磁懸浮列車的發(fā)展前景

• 陳博 2023年7月28日 來源：中研網(wǎng) 1049 67
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當(dāng)下中國已經(jīng)在不少城市之間建立了良好的高鐵網(wǎng)絡(luò)，相較而言，磁懸浮列車因其超高的運輸效率，在未來同樣具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。高速磁浮作為新一代高速軌道交通模式擁有諸多優(yōu)點，其應(yīng)用場景亦十分豐富，既可以用于長途運輸，實現(xiàn)基于大型樞紐城市之間“走廊化”交通，也

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磁懸浮技術(shù)（英文：electromagnetic levitation， electromagnetic suspension）簡稱EML技術(shù)或EMS技術(shù))是指利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術(shù)。懸浮技術(shù)主要包括磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、電懸浮、粒子束懸浮等，其中磁懸浮技術(shù)比較成熟。磁懸浮技術(shù)實現(xiàn)形式比較多，主要可以分為系統(tǒng)自穩(wěn)的被動懸浮和系統(tǒng)不能自穩(wěn)的主動懸浮等。

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1997年，日本超導(dǎo)高速磁懸浮列車MLX不載人試驗速度達(dá)到550km/h，在目前現(xiàn)有的磁懸浮列車中運行速度最快。MLX采用電動懸浮原理，就是當(dāng)列車運動時，車載磁體（一般為低溫超導(dǎo)線圈或永久磁鐵）產(chǎn)生的運動磁場在安裝于線路上的懸浮線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩者相互作用，為列車提供懸浮力和導(dǎo)向力，并通過長定子直線同步電機為列車提供牽引動力。

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德國自1969年起就對磁浮列車相關(guān)技術(shù)展開了研究。作為未來新興的軌道交通工具，磁懸浮列車因其超過400公里/時的超高速度，長期以來被視作補充德國乃至歐洲范圍內(nèi)鐵路和航空客運之間真空地帶的絕佳選擇。遺憾的是，德國人的這一夢想至今尚未得以實現(xiàn)。

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而歐亞大陸彼端的中國，卻在近20年前就已將磁懸浮列車投入使用。從2002年12月31日開始，基于德國技術(shù)的磁懸浮列車連接了上海市區(qū)和浦東國際機場，全程30多公里。路程雖短，但列車速度卻可達(dá)430公里/時以上。

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然而，這一速度并非是磁懸浮列車的最高紀(jì)錄。日前，中國青島市計劃新建一條磁浮鐵路，其運行速度可達(dá)600公里/時。據(jù)路透社以及美國有線電視新聞網(wǎng)報道，與上海的德國技術(shù)磁懸浮列車不同，未來青島的新磁懸浮車型將完全由中國自主研發(fā)設(shè)計。該車型具有“快起快?！钡募夹g(shù)優(yōu)勢，可以充分發(fā)揮出磁浮技術(shù)的速度優(yōu)勢。譬如此次登場的工程樣車，僅需約3.5分鐘即可加速至600公里/時的速度。

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當(dāng)下中國已經(jīng)在不少城市之間建立了良好的高鐵網(wǎng)絡(luò)，相較而言，磁懸浮列車因其超高的運輸效率，在未來同樣具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。高速磁浮作為新一代高速軌道交通模式擁有諸多優(yōu)點，其應(yīng)用場景亦十分豐富，既可以用于長途運輸，實現(xiàn)基于大型樞紐城市之間“走廊化”交通，也可以應(yīng)用在中短途客運領(lǐng)域，承擔(dān)城市內(nèi)部通勤運輸任務(wù)，加速城市一體化建設(shè)。

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我國首條國產(chǎn)磁浮線路于2016年5月在長沙運行，中國有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，中低速磁浮列車，由株洲電力機車有限公司設(shè)計制造。

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由于沒有輪軌的摩擦與撞擊，運行極為安靜；采用特殊的抱軌設(shè)計，極大限度降低了列車脫軌和側(cè)翻風(fēng)險，具有極高的安全性；造價合理，比鐵路和中運量輕軌分別低1/3和1/4；轉(zhuǎn)彎半徑小，僅50米；爬坡能力很強，可以繞著建筑物或者山體靈活運行，能夠開進(jìn)居民小區(qū)。

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2021年1月13日，中國自主研發(fā)設(shè)計、自主制造的世界首臺高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車及試驗線，在西南交通大學(xué)正式啟用。這輛采用全碳纖維、流線型頭型的樣車，設(shè)計時速620公里，有望創(chuàng)造在大氣環(huán)境下陸地交通的速度新紀(jì)錄。

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與其他磁懸浮技術(shù)相比，高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)尤其適合未來的真空管（隧）道交通運輸，理論預(yù)計速度可高于1000公里/小時?？紤]到民航客機的飛行速度大約為900公里/小時，這個速度堪稱“貼地飛行”。

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磁懸浮列車可以采用3種原理實現(xiàn)懸浮，即電磁懸浮(EMS)、電動懸?。?/span>EDS）和高溫超導(dǎo)懸浮(HTS)。電磁懸浮原理比高溫超導(dǎo)懸浮原理出現(xiàn)得更早，高溫超導(dǎo)懸浮原理是在20世紀(jì)80年代后期發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料后才提出的。采用電磁懸浮原理的列車已在中低速域和高速域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)運用，而高溫超導(dǎo)懸浮還未進(jìn)入商用。國內(nèi)外已經(jīng)有人利用前面兩種原理造出了時速600公里的磁懸浮樣車。

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無論是輪軌鐵路還是磁懸浮鐵路，當(dāng)車輛處于開放空間大氣環(huán)境下以超過160km/h速度運行時，均要面臨巨大的空氣阻力和噪聲問題，從而在商業(yè)運營上帶來經(jīng)濟性和環(huán)保性的挑戰(zhàn)。因此，為獲得更高的經(jīng)濟運行速度，在利用懸浮技術(shù)減少車軌摩擦、振動的基礎(chǔ)上，再構(gòu)建低真空運行環(huán)境以減小空氣阻力和噪聲是未來更高速度軌道交通技術(shù)的重要發(fā)展方向。

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車輛輕量化是高速列車和城市輕軌車輛的一個重要發(fā)展方向 。鋁合金以優(yōu)良的擠壓性能 、良好的可焊性 、高比強等特點逐漸成為高速列車的主導(dǎo)材料 。 磁懸浮列車的研制在我國剛剛起步 , 其車體的鋁合金焊接工藝研究是磁懸浮列車制造的首要工作 。

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鋁材是制造車廂結(jié)構(gòu)性價比最佳的材料，因為車廂越輕越好，越輕需要克服的重力使它浮起來的力就越小。除車廂鋁材外，建設(shè)鐵路設(shè)施還需要相當(dāng)量的建筑﹣結(jié)構(gòu)鋁材，車廂內(nèi)部裝修、空調(diào)、座椅與通風(fēng)系統(tǒng)等也主要是用鋁合金打造的，有些車輛是用永磁力浮起來的，如果用超導(dǎo)磁場浮起，則需要高純鋁線系統(tǒng)輸送電流。

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為更好推動磁懸浮列車的發(fā)展，中國正大力研發(fā)各項性能均優(yōu)于6N01及7N01的磁浮車廂結(jié)構(gòu)擠壓鋁合金產(chǎn)品，以及適合600km/h速度的專用鋁合金產(chǎn)品。

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在中小城市與城鎮(zhèn)之間及城鎮(zhèn)分布較為密集的走廊經(jīng)濟帶上，視運輸需求，加密高等級公路網(wǎng)絡(luò)、提升省道技術(shù)等級或以城市快速路的形式建設(shè)相對開放的快捷通道，并注重與區(qū)際交通網(wǎng)絡(luò)的銜接。

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磁懸浮列車以其速度快，高效，環(huán)保，安全，噪音小無污染的優(yōu)點磁懸浮列車的發(fā)展與國家的發(fā)展規(guī)劃不謀而合。由此可見隨著未來磁懸浮市場化的成熟和技術(shù)的改進(jìn)，其前景不可估量。

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中國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，超百萬人口的城市有133個，城市軌道交通發(fā)展?jié)摿薮?，?yōu)勢突出的中低速磁浮交通，迎來發(fā)展機遇。

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中國磁浮交通技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代，雖起步較晚，但發(fā)展迅速。錢清泉建議，推進(jìn)磁浮交通在城市繁華區(qū)、旅游風(fēng)景區(qū)和城際客運線的應(yīng)用，與現(xiàn)有軌道交通形成互補，發(fā)揮各自優(yōu)勢?？春谩翱焖儆职察o”的中低速磁浮在中國的發(fā)展，建議注重相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和配合。

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