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高溫超導磁浮系統的關鍵問題研究

自西南交通大學在2000年底成功開發出世界首輛高溫超導磁浮試驗車以來，國際上有關高溫超導磁浮車的研究取得了顯著的進展。繼我們之后，俄羅斯莫斯科航天研究所在2003年底開發出可以乘載兩人的高溫超導磁浮車。盡管該車沒有裝備驅動系統，但其高度的穩定懸浮、較大的懸浮氣隙（-40cm）、簡潔的軌道設計展示了人們在高溫超導磁浮技術的應用開發上又取得了顯著的進步。2004年中期，德國的德累斯頓固體物理研究所開發出低速高溫超導磁浮車。該車采用短定異步感應電機驅動、實現了車載控制驅動一體化，展示了便捷的、個性化的超導磁浮交通系統的美好前景。盡管如此，西南交通大學的高溫超導磁浮車的研究仍然在整體上處于領先地位。為了不斷推進和深化高溫超導磁浮車的基礎研究和技術開發，西南交通大學超導研究開發中心將在近期開展以下幾個方面研究，為其工程化奠定基礎：1）超導磁浮車的岔道技術研究高溫超導磁浮車要走向應用，岔道技術是關鍵技術之一。由于高溫超導車將主要用于高速交通，安全、高效的岔道和轉軌技術不僅顯得尤為重要，并有著高溫超導磁浮系統的獨特性。我們將采用水磁、電磁相結合的方法，探索和開發出新型的、經濟的、高效率的高溫超導磁浮車的岔道技術。2）高溫超導磁浮車的導向糾偏技術高溫超導磁浮車與常民電磁懸浮車的一大區別是高溫超導磁浮車具有自穩定和自導向性，從而有可能省略復雜的控制系統。然而，在某些運行條件下，磁浮車的導向一旦出現偏離自穩定的范圍，將產生嚴重后果。開發出適合高溫超導磁浮車的導向糾偏技術,實現高溫超導磁浮車工程應用的重要技術。3) 導磁浮系統動力學在過去的三年多時間里，高溫超導磁浮車在低速下的穩定運行已經得到了充分的檢驗。然而，在高速和超高速狀態下的運行穩定性卻缺乏充分的理論基礎和實驗依據。為此，我們將采用理論研究和實驗模擬相結合的方法，研究高溫超導磁浮系統在高速運動和強沖擊下動力學穩定性，為開展高溫超導磁浮車的中試試驗提供理論和技術指導。4) 導磁浮系統中超導材料的電磁動力學特性高溫超導磁浮車的性能主要取決于高溫超導大塊材料的性能，提高超導材料的性能是提高高溫超導磁浮車的安全性、降低制造和運行成本、提高其效能最為關鍵的問是。此外，研究在高速運動、高強度沖擊下高溫超導磁浮系統中超導材料的電磁穩定性也是實現其工程化的關鍵頭號是。在改善材料性能的同時，我們將研究高溫超導磁浮材料的交流損耗、釘扎穩定性和熱穩定性，為高溫超導磁浮車的工程設計提供可靠依據。

西南交通大學 2021-04-13

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