电动悬浮列车及车载超导磁体研究综述

电动悬浮列车具有速度高、悬浮间隙大、安全系数高等优点,在超高速磁悬浮列车领域具有十分光明的应用前景.车载超导磁体是超导电动悬浮列车的核心组成部分之一,其服役可靠性是列车安全运行的重要基础.本文系统地阐述国内外电动悬浮列车的发展历史及现状,针对国内外电动悬浮系统中车载超导磁体的结构和技术方案进行对比和总结.高温超导磁体技术已经成为超导电动悬浮领域的重要发展方向,在列车行驶过程中车载超导磁体系统的热稳定性和振动稳定性是影响其可靠服役的重要因素.高温超导磁体闭环运行技术、轻量小型化低温系统结构设计、高强度低漏热支撑结构设计等将是未来超导电动悬浮系统中车载超导磁体需要重点研究和解决的关键技术难题.

磁悬浮列车超导磁体电磁激振试验台设计

梳理了轮轨列车、电磁悬浮列车、超导钉扎悬浮列车与超导电动悬浮列车台架试验台的研究进展,分析了超导电动悬浮列车推进线圈与悬浮线圈在超导线圈侧产生的空间磁场分布,提出了超导磁体电磁激振试验台的总体方案;介绍了电磁激振试验台核心组成子系统激磁模组和变流系统,提出了变流系统的多频复合电流闭环控制策略;仿真对比了超导磁体在线上运行和电磁激振线下模拟2种工况下的背景空间磁场、电磁载荷与振动加速度响应。研究结果表明:推进线圈和悬浮线圈主要空间谐波磁场阶次分别为2次和5次,对应引起超导线圈产生3倍频和6倍频电磁力波动;通流控制策略可实现二十四相激磁模组直流、3倍频和6倍频电流的控制;电磁激振试验台获取的主要电磁载荷与真实运行情况比较吻合,其中稳态推进力误差不大于3.4%,稳态悬浮力误差不大于8.0%,主要的3倍频与6倍频转矩误差分别不大于6.5%、8.5%;超导磁体各测点加速度响应的线上运行值及线下模拟值趋势与幅值基本吻合。可见,该试验台能够很好地复现实际运行环境下车载超导磁体的背景磁场、电磁载荷与加速度响应,总体方案的有效性得到验证。