随着经济的快速发展,人民生活品质不断提高,更加快捷、舒适的轨道交通方式逐渐成为人们出行的选择。磁悬浮轨道交通依靠车体与轨道之间非接触的电磁耦合作用实现列车的悬浮、导向和驱动,消除了传统轨道交通中存在的轮轨黏着和弓网受流关系的制约,可以实现更高的运行速度。作为磁悬浮领域研究热点之一,零磁通超导电动悬浮具有浮阻比高、自稳定、悬浮气隙大等优势,是目前唯一实现600公里级时速的地面轨道交通方式。针对零磁通超导电动悬浮,现有研究主要集中在以理论分析为主的特性研究上,较少涉及结构优化设计和实验研究。本文对零磁通电动悬浮系统进行了原理验证、特性分析、优化设计以及等效实验研究,为其在轨道交通领域的应用提供理论支撑。为验证零磁通电动悬浮原理,本文采用旋转式等效模拟的方式,将实际列车中磁体的直线运动等效为零磁通线圈的旋转运动,建立原理样机的有限元模型以实现零磁通线圈尺寸参数的确定,并搭建样机以实现永磁体的电动悬浮,通过悬浮力测试值和仿真值的对比,验证了样机的可靠性和模型的准确性。为实现零磁通线圈的尺寸优化和后续的等效实验研究,结合动态电路理论和虚位移法,推导了单侧非交叉连接电动悬浮系统感应电流和电磁力计算方程,并建立了三维电磁场有限元模型对解析模型进行验证。结合解析模型和有限元模型,阐明了系统的瞬态力特性、速度特性以及自稳定性,揭示了系统磁场、电流、电磁力的分布规律。基于验证后的解析模型,以零磁通线圈结构参数（单个环路线圈长度、宽度、厚度、上下环路距离、线圈极距）为设计变量,浮阻比和单位零磁通线圈质量所产生的悬浮力最大化为优化目标,搭建了Isight/MATLAB联合试验设计与优化平台,通过最优拉丁超立方试验设计方法,完成了零磁通线圈尺寸对悬浮性能的灵敏度分析,并在此基础上通过二代非支配排序遗传算法（NSGA-II）完成系统的多目标优化,提升了系统悬浮性能。最后,提出了一种解析-实验耦合方法,以实现任意运行速度下零磁通电动悬浮系统的等效模拟和电磁力测试。基于该方法,结合三维电磁力测试平台、超导磁体和零磁通线圈等设备,搭建了零磁通超导电动悬浮等效实验系统,完成了不同工况下系统的电磁力测试,通过实验对系统的瞬态力特性、自稳定性和速度特性进行研究。实验结果表明,测试曲线、解析曲线和仿真曲线变化趋势一致,证明了该方法的有效性和模型的准确性。