在稠密的大气层下,列车行驶速度超过400 km/h后,会产生巨大的气动阻力、振动及噪声,从环保和节能的角度而言,并非地面交通的最佳形式。为了克服气动阻力障碍及轮轨列车系统中的轮轨黏着限制,实现超高速地面交通运输,真空管道高温超导磁悬浮列车的概念应运而生。相比发展更早应用更加成熟的真空技术,高温超导磁浮列车技术仍处于实验室研究阶段,虽然已经进行了一些动态运行实验研究,但都是在短距离直线或小半径环线上的低速试验,鲜有高速下的实验验证。为了尽快将这一具有巨大应用潜力的技术服务于社会,满足人们对高速、便捷、安全、舒适、节能、环保的新型交通工具的需求,有必要对高温超导磁浮列车在高速下的动态特性进行深入而系统的研究。本论文探讨在小半径环线轨道上,创造性引入了侧挂悬浮型高温超导(SS-HTS)磁浮系统,即将永磁轨道固定在壁面上,使磁浮车贴壁运行,从而克服了高速、大曲率弯道运行时磁浮车向心力不足的难题,实现了高温超导磁浮车的高速稳定运行,避免了磁浮车沿切向脱轨的危险。首先,本论文从超导的宏观唯象理论和经典电磁理论出发,建立了高温超导永磁轨道(HTS-PMG)系统的临界态模型。采用表面电流模型,求解了单极永磁轨道的外磁场分布,分析比较了理论、仿真及实验结果间的差异。推导了SS-HTS磁浮系统导向力与悬浮力的解析解,对超导体偏离轨道中心及靠近轨道时的导向力及悬浮力特性进行研究,并考虑了超导体宽度对悬浮力的影响。紧接着,本论文基于SS-HTS磁浮环线系统的动静态过程,搭建了模拟实验平台,分别从超导体的场冷高度、横向位置、静态垂直位移、动态垂直位移及排列方式出发,对系统的悬浮力及导向力特性进行实验研究。研究结果表明,在磁浮车的加速运行过程中,可能存在导向力的不稳定性,通过减小场冷高度和静态垂直位移,可以提高导向力的稳定性。当场冷高度较大时,采用超导体的三角形排列,能使导向力几乎维持不变,具有最高的动态稳定性。在第4章中,本论文设计搭建了真空管道SS-HTS磁浮环线轨道系统。采用长初级直线电机对磁浮车进行驱动,并对直线电机进行分段并联供电,设计了分段供电控制器。结果表明,分段供电控制器可以对磁浮车模拟速度为307 km/h时做出快速响应。在侧浮原型车的设计中,考虑超导体性能的个体差异,对超导体的三角形排列进行了优化。结果表明,优化后的等效磁轮悬浮力最大差异不超过3.7%,提高了磁浮车的动态悬浮稳定性。考虑真空管道的气密性及磁浮车的液氮挥发,采用一个大功率主泵和一个小功率辅泵,分别对管道气压进行调节和保持。测试结果表明,气压稳定后的波动误差控制在±150 Pa以内,并使最低气压达到了650 Pa。在第5章中,本论文分别在开放管道与封闭管道环境下,研究了不同的驱动方式、电压频率、供电长度及管道气压等对磁浮车最高运行速度的影响。并通过对加速曲线及自由减速曲线的计算分析,对磁浮车受到的合力、电机推力及牵引阻力特性进行研究。结果表明,采用连续驱动、增加供电长度、提高电源的电压频率及降低管道气压,可以在一定范围内提高磁浮车的运行速度。磁浮车在常压和高速条件下运行时,会出现合力及电机推力波动,通过降低管道气压,可以抑制合力及电机推力波动,有效提高直线电机的驱动效率和稳定性。此外,建立了真空管道与磁浮车的流体力学仿真模型,对磁浮车的空气阻力进行了仿真。试验及仿真结果表明,磁浮车牵引阻力由空气阻力、磁阻力及固有阻力组成。在常压条件下,空气阻力占总牵引阻力的80%以上,是磁浮车的主要牵引阻力。当管道气压低于2×10~4 Pa时,磁阻力逐渐接近并大于空气阻力,成为磁浮车的主要牵引阻力。磁阻力的大小与车速成正比,与悬浮间隙成反比。