磁悬浮列车的发展史
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。它的时速可达到500千米以上，是当今世界上最快的地面客运交通工具。磁悬浮列车具有速度快、爬坡能力强、耗能低、运行时噪声小、安全舒适、不燃油、污染少等优点。它采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声，实现了与地面无接触、无燃料的快速飞行。
磁悬浮列车被认为是自大约200年前蒸汽机车问世以来铁路技术最根本的突破。
我们都知道，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，它们就相互吸引。托起磁悬浮列车的，似乎是神秘的悬浮之力，其实就是这两种吸引力与排斥力。准确地说，磁悬浮就是依靠电磁吸力或电动斥力将列车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，再利用线性电机驱动列车运行。虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，因此从根本上克服了传统列车轮轨黏着限制、机械噪声和磨损等问题，所以被人们看做是一种理想的陆上交通工具。
磁悬浮列车在今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备已有很长的历史。
磁悬浮技术的研究源于德国。1922年，德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代以后，世界工业化国家经济实力不断加强，为了提高交通运输能力，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家开始进行磁悬浮运输系统的开发。美国和苏联分别在七八十年代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，均取得了令世人瞩目的进展，它们也代表了磁悬浮列车的两个发展方向。
日本对磁悬浮列车的研究主要依据排斥力原理。日本于1962年开始研究常导磁浮铁路，从70年代初开始转而研究超导磁浮铁路。1972年首次成功进行了2.2吨重的超导磁浮列车试验，速度达到每小时50千米。1977年12月在宫崎磁浮铁路试验线上，最高时速达到了204千米，1979年12月又进一步提高到517千米。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。1990年着手建设山梨县磁悬浮铁路试验线，首期18.4千米长的试验线已于1996年全部建设完成。1997年12月，在山梨县的试验线上创造出每小时550千米的世界最高记录。
德国对磁浮铁路的研究主要依据吸引力原理。1968年，德国着手进行研究，当时常导和超导并重。到1977年，先后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，以后只集中力量发展常导磁浮铁路。1978年，决定在埃姆斯兰德修建全长31.5千米的试验线，并于1980年开工兴建，1982年开始进行不载人试验。列车的最高试验速度在1983年底达到每小时300千米，1984年进一步增至400千米。目前，德国在常导磁浮铁路研究方面的技术已日趋成熟。
英国是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家之一。1984年4月，伯明翰机场至英特纳雄纳尔车站之间一条600米长的磁浮铁路正式通车营业。旅客乘坐磁浮列车从伯明翰机场到英特纳雄纳尔火车站仅需90秒钟。不过，在1995年，这趟一度是世界上唯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运，其运送旅客的任务由机场班车所取代。
目前，德国和日本的磁悬浮技术较为成熟，而且都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。估计在以后的一段时期，这两种技术路线将依然并存。
磁悬浮技术
磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。
先来看悬浮系统。目前，悬浮系统的设计可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）是和电力悬浮系统（EDS）。
电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以处于悬浮状态。
电力悬浮系统（EDS）是将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。不过，因为EDS在机车速度低于大约40千米／小时无法保证悬浮，机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。
超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小、功率强大的电磁铁。
我们再来看推进系统。推进系统可以分为两种。“长固定片”推进系统使用缠绕在导轨上的线性电动机作为高速磁悬浮列车的动力部分，这种系统成本昂贵。另一种是“短固定片”推进系统，它使用缠绕在被动的轨道上的线性感应电动机。它的成本比较低，但是由于自身过于沉重而减少了列车的有效负载能力，列车盈利能力降低了。如何改进磁悬浮列车的推进系统，将是日德下一步技术竞争的一个重要方面。
最后来看导向系统。导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。
新型 （1）日本的线性电动机列车
日本的线性电动机列车就是一般意义上的磁悬浮列车，日本准备将之运用在第二条新干线上，计划时速5013千米。
线性电动机列车运行时，底部为铝板的列车利用电磁原理“浮”在由线圈组成的“轨道”上前进。列车底部的铝板相当于普通电动机中的“转子”，轨道形的线圈相当于电动机中的“定子”，通电时普通电机的转子在定子的电磁作用下产生旋转，这种相当于把普通电机放大到无限大的“线性发动机”，形成了列车直线前进的动力。这种线性电动机列车的起动、加速、减速和刹车、停车都由控制中心统一集中操纵，非常灵活方便，列车上只有在紧急情下况使用的操纵控制装置。为了保证安全，避免干扰，“铁路线”大部分都在地下隧道里，地面部分也用透明塑料制成的粗大“管道”全部包围起来，因此这种线性电动列车也被称为“管道列车”。
（2）磁悬浮飞机
一种比普通磁悬浮列车速度更快的新型美式磁悬浮飞机，正在我国四川成都筹建，有望于2004年下线。
磁悬浮飞机不是通常意义上的飞机，它与磁悬浮列车一样也是在轨道上运行。该技术由美国引进，研究成果已经比较成熟。磁悬浮飞机有三大特点：飞机在运行中离开轨道比悬浮列车更高，距离有8-15厘米，如同在轨道上飞行；二是时速非常高，可达550千米；三是具有许多飞机的特点，如列车两侧有“牙翼”，像是飞机翅膀，尾部还有起平衡作用的“尾翼”，其自动控制系统、方向舵、车厢、卫星定位系统等设备都是按飞机的标准设计的，具有无噪声、无污染、速度快、节约能源等特点。
（3）行星列车
美国麻省理工学院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，是音速的二十几倍。它横穿美国大陆只需21分钟，而喷气式飞机还需要5个小时。
这项计划要求首先在地下挖出隧道，铺设2-4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，最后再用超导磁悬浮列车。行星列车将完全走直线。因为一旦弯曲，就会产生离心力。这项工程估计耗资1000亿美元。建造的代价虽然很昂贵，但一旦建成，则获利可观。因为在极低温的超导状态下，电力几乎没有损耗，在列车减速时的剩余电力也可以得到还原利用，因此行驶所需的能量只是飞机的2％-3％。况且它不会产生噪声、废气和超音速飞机带来的冲击波，也不会破坏地上的环境。倘若再利用这些隧道铺设油、气、水管道，铺设煤炭等物资输送管和光纤通信电缆或通过隧道实现超导输电的话，更是一举多得了。
（4）真空隧道列车
日本正在设想超高速运输的“新新干线”，时速可以赶上飞机。这种超高速运输类似于上文的行星列车，以直线运输为条件，极力避免弯道，而且一定要设在地下。挖掘隧道是在地下1000米处进行，在岩石坚硬地带准备使用原子能掘进机。在隧道中，每隔100米安置一台大型真空泵，使隧道的真空度达到0.01毫巴。这样的结果，从理论上讲，磁悬浮式线性马达列车完全可以达到音速的10倍左右。这条“新新干线”将建成线路总长度为7万千米、遍及全世界的真空隧道磁悬浮式线性马达超特快交通运输线。届时，从东京到莫斯科约需两个半小时。
在隧道中行驶的磁悬浮式特快列车的车身是用重量轻、强度大的钛纤维制成，窗户采用钢化玻璃并与外界隔离，以保持其气密性。通过粗大的管路使车身与外边的展台相连，并依靠中央控制系统进行集中管理。到终点站下车的乘客再换乘地区性的线路，一路欣赏着沿途的风景，不知不觉就到达了目的地。
