
磁悬浮列车
西南交通大学在2000年研制的世界第一辆载人高温超导磁悬浮列车“世纪号”以及后来研制的载人常温常导磁悬浮列车“未来号”等受到党和领导人的高度关注和充分肯定。据介绍,早在1994年,西南交大就研制成功中国第一辆可载人常导低速磁浮列车,但那是在完全理想的实验室条件下运行成功的。2003年,西南交大在四川成都青山磁悬浮列车线完工,该磁悬浮试验轨道长420米,主要针对观光游客,票价低于出租车费。悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。
磁悬浮列车在磁力作用下,使车辆浮起,并沿着特殊的导轨运行。有速度快噪音低费用低等特点。
上海磁悬浮列车是中国第一条磁悬浮列车, 设计时速430公里/小时,实际时速约380公里/小时,转弯处半径达8000米。为我国实验磁悬浮列车积累了经验。
关键技术/磁悬浮列车
EMS
该方式利用导磁材料与电磁铁之间的吸引力,绝大部分悬浮采用此方式。
这是一种最简单的方案,利用永久磁铁同极间的斥力,一般产生斥力为 0.1 MPa。其缺点为横向位移的不稳定因素。
依靠励磁线圈和短路线圈的相对运动得到斥力,所以列车要有足够的速度才能悬浮起来,大约为100km/h,它不适用于低速。
应用前景/磁悬浮列车
中低速
高速磁悬浮在全球的推广之路异常坎坷,但是,中低速磁悬浮线路却另辟蹊径,相关推广大有燎原之势。
第一个国家是日本。2005年3月6日建成名古屋市区通向爱知世博会会场的磁悬浮线路,全长约9公里,全程无人驾驶,最高时速为100公里。
第二个国家是韩国。韩国磁悬浮的发展过程经历了独立研发(1985年—1993年)、对外合作(1994年—1998年)和商业化尝试(1999年至今)3个阶段。2014年7月,韩国仁川国际机场至仁川龙游站磁悬浮线路投入运营,全长6.1公里,列车由韩国自主研发,无人驾驶,最高时速可达110公里。
中国是世界上第三个拥有中低速磁悬浮技术的国家。2000年之后,中国的中低速磁悬浮推广就有多种传言,包括北京八达岭线、成都青城山项目、北京东直门到首都机场线、沪杭磁悬浮线等,但都无疾而终。
奥运会之后,中国的中低速磁悬浮开始加速。2008年5月,唐山客车厂建成了一条1.547公里的中低速磁悬浮列车工程化试验示范线。2012年1月,中国南车株机公司研制的中低速磁悬浮列车下线,最高时速100公里,最大载客600人。
2014年5月16日,长沙高铁站至黄花国际机场磁悬浮工程开工建设,预计2015年年底建成,这是我国第一条完全自主研发的商业运营磁悬浮线。2015年4月21日,北京中低速磁浮交通线路S1线暴力开工建设。
2016年5月6日,中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮商业运营示范线——长沙磁浮快线开通试运营。 [2]
中国在实现高铁轮轨技术的快速发展,磁悬浮已经被废除。
目前有三种典型的磁悬浮技术:一种是德国发明的电磁悬浮技术,上海磁悬浮列车、长沙和北京在建的磁悬浮列车均应用此类技术;第二种是日本发明的低温超导磁悬浮技术,如日本在建的中央新干线磁浮线;第三种是高温超导磁悬浮,与低温超导磁悬浮的液氦冷却(零下269摄氏度)不同,高温超导磁悬浮采用液氮冷却(零下196摄氏度),工作温度得到了提高。
西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所副教授邓自刚在接受《中国科学报》记者采访时透露,2000年,西南交通大学超导技术研究所教授王家素和王素玉在世界上首先研制成功载人高温超导磁悬浮实验车。但因受经费限制,从2001年到2011年的10年时间里,高温超导磁悬浮几乎没有大的应用进展。
北控磁浮公司副总经理武学诗在接受《中国科学报》记者采访时表示,技术的应用不仅会考虑技术的成熟度,还会考虑运营维护等问题。
“相较而言,超导磁悬浮的维护还是比较麻烦。所谓高温超导也只是相对高温,温度还是很低的,在维护方面离实际应用相对较远。而电磁悬浮技术之所以应用较广,是因为在应用的可行性上已经得到了证实。”武学诗说。
采访中,邓自刚承认,目前高温超导磁悬浮技术尚不够成熟,在应用前还需要进行中试线研究。
“德国的电磁悬浮技术,从发明到实现商业化应用,用了66年。日本的低温超导磁悬浮用了45年,我估计高温超导磁悬浮要用30年左右。我们已经研究了16年,所以对于高温超导磁悬浮来说,未来5到10年非常关键。”邓自刚说。
邓自刚表示,目前国际竞争非常激烈。2011年,德国建成了80米的高温超导磁悬浮环形线,今年巴西即将建成200米的实验线。“如果国家的支持和投入再不跟上,我国的高温超导磁悬浮技术必定会被国外赶超。”
优缺点/磁悬浮列车
技术
优点
缺点
EMS ( 电磁力悬浮 或 常导型悬浮 ) 列车内外的磁场较电动力悬浮低。已证明技术上已可达至非常高的速度(超过500km/h)。没有车轮或二级推进系统需要。
列车与轨道之间分离,两者之间的电磁吸引力容易不稳定,必须不断透过电脑系统进行监测和纠正以免发生碰撞颠覆。由于系统固有的不稳定性和外部系统需要不断修正,振动可能会导致系统出现问题。
EDS ( 电动力悬浮 或 超导型悬浮 ) 内建磁铁大幅度使用于列车与轨道,技术上已可达至非常高的速度(581km/h)和具高负载的能力。已证明(2005年12月)使用廉价的 液态氮 冷却高温超导磁体,能成功在船上操作。
目温超导材料造价高于低温超导材料,前还不适合装备高速磁悬浮,中低速磁悬浮有望率先突破;而低温超导磁悬浮技术已经在日本有高速试验运行记录,但液氦主要依赖美国供应,价格逐年提高,故维护成本高并且技术难度大,我国尚未全面掌握该技术。