高铁新科技研究报告：三项高速列车核心技术（26页）

行业报告下载 2020年02月07日 06:08 管理员

悬浮磁悬浮系统的主要优势在于，它们可以以任何速度运行，而电动系统只能以 30 公里/ 小时(19 英里/小时)的最低速度运行。因而磁悬浮系统可以不像电动系统一样，还需要配备一个单独的低速悬挂系统，从而可以简化轨道布局。然而，由于磁悬浮列车运行过程中会产生动态不稳定，故需要要求良好的轨道距离公差。但是为了满足所需的公差，磁铁和钢轨之间的间隙必须增大，同时也要求使轨道间的磁力大到不合理的程度。但在实践中，这个问题是通过改进的反馈系统来解决它支持所需的公差。 1.1.2. EDS（超导电磁浮型）在EDS系统中，导轨和列车都施加一个磁场，通过这些磁场之间的斥力和引力使列车悬浮，而在一些情况下，列车只能靠排斥力悬浮。在早期的磁悬浮发展阶段，磁场是由超导磁体或一组永磁体(如电感磁道)产生的，磁道中的斥力和引力是由磁道中导线或其他导电带中的感应磁场产生的。

EDS 磁悬浮系统的一个主要优点是它们是动态稳定的，即轨道和磁铁之间的距离变化会产生强大的力量，使系统回到原来的位置。此外，吸引力的变化方式相反，提供了相同的调整效果。不需要主动反馈控制。然而，在低速行驶时，线圈中产生的电流和由此产生的磁通量不足以使列车悬浮起来。因此，该类列车必须有轮子或其他形式的起落架来支持车体重量，直到它达到临界速度。由于列车可能会在任何地点停下来，比如设备问题，除此之外，整个轨道必须能够同时支持低速和高速运行。另一个缺点是，EDS 系统会在提升磁铁前后的轨道上自然地产生一个磁场，与磁铁相互作用产生磁阻力。这种情况通常只在低速情况下才需要考虑，但在较高的速度下，其他模式的阻力占优势。有轮子还是没轮子：磁悬浮列车优势较为明显，但技术问题仍需解决磁悬浮运输是一种非接触式电动运输方式。它较少或根本不依赖轮轨系统常见的车轮、轴承与轴。

总体而言，磁悬浮结构具有效率较高，不受恶劣天气影响，维护费用较低等优势。但相比普通轮轨技术，磁浮技术仍有着一些问题等待解决。其最主要的问题在于搭接结构容错控制问题，主动导向控制问题及测量的差距问题。搭接结构容错控制问题根据 Liu Zhigang 等人的研究，为了避免列车在高速运行过程中出现单点悬架故障，导致列车无法实现全车悬架，高速磁悬浮列车采用了单点悬架结构。基于弹性耦合的双电磁铁模型来表示重叠结构模型。同时通过非线性控制理论，针对悬架搭接结构设计了非线性解耦控制器，并以此建立了更精确的结构悬架搭接数学模型。并通过对高速磁悬浮列车重叠结构控制目标的分析，提出了悬浮结构整体重叠控制器的设计思想。但是这种设计思路本身成本较高，只是采用了当前技术水平下最佳的解决方案，在安全检测、控制器稳定性方面仍存在较大问题。未来随着科技水平的进步，可能会有更有效地替代方法。