最初阶段。在这期间建设并投入运营的国家有日本 、法国、意大利和德国（世界上仅有的四个高速铁路技术保有国）。

第二个阶段—高速铁路的成熟时期：

90年代初是高速铁路网建设的第二次高潮。第二次建设高峰在欧洲形成，所波及到的国家主要有法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典和英国等国家。

1991年瑞典开通了X2000摆式列车。

1992年西班牙引进法、德两国的技术建成了471公里长的高速铁路。 1994年英吉利海峡隧道把法国与英国连接在一起，开创了第一条高速铁路国际联接线。

1997年，从巴黎开出的“欧洲之星”又将法国、比利时、荷兰和德国连接在一起。

第三个阶段高速铁路的广泛发展时期：

90年代中期至今形成第三次高潮。这次高潮波及到亚洲、北美、澳洲以及整个欧洲，形成了交通领域中铁路的一场复兴运动。

俄罗斯、韩国、我国台湾、澳大利亚、英国、荷兰等国家和地区均先后开始了高速铁路新建线的建设。

我国高速铁路的发展历史：

1994年，我国第一条广州—深圳准高速铁路建设成并投入运营，其旅客列车速度为160~200km/h，不仅在技术上实现了质的飞跃，更主要的是通过科研与试验、引进和开发，为建设我国高速铁路做好了前期的准备，称为我国高速铁路化的起点。

2003年，我国第一条秦皇岛—沈阳快速客运专线建成并投入运营，通过秦沈线的建设和运营的实践，可以探索到适合中国国情的高速客运专线的技术标准、施工方法、运营管理及维护等一系列经验。根据我国《中长期铁路网规化》和铁路跨越式发展的思路，到2020年，我国将建立省会城市及中大城市间的快速客运通道，建成“四纵四横”铁路快速通道以及四个城际快速客运系统，建设客运专线1.2万km以上，构成我国高速铁路的基本框架，以便解决我国主要干线铁路运力不足和，满足社会经济发展的需要。

目前，天津、武汉、郑西、石太、合武、甬台温、温福、福厦、广深港、胶济、哈大等16条时速200km及以上的客运专线和城际铁路相继陆续开工建设，建设规模为5600km；京沪、京石、石武、津秦等10条客运专线也将陆续开工，建设规模为4100km；已经开工和即将开工的客运专线总里程达到9700km。其中，时速300km的京津城际客运专线将于2008年奥运会开始前建成并投入运营，届时从北京到天津半小时即可到达；京沪高速铁路将于2008年4月全线开工，预计2010年建成。再经过3到5年的时间，京哈、京广、京沪、陇海（东段）、哈大、东南沿海等客运专线将全线贯通，加上既有提速线路，我国铁路快速客运网将初步形成。

2、 就你所知，磁悬浮交通有哪些优缺点？请简述磁悬浮交通的发展过程。

答：磁浮交通的优点：

首先，它克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。

第二，磁悬浮列车速度高，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。

第三，磁悬浮列车能耗低，据日本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。

磁浮交通的缺点：

造价高，单位运行成本较 大，运载能力不大，不适用于近距离运输，不能利用现有的铁路设施。

磁悬浮列车的发展史：

1922年 德国工程师赫尔曼•肯佩尔首次考虑电磁悬浮铁路（电磁对车道的吸引原则）。

1934年 赫尔曼•肯佩尔获得制造磁悬浮铁路的基本专利（1934年8月14日德国国家专利643316）。

1935年 赫尔曼•肯佩尔运用试验模型证实了磁悬浮。

1939年～1943年 赫尔曼•肯佩尔在格丁根空气动力学研究所进行电磁悬浮铁路的基本研究工作。

1953年 赫尔曼•肯佩尔写成科学报告《电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆》。

1969年大通过能力高速铁路研究会开始基础性研究。克劳斯－马菲公司制造出电磁悬浮模型TR-01。支承和导向系统按赫尔曼•肯佩尔原则设计，由一台短定子直线电动机驱动。

进入70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。

而美国和前苏联则分别在七八十年代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。下面把各主要国家对磁浮铁路的研究情况作一简要介绍。

3、 就你所知，磁悬浮铁路的分类方式有哪些？请简述磁悬浮铁路是如何分类的。

答：分类方式有：按应用范围划分、按运行速度划分、按导体材料划分、按直线电机的定子长度划分、按直线电机的磁场是否同步划分、按驱动方式划分、按导轨结构形式划分、按悬浮方式划分。

（1）按应用范围划分——主要体现在线路长度、在路网中的作用、最高运行速度及所属管理部门等方面。分为干线磁浮、城际磁浮、城市磁浮 ；

（2）按运行速度划分—— 根据铁路速度划分标准，磁浮铁路可以分为： 低速（常速）磁浮(V350km/h)；

（3）按导体材料划分：

超导磁浮、高温超导磁浮、低温超导磁浮；

（4）按直线电机的定子长度划分：

长定子直线电机、短定子直线电机、分段长定子直线电机；

（5）按直线电机的磁场是否同步划分：

直线同步电机(LSM)、直线感应电机(LIM)；

（6）按驱动方式划分：

导轨驱动、列车驱动；

（7）按导轨结构形式划分：

“T”形导轨 、“⊥”形导轨 、“U”形导轨 、“一”形导轨；

（8）按悬浮方式分：

电磁悬浮(EMS) 、电动悬浮(EDS)。

4、 就你所知，作为城市轨道交通中使用的直线电机有哪些特点？请分别简述旋转电机和直线电机的工作原理。

答：直线电机的特点：①爬坡能力；②强曲线通过能力强；③加速性能好；④造价较低；⑤低噪声运行，保养维修简单；⑥直线电机所需冷却功率小；⑦直线电机本身的效率低，功率因数低；⑧安装精度要求高。

旋转电机工作原理：

通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流，从而产生电磁转矩，转子中并不直接产生磁场。因此，转子的转速一定是小于同步速的，也因此叫做异步电机。而同步电机转子本身产生固定方向的磁场，定子旋转磁场“拖着”转子磁场转动,因此转子的转速一定等于同步速，也因此叫做同步电机。

直线电机工作原理：

直线电机的原理并不复杂．设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机。在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流，次级

就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长。实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动。

5、 就你所知，磁悬浮列车由哪几部分组成？目前技术上较为成熟的磁悬浮型式有哪些？请分别简述我国、日本和德国磁悬浮交通的工作原理。

答：磁悬浮列车大体可分为三个部分:

悬浮系统:主要依靠轨道底部线圈和车载电磁铁之间产生电动斥力来实现。 导向系统:主要依赖于轨道侧壁线圈和车载电磁铁相互作用来实现。

动力系统:根据Maxwell电磁场动力学理论,采用直线电机作为动力系统,并借助于在运行过程中产生电磁推力来推动和维持列车运行。

目前技术上较为成熟的磁悬浮型式有：日本常导型常速磁浮交通（HSST）、日本超导型高速磁悬浮(MLU)(MLX)、德国常导型高速磁悬浮（TR）。

德国和我国使用的是常规磁铁吸引式悬浮系统－－EMS系统，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里，适合于城市间的长距离快速运输。

日本使用的是排斥式悬浮系统－－EDS系统，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。