科技圈目前流行三大类磁悬浮，包括常见于科教博览的超导磁悬浮（西南交通大学主导）、上海长沙北京运营中的电磁磁悬浮（国防科技大学主导）和爆款产品磁悬浮地球仪的永磁磁悬浮（江西理工大学主导）。
我打算从稳定性的角度，对问题进行破题：轨道交通可以简化为沿轨行进的一维系统，在其横截面上共有三个自由度，分别是水平、竖直和旋转。
☞超导磁悬浮利用量子力学中的“钉扎作用”实现被动悬浮，故在三个自由度上均具有天然的稳定性。
☞电磁磁悬浮利用电磁铁与轨道之间的电磁吸引力实现悬浮，一旦断电、就不能继续悬浮，故在竖直自由度上需要主动控制才可以实现稳定悬浮；电磁磁悬浮的导向力（抗侧风、防侧滚、过弯变道）可以来自“F轨设计”的被动稳定性（利用电磁吸引力的水平分力）、也可以通过设置水平方向的电磁铁实现被动转向（大大提高列车的侧向刚度）。在旋转自由度上，电磁悬浮通常依靠“双轨”设计（轴距产生回复力矩）以提高稳定性。
☞永磁磁悬浮利用永磁磁组与永磁磁轨之间的永磁排斥力实现悬浮，悬浮距离越小、排斥力越大，故在竖直自由度上具有被动稳定性，可以满足工业上的重载需求！一般来说，永磁磁悬浮在水平和旋转的自由度上均无法实现被动悬浮。那么，江西理工大学目前提出了两种永磁磁浮方案：
→_→双轨方案：通过设置两条磁轨，利用轴距带来的旋转回复力矩实现旋转自由度上的被动稳定性；通过设置机械导向轮，维持水平自由度上的被动稳定性。另外，该团队也在积极探索设置水平方向的电磁铁和导向铁轨之间的电磁吸引力，实现主动控制下的水平稳定性。
→_→单轨方案：利用差分式电磁铁与永磁磁轨的相互作用（两侧分别是吸引力和排斥力）、实现主动控制下的稳定性（参考磁悬浮地球仪）。
综上所述，磁悬浮交通的技术方案、应用场景均取决于三个自由度下（水平、竖直和旋转）的稳定性需求：
→_→永磁磁悬浮的双轨方案，充分利用了海尔贝克阵列的永磁排斥力优势、且在竖直和旋转两个自由度上实现了被动悬浮，在重载条件下具有卓越的优势（相比电磁磁悬浮或超导磁悬浮）。
→_→永磁磁悬浮的单轨方案，大大节约了永磁磁轨的用料成本和施工难度，且可以大幅提升磁浮小车的灵活性（好比如踩钢丝或独轮车），但是目前存在两个维度下的不稳定性、亟待技术突破。
参考内容：
[1] 王晓冰, 李良清. 磁斥型悬浮装置, CN100544183C [P/OL]. 2009-09-23.
[2] 张则羿. 单磁轨永磁电磁混合悬浮装置, CN113119740A [P/OL]. 2021-07-16.
[3] ZHANG Z Y, GAO T, QIN Y, et al. Numerical study for zero-power maglev system inspired by undergraduate project kits [J]. IEEE Access, 2020, 8(1): 90316-23.
我打算从稳定性的角度，对问题进行破题：轨道交通可以简化为沿轨行进的一维系统，在其横截面上共有三个自由度，分别是水平、竖直和旋转。
☞超导磁悬浮利用量子力学中的“钉扎作用”实现被动悬浮，故在三个自由度上均具有天然的稳定性。
☞电磁磁悬浮利用电磁铁与轨道之间的电磁吸引力实现悬浮，一旦断电、就不能继续悬浮，故在竖直自由度上需要主动控制才可以实现稳定悬浮；电磁磁悬浮的导向力（抗侧风、防侧滚、过弯变道）可以来自“F轨设计”的被动稳定性（利用电磁吸引力的水平分力）、也可以通过设置水平方向的电磁铁实现被动转向（大大提高列车的侧向刚度）。在旋转自由度上，电磁悬浮通常依靠“双轨”设计（轴距产生回复力矩）以提高稳定性。
☞永磁磁悬浮利用永磁磁组与永磁磁轨之间的永磁排斥力实现悬浮，悬浮距离越小、排斥力越大，故在竖直自由度上具有被动稳定性，可以满足工业上的重载需求！一般来说，永磁磁悬浮在水平和旋转的自由度上均无法实现被动悬浮。那么，江西理工大学目前提出了两种永磁磁浮方案：
→_→双轨方案：通过设置两条磁轨，利用轴距带来的旋转回复力矩实现旋转自由度上的被动稳定性；通过设置机械导向轮，维持水平自由度上的被动稳定性。另外，该团队也在积极探索设置水平方向的电磁铁和导向铁轨之间的电磁吸引力，实现主动控制下的水平稳定性。
→_→单轨方案：利用差分式电磁铁与永磁磁轨的相互作用（两侧分别是吸引力和排斥力）、实现主动控制下的稳定性（参考磁悬浮地球仪）。
综上所述，磁悬浮交通的技术方案、应用场景均取决于三个自由度下（水平、竖直和旋转）的稳定性需求：
→_→永磁磁悬浮的双轨方案，充分利用了海尔贝克阵列的永磁排斥力优势、且在竖直和旋转两个自由度上实现了被动悬浮，在重载条件下具有卓越的优势（相比电磁磁悬浮或超导磁悬浮）。
→_→永磁磁悬浮的单轨方案，大大节约了永磁磁轨的用料成本和施工难度，且可以大幅提升磁浮小车的灵活性（好比如踩钢丝或独轮车），但是目前存在两个维度下的不稳定性、亟待技术突破。
参考内容：
[1] 王晓冰, 李良清. 磁斥型悬浮装置, CN100544183C [P/OL]. 2009-09-23.
[2] 张则羿. 单磁轨永磁电磁混合悬浮装置, CN113119740A [P/OL]. 2021-07-16.
[3] ZHANG Z Y, GAO T, QIN Y, et al. Numerical study for zero-power maglev system inspired by undergraduate project kits [J]. IEEE Access, 2020, 8(1): 90316-23.
