铁路列车之所以能往前推进，主要是因为钢轨与列车的钢轮间具有黏着力 （或摩擦力），借由列车动力车头加速产生的向前牵引力克服阻力而前进；列车速度越快，车轮与钢轨间的黏着力越小，列车加速所能造成的牵引力便越小，同时速度愈快，空气阻力愈大。当列车速度超过牵引力而等于阻力时，列车的车轮便呈现空转现象，速度便无法再提高。根据前述空气阻力与附着摩擦力相互影响的物理特性，铁路工程界以数学模式推算的结果认为，传统的钢轮钢轨铁路列车的极限时速很难超过375km （实际上，这个临界速度已经被法国高速铁路试验所打破：2007年4月10日，法国阿尔斯通公司研制的V150超高速列车，以574.8km/h的速度打破了1990年5月18日创造的515.3km/h的世界纪录）。因此，要使列车速度再提高，不外乎减小列车前进的阻力，或不采用黏着力来驱动列车前进，亦即列车不与轨道或地面接触而放弃使用车轮 （见图2-21）。日本与德国分别研究、开发了磁浮列车，准备应用于城际高速运输。

图2-21　钢轮钢轨系统和磁浮系统的支承和导向

（a）钢轮钢轨系统；（b）磁浮系统

图2-22　线性电机驱动列车

磁浮 （Magnetic Levitation，简称Maglev）的理论由德国人赫尔曼·肯佩尔（Hermann Kemper）提出，1934年申请的专利，名称为无轮磁浮列车。肯佩尔提出的磁浮列车，当时就像科学幻想一般，直到1969年德国才开始研究试制，成功制造了小型磁浮列车模型，不久又在Emsland成立了磁浮列车试验场，建造了31.5km长的试验轨道。

磁浮列车的基本原理系应用磁铁同性相斥，异性相吸的特性发展而成，因此，列车悬浮的方式又分为排斥力悬浮和吸引力悬浮两种。德国的磁浮系统使用吸引式悬浮，轨道梁支撑结构呈T字形，在轨道的下方，由一个三相定子片（Stator）的线圈连接成一排，组成电机定子，并固定在轨道梁上借以推动车辆，如图2-22所示。

德国的TRANSRAPID磁浮系统意指高速列车，目前的试验车厢TR07Europa系以时速500km设计。在1989年12月于Emasland做试验运转时，曾达到435km/h的速度；1991年通过鉴定，认为磁浮列车在技术上已经成熟。1994年3月，德国议会批准了柏林至汉堡间283km的磁浮列车行驶线，两地间行驶时间为1h，发车间隔为10min，该工程应于2004年完工。由于磁浮列车技术尚不成熟，造价又高，批准的计划并没有投入实施。

日本发展的Maglev系统采用排斥力悬浮的方式，由国铁（现称为JR）在九州宫崎县建造7km的实验路线进行浮上式铁道的开发。从1977年开始，以ML 500的试验车厢在倒T形的轨道梁上试验，于1979年12月创下517km/h的纪录。1980年以后，轨道改成U形，凹陷的底槽上方和两侧各有线圈，同时使用编号MLU-001的试验车厢，其底部和两侧设置超导体磁石，电流通过线圈时产生磁场，操控磁场的互斥磁性，车厢便悬浮在轨道梁上，而利用排斥力与吸引力的交互变换拉推，使列车悬浮前进。经过多次的一车及两车成组试验后，于1982年9月2日，由编号MLU001-1及MLU001 3组成的磁浮列车在首次搭载三人的试验运行中达到262km/h的速度。当年11月即组成由MLU001-1/MLU001-2/MLU001-3连接的三车列车，进行进一步的列车运转试验。日本Maglev系统的试验工作目前已进化至MLU002型试验车的阶段，日本政府已决定建造40km长的双股轨道梁，以试验下一代车种MLU00X1，同时预定进入商业运转阶段。(www.daowen.com)

在浦东线之前，世界上曾实际运营过Maglev系统的是英国伯明翰低速磁浮列车 （已经拆除）。英国伯明翰Maglev系统是建于英国国铁伯明翰国际火车站 （Birmingham International Station）与新建完成的伯明翰国际机场航站大厦之间，全长620m。英国伯明翰Maglev系统620m长的轨道系采用预制混凝土结构，距地面约5m高，柱距5m。轨道梁断面采用T形。线路中有两个曲线地段，曲线半径约50m，线路纵坡度约15‰。Maglev的两股轨道间配置有安全走道，供紧急状况疏散乘客用，如图2-23所示。

图2-23　英国曾经使用过的Maglev构造示意

上海浦东机场与目前地铁2号线的龙阳路站之间的磁浮列车是引进德国技术建造的世界上第一条商业运营线路，全长31km，运行8min，最高时速436km （见图2 24和图2-25）。

图2-24　在上海运行的高速磁浮列车

图2-25　在上海运行的德国第八代磁浮列车

为了进一步研究德国磁浮运输系统技术商业运营的机制及可行性，我国政府原则批准建造上海至杭州的磁浮高速客运列车运营系统，以积累磁浮高速客运系统的技术和运营经验。