上海磁悬浮列车路线

近日,《广东省国土空规划(2020-2035)》发布,首次预留沪广高速磁悬浮走廊。这里的“高速”会有多快?我国自主研发磁悬浮技术的水平如何?《解放日报》记者采访了上海大学高温超导体上海重点实验室主任蔡传兵教授。

【时速可能达到600公里】

“未来的上海(深圳)-广州高速磁浮很可能达到600公里的时速。”蔡传兵说。深圳距离上海1500公里。如果磁悬浮时速达到600公里,最快2.5小时就能到达。“不过,这只是一个长期计划,上升到技术实施层面还需要时间。”目前京沪高铁最快运营时速350公里,2006年上海开通的磁悬浮列车最高时速430公里。

为什么是时速600公里?蔡传兵介绍,这是各种运输方式的竞争互补定位,也是技术的前瞻性和超前性考虑。早些年,科技部将磁悬浮列车的研制列入“先进轨道交通”重点专项,主要由CRRC旗下的CRRC四方股份有限公司承担。去年6月21日,在同济大学的磁浮试验轨道上,一辆时速600公里的磁浮样车测试成功,验证了其核心技术的可行性。

今年1月13日,由西南交通大学自主研发的全球首条高温超导磁悬浮工程样车及试验线在四川成都正式开通。虽然线路只有100多米长,暂时不能显示速度,但设计速度是600 km/h以上,结合true 空管道技术,下一个目标速度将是1000 km/h。

值得一提的是,日本中央铁路公司(JR东海)和日本铁道综合研究所(JR综合研究所)正在主导日本低温超导磁悬浮列车的研发。2015年山梨磁悬浮试验线上最高速度为603 km/h,目前其几十公里的试运行只是东京到大阪的一段,里程已经超过了上海的规模。预计到2027年,东京至明古屋段将正式投入运营。

据预测,它将成为第五代交通工具。

1842年,英国物理学家首次提出磁悬浮的概念,即利用磁力将物体悬浮起来的技术。因为没有铁轨摩擦,磁悬浮列车最大的优势就是速度快。因为它的速度“比高铁快一点,比飞机慢一点”,有人乐观地预测它会成为第五代交通工具。但传统磁悬浮列车耗能较大,且不像高铁可以与既有轨道无缝衔接,因此成本居高不下。

“将高温超导材料应用于磁悬浮技术,应该是高速磁悬浮交通的最佳发展方向。”蔡传兵说,他曾经在日本铁道综合技术研究所做博士后,该研究所是日本超导磁悬浮列车的主要研发单位。

据介绍,磁悬浮技术路线主要可以分为三种:电磁引力磁悬浮、电感应磁悬浮和超导反磁悬浮。目前国内的中低速磁悬浮大多属于电磁吸力型,采用恒导体线圈电磁铁或与永磁体组合实现电磁悬浮。受铜导体线圈和永磁体磁场强度的制约,列车悬浮高度在1厘米左右,电磁铁加热时消耗大量能量。这种技术路线不适合地震多发地区,所以日本采用了基于低温超导的电感应磁悬浮技术,在车体两侧安装超导线圈磁铁,大大提高了磁场强度,列车最大悬浮可达10厘米。

我国西南交通大学长期以来一直在研究基于高温超导块材的磁悬浮技术,利用高温超导独特的抗磁通和自稳定悬浮特性,轨道采用永磁轨道。与低温超导(零下269度的工作环境)相比,高温超导可以在零下196度的液氮温度范围内工作,并且使用廉价的液氮作为制冷剂,大大降低了运行成本。随着高温超导带材产业化的成熟,日本磁悬浮列车最近开始向高温超导磁体技术过渡。

此外,磁悬浮消除了机械摩擦,使空气体摩擦成为主要阻力。西南交通大学早就提出了高温超导磁悬浮结合real 空管道的设计理念,有望将速度提升到1000公里以上。美国“创业冒险家”马斯克也提出了“超级高铁”的设计理念,目标时速1000公里。去年11月完成首次载人测试,时速160公里。

[上海有竞争优势]

我国自主研发磁悬浮技术的水平如何?“中国有很多成功的自主研发技术和磁悬浮示范线,无论是规模还是运营都处于世界领先水平。”蔡传兵认为。

2006年,上海引进德国技术,开通了中国首条磁悬浮线路。“线路只有30公里,其经济价值未必能充分体现。但作为世界上第一条商业化运营的磁浮线,不仅技术得到了验证、完善和国产化,而且起到了很好的示范作用。”蔡传兵说,其实很多德国人对此感到惊讶。当时这项技术在慕尼黑还只是一条实验线,但在中国已经成功投入商用。

2016年,中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁浮铁路在湖南长沙开通;2017年,中国第二条中低速磁浮线,即北京地铁S1线在北京开通。据悉,安徽也在规划“十四五”期间合肥至宣城的高速磁浮线。

在蔡传兵看来,中低速磁浮线路更适合机场短途线路或者旅游观光线路,最高时速不够高,维护成本比较高,性价比有待提高。他更看好时速600公里的磁浮线结合高温超导技术,不仅悬浮距离高,量产后还能降低成本。“上海对HTS技术的布局和建立由来已久。上海大学和上海交通大学通过高温超导科研成果的转移,建立了专门从事高温超导带材工业化制备的企业,同济大学结合上海独特的商业化运营磁悬浮线路,建立了国家磁悬浮交通工程技术研究中心。由此可见,上海发展高速磁悬浮技术,尤其是高温超导磁悬浮技术,已经具备了良好的基础和较强的竞争优势。”

专栏主编:黄海华文字编辑:黄海华标题图来源:IC photo图片编辑:邵静

来源:作者:黄海华

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