第1章
绪论

常导高速磁浮技术起源于德国。1922年，Hermann Kemper提出了磁浮的原理，并于1934年申请了磁浮相关技术专利。自20世纪60年代末开始，德国因环境和能源问题迫切需要新的高速交通体系，开始了对磁浮技术的工程化研究。高速磁浮交通系统利用电磁力无接触地实现列车的支承和导向，利用直线电机实现列车的牵引和制动，避免了传统铁路中车轮和轨道之间的机械接触，克服了传统列车轮轨黏着这一提高速度的主要障碍。目前，高速磁浮交通是世界上唯一实现了以400km以上时速商业运营的大运量轨道交通系统。

常导高速磁浮系统利用长定子直线同步电机驱动，电机的定子沿线路敷设，转子安装在车辆上，通过沿线地面固定设备调节频率、电压、电流和相位角，实现列车的牵引和制动控制。

德国的常导高速磁浮系统Transrapid采用的是长定子同步直线电机牵引的电磁悬浮技术。1987年，在埃姆斯兰（Emsland）建成总长为31.5km的TVE试验线（图1-1）。1989年，面向工程应用的TR07磁浮列车投入试验运行。经过近两年的评价和鉴定，系统的各项技术经济指标得到了检验。德国交通部于1991年宣布TR07技术已经成熟，可以投入商业运营。1993年，TR07在载人试验运行中达到了450km/h的速度。此后，德国为柏林—汉堡线开发了TR08系统，并于1999年10月在TVE线上进行了试验。2001年，TR08系统经改进后应用于上海高速磁浮示范运营线。

常导高速磁浮列车利用同步直线电机驱动，其工作原理与一般的旋转式感应电机相似，可以看成是将旋转电机沿半径方向剖开展平，展开的定子部分沿线路纵向敷设在轨道梁上，转子部分则支承在车辆的悬浮架上，如图1-2所示。定子产生移动磁场，如图1-3所示。定子沿线路敷设，定子段长度一般为800～1200m，因此常导高速磁浮列车的定子部分又称为长定子。

长定子由众多定子铁心及叠绕其上的三相线圈构成，如图1-4所示。定子铁心由硅钢片叠合而成。在定子铁心的顶部有3个用于固定的燕尾键，每个燕尾键上有2个螺栓孔，定子铁心底部为用于缠绕定子线圈的齿槽，标准槽/齿周期宽度为86mm。定子铁心先通过燕尾键插在功能件下翼缘板的燕尾槽内，然后通过燕尾键的螺孔采用高强螺栓固定在功能件的下翼缘板（π型钢）上，如图1-5和图1-6所示。

常导高速磁浮轨道不仅对运行中的列车具有驱动和导向作用，还在列车停车时提供竖向支承。在典型的复合式轨道梁上，这些作用是通过集成为一体的功能件实现的。功能件是由腹板、顶板、侧面导向板、下翼缘板、竖向加劲板、横向加劲板等焊接而成的钢结构。顶板用作滑行板，侧板用作导向板，下翼缘板（π型钢）用来固定定子，腹板提供与连接件的连接面，如图1-7所示。功能件通过连接件固定在轨道梁上，承受磁浮列车荷载并将其通过连接件传递到轨道梁上。