磁浮列車
磁浮列車（Maglev），又稱磁懸浮列車，是一種基于磁力原理的軌道交通系統，在傳統輪軌交通系統的基礎上去除或削弱了輪軌系統的作用。磁懸浮列車使用電磁、超導或永久磁力，根據磁極而定“同性相吸、異性相斥”原理，克服列車的重力和導向力，使列車與軌道達到平衡狀態，幾乎沒有明顯的機械接觸（某些類型的磁懸浮列車在供電弓軌或導向輪上可能會有輕微的機械接觸）同時，磁懸浮列車一般采用直線電機驅動。
磁懸浮列車的工作原理是列車通過磁力懸浮在軌道上，同時受到電磁力或磁力的驅動。磁懸浮列車與軌道之間的懸浮和驅動主要依靠磁力的相互作用，沒有實際的物理接觸。這種非接觸式懸浮和驅動方式使磁懸浮列車具有更低的摩擦和阻力，從而實現高速行駛、平穩高效的運行。
磁懸浮交通系統的歷史可以追溯到20世紀初。1907年，美國的史密斯提出了歷史上第一個磁懸浮交通系統的概念。1912年，美國的巴切萊特獲得了一份關于'懸浮傳輸裝置'該專利為磁懸浮技術的發展奠定了基礎。
德國是磁懸浮技術研究的先驅，在磁懸浮列車發展史上創造了許多重要的里程碑。1922年，德國赫爾曼·肯佩爾（Herman Kemper）最早提出了電磁懸浮的原理，并于1934年獲得了世界上第一個磁懸浮技術領域的專利。此后，德國在磁懸浮技術的研究和應用方面取得了顯著進展。
自1970年以來，德國、日本、英國、加拿大、美國、前蘇聯和中國等國家先后啟動了磁懸浮軌道交通技術的研發。這些國家在磁懸浮技術的開發和實際應用上投入了大量的資源和精力。
磁懸浮列車技術的發展為城市交通和高速鐵路運輸提供了新的選擇。磁懸浮列車速度很快、噪音低、能耗低、同時具有良好的加速和制動性能。這使得磁懸浮列車成為未來城市交通和高速鐵路發展的重要方向之一。
工作原理
懸浮
懸浮是磁懸浮列車的核心原理，通過磁力實現列車與軌道之間的非接觸懸浮。電磁懸浮控制系統是磁懸浮列車的核心技術之一，其控制性能是磁懸浮列車安全穩定運行的關鍵。通常使用電磁懸浮（Electromagnetic upenion, EM）或電動感應懸浮（Electric upenion, ED）技術。
EM系統利用電磁鐵產生的吸引力或排斥力將列車懸浮在軌道上，并采用由懸浮電磁鐵和長定子軌道組成的直線同步電機進行驅動，通過調節電磁鐵的電流來控制懸浮高度。ED系統利用變化的磁場在導體中產生感應電流，并產生一個與軌道上的磁場相互作用的力來實現列車的懸浮。
超導磁懸浮列車系統利用超導磁體和鋁環線圈實現車體懸浮，其中超導磁體產生的磁場與軌道上的鋁環線圈相互作用產生排斥力，使車體懸浮并保持穩定的間隙。超導體具有極低的電阻，可以產生大電流，并實現高飛行高度（通常在100毫米左右）當車廂向下移動時，感應電流增加，排斥力增強，使車輛返回原位，并保持間隙的穩定性。
靜止時，車輛僅在達到一定速度時由車輪支撐（一般100公里左右/小時）當列車懸浮時，可以產生足夠強的反磁場。超導磁懸浮列車的速度可以超過500公里/小時。
導向
磁懸浮列車需要保持在軌道中心，以確保穩定運行并避免跑偏。磁懸浮導向系統通過調節磁力使列車保持在軌道中心。通過在列車和軌道之間放置導向磁體或導向電磁體來實現普通導向系統。
磁懸浮列車的導向系統依賴于導向電磁鐵提供的側向力。安裝在列車底部的導向電磁鐵，通過與鐵磁軌道的相互作用，保證車輛與導軌之間的間隙相等。當列車偏離軌道時，通過調節導向電磁鐵的電流來調整橫向間隙，從而達到導向的目的。導向電磁鐵的作用是使列車保持在穩定的軌道位置，防止偏離或發生事故。它是保證列車在高速行駛時具有良好穩定性和安全性的導向系統的重要組成部分。
推進
磁懸浮列車需要一種推進力來驅動列車沿軌道行駛。常見的推進方式是使用直線電機（Linear motor）直線電機沿軌道布置，通過產生變化的電磁場與列車上的電機相互作用產生推進力。
磁懸浮列車的驅動系統利用直線電機的原理驅動列車行駛。通過在車輛底部安裝電磁線圈和地面軌道內部的移動磁場繞組，產生的磁場與轉子相互作用，從而推動列車直線移動。這種駕駛模式有兩種類型：長定子短轉子同步直線電機驅動和長轉子短定子異步直線電機驅動。在同步驅動中，電磁線圈作為定子繞組，通過電磁感應產生的磁場驅動轉子旋轉，進而驅動列車運行。這種駕駛模式適合高速運行，因為地面直接向固定軌道供電。
在另一種異步驅動模式下，定子線圈安裝在車輛底部，轉子線圈安裝在軌道上。受電弓向定子繞組供電，產生的磁場與轉子相互作用，推動列車運行。由于受電弓的速度限制，這種驅動模式適合低速運行。
動能管理
磁懸浮列車在高速行駛過程中會產生大量動能，需要對其進行有效管理和利用。制動系統用于控制列車速度和回收制動能量。一種常見的制動方法是利用電磁感應原理將動能轉化為電能并反饋給電網。
系統組成
能源系統
（Power upply power upply ytem）
磁懸浮列車又稱直線電機列車，是利用直線電機的原理驅動的。如果把一個普通的圓柱形電機剖開展開成一個平面，就可以得到直線電機的結構。電機的定子繞組延伸到類似于鋪設在地面上的軌道和軌枕，列車底部裝有鋁板以起到轉子的作用。當軌道上的繞組通電時，列車就會受到電磁力的作用。
磁懸浮軌道系統就是一個應用“同性相斥、異性相吸”的電磁原理、依靠電磁力使汽車懸浮和行走的軌道交通方式有兩種正常導向和超導。常導磁懸浮列車由感應直線電機驅動，運行速度低。這個電磁力可以分解成兩個分量，垂直于軌道方向和水平于軌道方向。垂直分量使列車漂浮，實現懸浮狀態；水平分力是列車前進的驅動力，推動列車在軌道上高速滑行。這種基于直線電機工作原理的列車就是我們所說的磁懸浮列車。
在直線電機的驅動下，磁懸浮列車實現了非接觸式懸浮和驅動，因此具有更低的摩擦和阻力。這使得磁懸浮列車能夠高速行駛、平穩、高效的方式運行。
懸浮系統
（upenion ytem）
磁懸浮列車通過磁力將列車懸浮在軌道上，不使用傳統的輪軌系統。有兩種主要的懸掛技術：電磁懸浮系統（EM）和電動懸浮系統（ED）EM系統通過在列車和軌道之間產生電磁力來實現懸浮。ED系統利用軌道上的磁場和列車上的導電材料之間的相互作用來實現懸浮。
推進系統
（Propulion ytem）
磁懸浮列車需要一個推進機構來使列車前進。EM系統的一種常用方法是在列車上安裝直線電機，并通過電流在直線電機中產生磁場，從而推動列車前進。ED系統需要其他技術來提供推進力，例如在軌道上安裝帶有推進線圈的線性馬達。
控制與安全系統
（Control and ecurity ytem）
因為磁懸浮列車實際上是在“貼地飛行”所以你需要投球、側傾和偏航得到穩定控制。為了實現穩定性，磁懸浮系統使用動態磁場進行穩定性控制。EM系統通過連續測量列車與軌道之間的間隙距離并相應調整電磁鐵的電流來實現主動穩定控制。ED系統利用變化的磁場產生感應電流，從而實現被動穩定控制。
導向系統
（Guide ytem）
磁懸浮列車需要一個導向系統來保持列車在正確的軌道上運行。常見的引導系統是使用氣流系統，也稱為空氣通量系統。常導式高速磁浮列車實現了牽引與懸浮一體化，采用長定子直線同步電機作為驅動系統，通過導向電磁鐵與感應板之間的電磁感應實現導向功能。
關鍵技術
電磁力懸浮（EM）
電磁懸浮技術利用軌道上的電磁場與列車上的導體之間的相互作用實現懸浮和導向。火車產生的磁場 自身的電流與軌道上的磁場相互作用，實現懸浮和穩定導向。EM技術的磁場強度低，可以實現每小時的高速度，并且成本相對較低。高速磁懸浮列車主要依靠電磁力懸浮，車輛由直線電機驅動。與傳統的輪軌接觸列車相比，磁懸浮列車在運行中消耗電力、振動、噪聲具有明顯的優勢，因此被認為是未來軌道交通的發展趨勢。
電動力懸浮（ED）
電動懸浮技術利用列車上的電動力產生磁場，磁場與軌道上的永磁體相互作用實現懸浮和導向。通過將電能轉化為機械動能，列車產生的磁場與軌道上的磁場相互作用，實現懸浮和推進。ED技術具有更高的磁場強度，可以實現更高的速度和更大的負載能力。磁懸浮列車的超導電磁鐵與軌道線圈形成的磁場之間可能存在排斥力，磁鐵安裝在磁懸浮列車車體的底部和兩側反向轉向的頂部.
永磁性
永磁體ED技術使用永磁體而不是傳統的電磁體來產生軌道中的磁場。列車上的列車員與軌道上的永磁體相互作用，實現懸浮和導向。這項技術不需要外部電源，具有故障安全保護系統，并且可以產生足夠的磁場以使列車低速懸浮。然而，當停車時，仍然需要車輪或一段軌道來繼續運動。
這些關鍵技術的不同應用使磁懸浮列車具有不同的特點和應用范圍。EM技術適用于中低速磁懸浮列車，具有磁場強度低成本相對較低的特點。ED技術適用于高速磁懸浮列車，具有高磁場強度和大負載能力。永磁ED技術是一種新型懸浮技術，具有故障安全和無需外部電源的特點。
主要分類
電磁懸浮列車
（Electromagnetic upenion, EM）
電磁懸浮（EM）t型磁浮列車是常見的軌道交通應用，包括德國的TR系列高速磁浮列車、日本HT系列中低速磁懸浮列車、中國的高速和低速磁懸浮列車以及韓國的低速磁懸浮列車。高速磁懸浮列車通常以每小時400多公里的速度行駛/小時運行，而中低速磁浮列車的時速一般為120公里/小時以下。
EM型磁浮列車依靠懸浮電磁鐵與軌道之間的吸引力，使列車與軌道之間的間隙保持在8~10 mm左右，從而實現無接觸運行。經過幾十年的發展，德國 美國的磁懸浮列車是由MBB原型車改裝而成的、TR04原型機已逐步發展為TR08和TR09商用原型機，運行速度從100公里/增加到每小時500公里/數小時后，TR系列常導高速磁浮列車系統形成。與此同時，為了解決城市和郊區之間的短途客運問題，日本在開發高速磁懸浮列車的同時開發了HT-01至HT-05磁懸浮列車，其最高運行速度可達100公里/小時，HT系列常導中低速磁懸浮列車系統就形成了。
從1985年開始，韓國開始自主研發磁懸浮列車技術，參與機構包括韓國機械材料協會、韓國現代汽車公司、大宇韓國大宇和韓國鐵路公司ROTEM。他們已經成功開發了HML磁懸浮列車、UTM磁懸浮列車和MLV磁懸浮列車屬于EM中低速磁懸浮列車。
中國 美國在磁懸浮軌道交通領域的研究工作起步較晚，始于20世紀80年代末，但發展迅速。西南交通大學、國防科技大學、中國科學院電工研究所和中國鐵道科學研究院聯合攻關，先后研制CM03型實驗樣車、CM03A型工程樣機和CM運行速度110km的實用工程樣機/小時，形成了具有自主知識產權CM串聯常導中低速磁懸浮列車系統。
除了德國、日本、韓國和中國，其他國家如英國、加拿大、美國和前蘇聯在20世紀中葉開始研究EM磁懸浮列車技術。然而，截至目前，中國引進德國磁懸浮技術并于2002年底建成上海磁浮線，這仍是世界上唯一的EM高速磁懸浮線路。目前，全球仍在運營的EM中低速磁懸浮線路有四條，其中包括中國的長沙磁懸浮線路（最高跑步速度為100公里/小時，計劃2021年7月加速至140公里/小時）中國北京1地鐵線（最大運行速度80km/小時）日本名古屋磁懸浮線路（最高跑步速度為100公里/小時）和韓國仁川國際機場線（最高運行速度為110km/小時）
電感應懸浮列車
（Electric upenion, ED）
電感應懸浮列車是一種利用變化的磁場在導體中產生感應電流，從而在軌道上產生與磁場相互作用的力來實現懸浮的系統。 ED系統利用感應電流產生的力將列車懸浮在軌道上，從而實現非接觸式懸浮。一些磁懸浮列車系統采用了ED技術，如德國的Tranrapid磁懸浮列車系統。超導電動磁懸浮列車是一種采用ED的車輛（Electro-Dynamic upenion）采用磁懸浮技術的列車系統具有較大的懸浮間隙（約100毫米）懸浮和制導系統采用被動控制方式。ED磁懸浮列車主要包括C-ED磁懸浮列車和PM-兩種類型的ED磁懸浮列車：
C-ED磁懸浮列車
1962年，日本開始研究C-ED磁懸浮技術，并成功開發了ML100磁懸浮原理車，該車已由人以每小時60公里的速度進行了測試/小時。隨后，1979年，日本鐵道開發出ML500R磁懸浮試驗車，在宮崎試驗線上進行試驗，空載時速達到517公里/小時，創造了當時的世界紀錄。
磁浮列車然后，在1980年，日本鐵路用U型軌道取代了宮崎試驗線的T型軌道，并開發了MLU001磁懸浮原型車（進行了載人試驗，時速達到了400公里/小時）以及MLU002N磁懸浮原型機（進行空載試驗，時速達到431公里/小時）1997年，他們開發了準商用磁懸浮列車的MLX01原型，并在山梨磁懸浮線路上進行載人試驗，最高載人試驗速度達到每小時531公里/小時，并在1999年實現了每小時1003公里的速度/小時的會車實驗。
在2003年，改進的MLX01-901輛樣車進行了載人實驗，時速581公里/小時，時速為1026公里/長達一小時的會議實驗再次創造了新的世界紀錄。2012年，日本東海鐵路公司公布了基于MLX01原型車開發的L0系列原型車，并計劃將其應用于中央新干線的商業運營。2015年，山梨磁懸浮線路進行了載人試驗，時速為590公里/小時，并進行了白老鼠測試，速度達到了每小時603公里/小時。
此外，2014年，日本政府宣布計劃在2027年建設一條從東京到名古屋的商業磁懸浮線路，計劃時速為505公里/小時。此外，隨著高溫超導材料的發現和液氮制冷技術的快速發展，日本在2000年前后將山梨磁懸浮線上的車載低溫超導磁線圈更換為高溫超導Bi線圈，并進行了實驗測試，時速達到553公里/小時。不過，最終中央新干線的商用磁懸浮線路并沒有采用高溫超導雙串聯線圈磁鐵方案。
PM-ED磁懸浮列車
PM-ED磁懸浮在軌道交通領域的典型應用有磁平面磁懸浮（又稱磁懸浮飛機）和Induc-軌道磁懸浮。磁懸浮飛機是一種創新的永磁電動高速軌道交通系統，不是傳統意義上的飛機。
1960年，美國科學家鮑威爾和丹比提出了永磁電動磁懸浮列車的方案。后來麻省理工學院（MIT）基于這種方案，提出了磁平面的概念通過使用新型永磁材料制造車載磁體并優化其設計，我們致力于在城市內部和城市之間實現簡約、高效、低成本高穩定性磁懸浮交通系統。
20世紀70年代，美國科學部根據麻省理工學院的Magplane原理建造了一個比例為13，336，025的模型，并在100米長的軌道上進行了數百次實驗和測試。根據美國交通部的要求，他們對800公里的路段進行了工程設計和成本分析。工程設計于1995年被采用，并進行進一步的研究和分析，以在大型運輸系統中進行測試。
2002年，美國商業合作銀行集團與成都四家公司合資成立了成都梅妃磁懸浮飛機有限公司，計劃投資8億美元建設磁懸浮飛機生產基地和運營線路。然而，盡管磁懸浮飛機的概念已經提出了一段時間，但世界上仍然沒有商業磁懸浮飛機線路。
高溫超導磁懸浮列車
1997年，中德合作研制出高溫超導磁懸浮模型車，重20kg，磁懸浮高度7mm，軌道直徑3。5m。2000年底，西南交通大學的王研制成功世界 中國第一輛載人高溫超導磁懸浮試驗車“世紀號”，可搭載4名乘客，磁懸浮力為6350牛，磁懸浮高度大于20毫米，軌道長度為15。5m。2004年，德國IFW研究所成功開發了高溫超導磁懸浮試驗車“upertranitor”，最大載重350公斤，直線軌道長7米。
2011年，德國IFW研究所改進并完成了第二代高溫超導磁懸浮環形實驗線“tep up”，可載兩人，環形軌道長80米，速度可達20公里/最大加速度1米/2。1998年，巴西里約熱內盧聯邦大學開始從事高溫超導磁懸浮研究，并于2014年建成了一條200米長的磁懸浮列車“Maglev cobra”高溫超導磁懸浮試驗線可搭載24人，車體采用輕質纖維材料以減輕重量。西南交通大學研究團隊在“世紀號”在深入研究的基礎上，2014年將真空管道技術與高溫超導磁懸浮技術相結合，研制出新一代高溫超導磁懸浮環形試驗線和真空環形軌道高溫超導磁懸浮實驗系統“uper-Maglev”該系統采用哈爾巴赫永磁軌道，全長45米，最高時速50公里/h。
2015年，西南交通大學研制成功壁掛式高溫超導真空管道磁懸浮系統，空載速度82。5km/h。2021年1月，西南交通大學公布了中國自主研發的設計方案、世界與政治中國首輛高溫超導高速磁浮工程化樣車及其試驗線制造完成，設計時速620公里/h。另外，意大利、俄羅斯等國家也開發了自己的高溫超導磁懸浮系統。
PM-EM型磁懸浮
PM-常導磁懸浮在軌道交通領域的典型應用是美國M3磁懸浮列車。M3磁懸浮列車系統是美國MagneMotion公司在Magplane技術的基礎上開發的，它綜合考慮了TR系列和HT系列磁懸浮列車的優點。系統采用中低速長定子直線同步驅動、具有永磁懸浮和導向的單磁懸浮結構旨在實現高效率、高靈活性和低成本的城市快速交通。這列火車可以坐兩節車廂、以六輛或更多車輛為一組運行，它可以直接到達目的地或換乘，具有高度靈活性和全自動控制。
自2003年以來，MagneMotion一直與美國聯邦運輸管理局合作，以驗證其專利技術的可行性。隨后，MagneMotion公司提出了M3磁懸浮系統的詳細初步方案，并在實驗室建造了小型原理車和試驗線。2008年，MagneMotion宣布，它從聯邦運輸管理局獲得了約630萬美元，用于開發每小時100英里的速度/小時城市磁懸浮交通系統。M3全尺寸系統已經在馬薩諸塞州丹弗斯克萊斯特12米長的室內跑道和奧多米尼安大學78米長的室外跑道上進行了測試。雖然有一張南京M3磁懸浮系統的照片文獻中的實驗原型車和試驗線，其他文獻和報道均未提及相關內容。
此外，中國科學院電工研究所、國防科技大學、西南交通大學等國內高校和科研院所也在PM-對EM磁懸浮進行了深入研究，并完成了模型車開發和測試等重要工作。
暗軌/懸浮軌道永磁補償磁懸浮列車
暗軌/懸浮軌道永磁補償磁懸浮是我國具有自主知識產權的創新技術。它不 它不完全符合傳統的磁懸浮列車，因為它沒有t完全實現無機械接觸，而是依靠永磁補償磁懸浮技術提供主要的磁懸浮力和導向力，并使用機械導向輪提供輔助的磁懸浮力和導向力。
2004年8月，由中國大連市科學技術局主辦“永磁補償磁懸浮技術鑒定會”這項技術是在網站上發現的。經過進一步的研究和實驗，有望用于城市和城際區域交通，建議通過建設實驗線來驗證相關技術。
2004年10月，中國 中國首臺具有完全自主知識產權的隱藏軌道磁懸浮列車樣機“中華01號”已在大連磁谷科技學院成功運營，軌道長度56m，車長、這輛汽車的寬度和高度分別為10。3m、3。12m和2。86m，設計時速110km/h，單車載客人數32人，成本不到1億元/km。
2005年5月，大連磁谷科技研究院研制成功“中華06號”輕型懸浮軌道磁懸浮技術驗證原型車，軌道長度為70米，車輛長度、這輛車的寬度和高度分別為9。6m、1。65m和1。87米，設計時速可達400公里/h，每輛自行車載客人數為10人。中華06號”輕軌磁懸浮結構受力簡單、材料消耗少，磁懸浮軌道和車體重量減輕，方便高速運行，有效降低磁懸浮車輛的運營成本，建造成本約為0。8億元/Km僅為TR系列磁浮成本的30%。