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高温超导磁浮系统的关键问题研究

自西南交通大学在2000年底成功开发出世界首辆高温超导磁浮试验车以来，国际上有关高温超导磁浮车的研究取得了显著的进展。继我们之后，俄罗斯莫斯科航天研究所在2003年底开发出可以乘载两人的高温超导磁浮车。尽管该车没有装备驱动系统，但其高度的稳定悬浮、较大的悬浮气隙（-40cm）、简洁的轨道设计展示了人们在高温超导磁浮技术的应用开发上又取得了显著的进步。2004年中期，德国的德累斯顿固体物理研究所开发出低速高温超导磁浮车。该车采用短定异步感应电机驱动、实现了车载控制驱动一体化，展示了便捷的、个性化的超导磁浮交通系统的美好前景。尽管如此，西南交通大学的高温超导磁浮车的研究仍然在整体上处于领先地位。为了不断推进和深化高温超导磁浮车的基础研究和技术开发，西南交通大学超导研究开发中心将在近期开展以下几个方面研究，为其工程化奠定基础：1）超导磁浮车的岔道技术研究高温超导磁浮车要走向应用，岔道技术是关键技术之一。由于高温超导车将主要用于高速交通，安全、高效的岔道和转轨技术不仅显得尤为重要，并有着高温超导磁浮系统的独特性。我们将采用水磁、电磁相结合的方法，探索和开发出新型的、经济的、高效率的高温超导磁浮车的岔道技术。2）高温超导磁浮车的导向纠偏技术高温超导磁浮车与常民电磁悬浮车的一大区别是高温超导磁浮车具有自稳定和自导向性，从而有可能省略复杂的控制系统。然而，在某些运行条件下，磁浮车的导向一旦出现偏离自稳定的范围，将产生严重后果。开发出适合高温超导磁浮车的导向纠偏技术,实现高温超导磁浮车工程应用的重要技术。3) 导磁浮系统动力学在过去的三年多时间里，高温超导磁浮车在低速下的稳定运行已经得到了充分的检验。然而，在高速和超高速状态下的运行稳定性却缺乏充分的理论基础和实验依据。为此，我们将采用理论研究和实验模拟相结合的方法，研究高温超导磁浮系统在高速运动和强冲击下动力学稳定性，为开展高温超导磁浮车的中试试验提供理论和技术指导。4) 导磁浮系统中超导材料的电磁动力学特性高温超导磁浮车的性能主要取决于高温超导大块材料的性能，提高超导材料的性能是提高高温超导磁浮车的安全性、降低制造和运行成本、提高其效能最为关键的问是。此外，研究在高速运动、高强度冲击下高温超导磁浮系统中超导材料的电磁稳定性也是实现其工程化的关键头号是。在改善材料性能的同时，我们将研究高温超导磁浮材料的交流损耗、钉扎稳定性和热稳定性，为高温超导磁浮车的工程设计提供可靠依据。

西南交通大学 2021-04-13