1.一种牵引、悬浮、导向一体化的电磁悬浮装置，其特征在于，包括：
车架，包括车体、用于将车体悬挂在外部轨道梁上的悬挂机构、以及安装在悬挂机构底部的多对走行轮，多对走行轮沿外部轨道梁方向排布；
悬浮机构，包括嵌入在悬挂机构顶部并沿外部轨道梁排布的多个悬浮模块以及位于多个悬浮模块正上方的且布设在轨道梁内顶面的上U型铁芯组件，上U型铁芯组件沿外部轨道梁的长度方向排布，上U型铁芯组件包括多个上U型铁芯；每个悬浮模块包括布设在上U型铁芯下方的下U型铁芯、缠绕在下U型铁芯上的电磁线圈；
直线感应电机，包括布设在悬挂机构顶部的初级铁芯、环绕初级铁芯布设的初级线圈、安装在上U型铁芯底部的次级铝板、以及嵌入在上U型铁芯中部的次级背铁；
电磁悬浮装置的优化方法如下：
S1、首先根据额定工况下车体的载重和运行特性确定直线感应电机所需提供的牵引力和悬浮力；
S2、构建考虑边端效应、半填充槽效应、电机饱和效应和集肤效应的“T”型等效电路模型从而获得不同参数下直线感应电机的牵引力模型；
S3、采用响应面法和有限元相结合的方法构建电机法向力求解模型进而获得不同参数下直线感应电机的法向力模型；
S4、采用第二代非支配排序遗传算法对S2中的牵引力模型以及S3中的法向力模型进行多目标优化，寻找出符合电机设计牵引力和法向力的直线感应电机参数；
所述S4中的具体包括如下步骤：
S41、构建优化变量、约束条件以及目标函数；
S42、初始化种群，即在所给所有参数的范围内随机生成不同的组合，利用rand函数随机构造不同的个体；
S43、计算种群适应度；
具体的，将输入的电机参数代入到牵引力模型和法向力模型求解得到电机的牵引力和法向力，并代入到目标函数中求得目标的相对偏差值；
S44、非支配排序；
S45、拥挤度计算；
S46、判断迭代次数是否达到设定的次数，如果是，则输出本体参数，得到满足约束条件，且目标函数相对偏差值最小的符合电机设计牵引力和法向力的电机参数；如果否，则进入S47中；
S47、随机选取两个个体当做父辈，再随机选取交叉作用于输入变量的系数，分别将父辈乘以 系数进行加权， 为随机生成的加权系数矩阵；
S48、对特定个体的特定变量进行替换，采用公式表示具体如下：
(9)
其中， 为个体第 个输入参数的替换值， 为个体第 个输入参数的初始值，为变异步长， 为一个0‑1的随机数；
S49、在所有个体进行非支配排序、计算拥挤度后进行排序，淘汰掉排序靠后的个体，之后进入S43中。
2.根据权利要求1所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述初级铁芯由多块硅钢片叠压而成。
3.根据权利要求1所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述车架上的悬挂机构的数量为两个，且两个悬挂机构对称安装在车体的顶部；
悬浮机构中悬浮模块的数量为两个，且分别固定在两个悬挂机构的顶部，每个悬浮模块中含有两个下U型铁芯和两个电磁线圈，两个电磁线圈分别缠绕在两个下U型铁芯上。
4.根据权利要求1所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述S1具体包括如下步骤：
S11、计算车体在额定工况下的磁阻 与车速 ；
S12、计算车体在额定工况下的受流器阻力 ；
S13、计算车体在额定工况下的风阻 ；
S14、计算在平直的轨道运行，不考虑坡道阻力的总阻力 ；
S15、利用总阻力 求解直线感应电机所需的最大牵引力 ；
S16、计算直线感应电机所需提供的悬浮力 。
5.根据权利要求4所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述S11中磁阻 的计算方式如下：
当车速 时，磁阻用式(1)表示；当车速 时，用式(2)表示，
式(1)和式(2)具体如下：
(1)
(2)
其中， 表示额定运行工况下的车厢车重； 为车厢的数量；
S12中的受流器阻力 的计算方式具体如下：
(3)
S13中的风阻 的计算方式具体如下：
(4)
S14中的总阻力 的计算方式具体如下：
(5)
S15中的直线感应电机所需的最大牵引力 的计算方式具体如下：
(6)
其中， 为剩余加速度；
S16中的直线感应电机所需提供的悬浮力 的计算方式具体如下：
(7)
其中， 表示重力加速度。
6.根据权利要求5所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述S2中不同参数下直线感应电机的牵引力模型具体如下：
(8)
其中， 为相数； 为次级电流； 为修正后的次级等效电阻； 为同步速度。
7.根据权利要求1所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述S41中的优化变量包括直线感应电机的槽宽 、槽高 、气隙高度 、初级轭部高度 、滑差频率 、次级铝板厚度和初级铁板厚度 作为直线感应电机设计的待优化变量；依次用 表示，所以构件的优化变量具体如下：
(10)
约束条件具体如下：
(11)
其中， 为最小齿宽， 为齿部磁感应强度， 为轭部磁感应强度， 为槽满率；
目标函数具体如下：
(12)
其中， 、 、 和 分别为设计需求推力、法向力、质量
和效率， 、 、 和 分别为推力实际值、法向力实际值、质量实
际值以及效率实际值， 、 、 和 分别为推力、法向力、质量和效率四个参数的实际值与需求值的相对误差，两者越小，说明所设计的直线感应电机越能满足设计的需求。
8.根据权利要求7所述的电磁悬浮装置，其特征在于，所述S47采用公式表示，具体如下：
(13)
其中， 和 为父辈的两个个体，式中运算为矩阵运算。