2024年3月12日发(作者：)

磁悬浮列车到底是利用排斥力还是吸引力使它浮起来的？

一、磁性悬浮原理

磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼肯佩尔就提出了电磁悬浮

原理，人们称之为磁悬浮之父，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。

大家知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互吸引，

反之，把相反的

一极靠近，它们

就相互吸引。托

起物体的悬浮

力，其实就是这

两种力。斥力使

物体悬浮不难

理解（图1）。吸

引力使物体悬浮是当物体向下的重力与向上电磁吸引力平衡

时，物体便处于悬浮状态（图2）。但是，利用一般的磁铁并不

能把物体稳定地浮起。要是你将两块磁铁的N极相对，你会发

现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上。所以，要把物体浮起

并不如想像般简单。

二、磁悬浮技术的应用

磁悬浮技术主要应用在运载技术上。它不仅能够用于地面运载，也可以用于海上运载，

还能用于垂直发射，美国就在试验用磁悬浮技术发射火箭。磁悬浮技术在直线驱动、低温超

导、电力电子、计算机控制与信息技术、医疗等多个领域都有极重要的价值。概括地说，它

是一种能带动众多高新技术发展的基础科学，又是一种具有极广泛前景的应用技术。

近几年，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路在各国交通运输格局中占有举足

轻重的地位。法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200千米向300千米飞速发展。20

世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速达到360千米。要使列车在如此高的

速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统已经无能为力了。所以，欧洲、日本现在正

运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力。要进一步提高速度，必须转向新的技术，这就

是超常规的列车——磁悬浮列车。

三、磁悬浮列车是什么

磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁

悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车

系统。应用准确的定义来说，磁悬浮列车

实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车

车厢托起悬浮于空中并进行导向，实现列

车与地面轨道间的无机械接触，从根本上

克服传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和

磨损等问题，只是在离轨道10mm或

100mm的高度快速“飞行”。再利用线性

电机驱动列车运行。它的时速可达到500

千米以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，并且爬坡能力强、安全舒适、不燃油、污

染少等优点。因为它采用高架方式，所以占地面积很小。

根据吸引力和排斥力的基本原理，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁

同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与

轨道上线圈形成的磁场之间所产生的斥力，使车体悬浮运行的铁路。主要是以日本为代表的

排斥式悬浮系统——EDS系统，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为100mm左右，速

度可达500千米以上。另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮

列车，它是在车体底部及两侧到转向上的顶部安装磁铁，如图3所示，在T形导轨的上方

和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持悬

空运行，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

悬浮的气隙较小，一般为10mm左右。利用磁铁异性相吸原理而设计的磁悬浮列车主要是

以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统——EMS系统。

四、磁悬浮列车发展史

磁悬浮列车是自蒸汽机车问世以来铁路技术最根本的突破。磁悬浮列车在今天看似一个

新鲜事物，其实它的理论准备已有很长的历史。

日本于1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于超导技术的迅速发展，从70年代开始

转而研究超导磁浮铁路。1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。1995年，载人磁浮

列车试验时的最高时速达到411千米。

德国对磁浮铁路的研究始于1968年（当时的联邦德国）。研究初期，常导和超导并重，

到1977年，先后分别研制出常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式试验车辆，试验时的最

高时速达到400千米。后来经过分析比较认为，超导磁浮铁路所需的技术水平太高，短期内

难以取得较大进展，遂决定以后只集中力量发展常导磁浮铁路。目前，德国在常导磁浮铁路

研究方面的技术已趋成熟。

与日本和德国相比，英国对磁浮铁路的研究起步较晚，从1973年才开始。但是，英国

则是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家。1984年4月，伯明翰机场至英特纳雄纳尔车站

之间的磁浮铁路正式通车营业。令人遗憾的是，在1995年，这趟一度是世界上惟一从事商

业运营的磁浮列车在运行了11年之后被宣布停止营业。

目前，美国正在研制地下真空磁悬浮超音速列车。这种神奇的“行星列车”设计最高时

速为2.25万千米，是音速的20多倍。它横穿美国大陆只需21分钟，而喷气式客机则需5

小时。这项计划要求首先在地下挖出隧道，铺设2根至4根直径为12米的管道，然后抽出

管道中的空气，使其接近真空状态，最后用超导方式行驶磁悬浮列车。那时距离不再是阻碍

人们团聚的因素。

经过了各国多年的试验研究以后，一般认为，短途磁悬浮运输速度一般为200千米/小

时，用于连接机场和市中心；中程磁悬浮运输速度为300千米/小时，适用于城市间的运输；

长途磁悬浮运输速度一般在300千米/小时以上，适用于远距离运输。

磁悬浮铁路从探索性的基础研究到进入实用性开发研究，经历了20多年。现在，各国

已经公认它是一种很有发展前途的交通运输工具。适用于长、短途高速运输。其主要特点是

不受气候影响、无噪音、无振动及磨损、不污染，可以能过35‰的大坡度和半径较小的曲

线，能安全、迅速地运送旅客，大大缩短旅客乘车时间，运送一名旅客消耗的能量约相当于

飞机的60%。

已经投入可行性研究的磁悬浮铁路有：美国的洛杉矶——拉斯维佳斯（450千米）、芝

加哥——米尔沃基（120千米）、加拿大的蒙特利尔——渥太华（193千米）、欧洲的法兰克

福——巴黎（515千米）、布鲁塞尔——巴塞尔（500千米）、澳大利亚的墨尔本——悉尼（810