普通列车行驶时,车轮与钢轨是紧紧贴在一起的,当列车高速行驶时,车轮与钢轨的阻力就大大增加。据科学家计算,依靠动力牵引,车轮与钢轨接触的普通轮轨列车,最大时速为380 公里左右,如果考虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素,实际速度不可能达到最大时速。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,必须转向磁悬浮技术。
稍有物理知识的人都知道:把两块磁铁相同的一极靠近,它们就相互排斥,反之,把相反的一极靠近,它们就互相吸引。托起磁悬浮列车的,那似乎神秘的悬浮之力,其实就是这两种吸引力与排斥力。这种列车悬浮在轨道上方,和轨道之间没有直接接触,运行阻力大大减小,因此磁悬浮列车的最大时速可以达到500公里。
根据吸引力和排斥力的基本原理,国际上磁悬浮列车有两个发展方向。一个是以德国为代表的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;另一个一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统--EDS 系统,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。这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的,都在把各自的技术推向实用化阶段。估计到下一个世纪,这两种技术路线将依然并存。
北京大学张承福教授认为,比较而言,日本的排斥式系统比较有利。它在物理上的原理比较简单,悬浮稳定,车轮与钢轨之间的距离保持在10厘米左右,对钢轨的要求不那么严格;由于对控制系统的要求较低,所以能耗也少。而吸引式的悬浮系统只能把车轮与钢轨保持在3-4厘米左右,这就需要有一个良好的控制系统,能耗自然就多;而且它对钢轨的要求也很高,遇上轨道上有冰雪,或高低不平的路段就影响运行。
磁悬浮列车今天看似乎还是一个新鲜事物,其实它的理论准备有很长的历史。1929年德国人首先提出了磁悬浮理论,在相当长的时期内,他们就一直计划搞一条磁悬浮铁路。日本人1972年开始尝试EDS系统,但这个原理早在1966年就由美国人提出来了。这套技术的理论背景与当时的超导技术发展紧密相关。因为六、七十年代,是世界超导应用研究的鼎盛时期,利用超导原理,解决一些应用难题是那时的热点。为了使理论设想变成现实,日本人尝试了20年。
中国于1876年修建了第一条铁路,日本于1872年修建第一条铁路,两国只相差4年。但日本修建第一条高速铁路的时间是1964年,1982年,日本就开通了第一条超导磁悬浮实验线,而到目前为止,我国还只有一条时速才170公里的广深准高速铁路,至于磁悬浮列车,还只存在于少数工程师的大脑中。
我国落后的铁路设施,






