山東手機報訂閱方式：
移動用戶發(fā)送短信SD到10658000
聯(lián)通用戶發(fā)送短信SD到106558000678
電信用戶發(fā)送短信SD到106597009
世界首套時速600公里磁浮交通系統(tǒng)青島下線，填補高鐵飛機之間的速度空白
“貼地飛行”如何又快又穩(wěn)
我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)日前在青島下線。（中車四方股份公司供圖）
我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)日前在青島正式下線，引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注。網(wǎng)友紛紛點贊，稱其為“地表最快”、“貼地飛行”神器。
“這是世界首套設(shè)計時速達600公里的高速磁浮交通系統(tǒng)。”高速磁浮項目技術(shù)總師、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁介紹，這標志著我國在高速磁浮領(lǐng)域取得重大突破，掌握了高速磁浮成套技術(shù)和工程化能力。
作為一種新興高速交通模式，高速磁浮具有高速快捷、安全可靠、運輸力強、舒適準點、綠色環(huán)保等優(yōu)點。目前高鐵的最高運營時速為350公里，飛機巡航時速為八九百公里，時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)的問世，可以說是填補了高鐵和飛機之間的速度空白，助推我國立體交通網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。
那么，什么是磁浮列車，我國磁浮交通發(fā)展現(xiàn)狀如何，“貼地飛行”如何又快又穩(wěn)又安全，我們何時能夠坐上高速磁浮列車？記者帶您一探究竟——
國內(nèi)三條磁浮線正在運營，走出一條從技術(shù)合作到自主創(chuàng)新之路
磁浮，一般是指磁懸浮技術(shù)，即利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術(shù)。通俗地講，就是“同性相斥、異性相吸”的原理。
磁浮列車就是通過電磁力實現(xiàn)列車與軌道之間的無接觸懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機產(chǎn)生的電磁力牽引列車運行。不同于輪軌列車，磁浮列車在行駛時無需接觸軌道，只受來自空氣的阻力，因此可以實現(xiàn)較高速度運行。高速磁浮列車的速度可達每小時400公里以上，中低速磁浮列車則多數(shù)在每小時100至200公里。
磁浮列車的誕生始于人們對輪軌列車極限速度的認知。
20世紀初，以蒸汽機為動力的輪軌交通工具早已越過頂峰，人們開始看好內(nèi)燃機。比蒸汽機速度更快、重量更輕、功率更大的內(nèi)燃機一時成為“提速”的關(guān)鍵。汽車、飛機、輪船……新一輪“提速”熱潮在全世界掀起。
然而，有科學(xué)家透過內(nèi)燃機看到了輪軌之間摩擦的矛盾，通過精密計算，認為輪軌系統(tǒng)的極限速度很難超過350km／h。
那么，能否放棄車輪？抱著這一想法，1922年，德國工程師赫爾曼·肯佩爾提出了電磁懸浮原理，繼而申請了專利。
20世紀70年代以后，為提高交通運輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟發(fā)展和民生的需要，德國、日本、美國等國家相繼開展了磁浮運輸系統(tǒng)的研發(fā)。
我國對這一領(lǐng)域的研究始于20世紀80年代。當時正從事自動化控制研究的國防科大教授常文森被“磁浮列車”的概念所吸引。
1985年春，在日本參觀國際科技博覽會的常文森，一眼便認出了被稱為21世紀交通工具的磁浮列車，并用身上僅有的500日元購票試乘了一次。
列車啟動，輕輕地浮了起來，在300米運行軌道上，以平穩(wěn)的速度向前行駛。車到站了，他仍久久不愿離去，一會兒摸摸這兒，一會兒看看那兒，下了車，又俯下身子觀看車底和軌道。他的心久久難以平靜。
“要讓國產(chǎn)磁浮列車飛馳中華大地！”后來，常文森帶著科研團隊走上了一條漫長的探索之路。
目前，國內(nèi)有三條磁浮交通線路正在運營——
2002年，上海，世界首條高速磁浮商業(yè)運營線試運行。該線路連接龍陽路和浦東機場，全長30公里，最高時速可達430公里，由上海與德國合作。
如今，已過去近20年。在國家磁浮科研項目的支持下，上海磁浮交通發(fā)展有限公司成功研發(fā)了12類200多種磁浮關(guān)鍵國產(chǎn)替代產(chǎn)品：列車440V電網(wǎng)分配單元改造、ASG信號測試儀、渦旋無油空壓機……走出了一條從技術(shù)合作到自主創(chuàng)新之路。
“快！”在上海工作的何女士告訴記者，乘坐磁浮線從龍陽路到浦東機場僅需七八分鐘，如果乘坐地鐵則需要40多分鐘，對于趕時間的商務(wù)人士“非常友好”。
長沙，2016年5月開通我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第一條中低速磁浮快線，全長18．55公里，運營時速為100公里。今年7月1日，這條線路實現(xiàn)新的突破——全線提速，既有磁浮列車運營時速由100公里提升至110公里，新的磁浮列車按時速140公里上線運營，成為世界上首條按時速140公里投入商業(yè)運營的中低速磁浮線路，僅需16分鐘便可駛完全程。
北京，中低速磁浮S1線，我國第二條中低速磁浮線。2017年12月30日，門頭溝石廠站至金安橋站開通運營，開通首日客流為1．27萬人次。今年7月21日，時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)下線后的第二天，S1線最后區(qū)間金安橋站至蘋果園站實現(xiàn)橋梁貫通，今年底將實現(xiàn)通車試運行。這標志著S1線全線貫通，全長10．2公里。
既要“浮起來”也要“跑起來”，加速到每小時600公里只需3．5分鐘
速度，定義時空轉(zhuǎn)換法則，標記人類文明的跨越。在軌道交通領(lǐng)域，高速磁浮一直被稱為“貼地飛行”神器，作為國際尖端技術(shù)，是全球交通科技競爭的戰(zhàn)略高地。多個國家沿用不同技術(shù)路線進行了長期持續(xù)研發(fā)，并建成或規(guī)劃了試驗及運營線路。高速磁浮作為前沿關(guān)鍵科技被列入了我國《交通強國建設(shè)綱要》，《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》也提出研究推進高速磁浮通道布局和試驗線路建設(shè)。
在國際上，目前德國的磁浮技術(shù)最高試驗時速達到505公里。而在我國，處于運營狀態(tài)的3條磁浮線路中，上海磁浮線時速最高，為430公里。如今，時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)問世，將成為當前速度最快的地面交通工具。按“門到門”實際旅行時間計算，是1500公里運程范圍內(nèi)最快捷的交通模式。
五年前，如此高速的磁浮系統(tǒng)及工程化應(yīng)用在我國仍屬空白。中國的磁浮速度為什么能獨占鰲頭？科技為速度插上騰飛之翼。
據(jù)介紹，此次下線的高速磁浮，采用成熟可靠的常導(dǎo)技術(shù)，構(gòu)建了包含車輛、牽引供電、運控通信、線路軌道在內(nèi)全系統(tǒng)仿真、試驗平臺，搭建了從核心零部件、關(guān)鍵系統(tǒng)到系統(tǒng)集成的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。
在車輛方面，科技人員自主研制了我國首列5輛編組的時速600公里高速磁浮工程化列車，不僅開發(fā)出新頭型及氣動方案，解決了超高速條件下的空氣動力學(xué)難題，還采用先進激光復(fù)合焊和碳纖維技術(shù)，研制了滿足超高速氣密承載要求的輕質(zhì)高強度車體。
據(jù)了解，磁浮列車實現(xiàn)高速運行的關(guān)鍵，一是要“浮起來”，二是要“跑起來”。這需要強勁的動力，而其核心動力裝備則是直線電機和電磁鐵。
讓沒有輪子的磁浮列車“浮起來”，奧秘是電磁鐵。據(jù)中車株洲電機磁浮產(chǎn)品研究所所長何云風(fēng)介紹，產(chǎn)生磁吸力的電磁鐵好比是“無影腿”，能夠使車輛保持一定間隙穩(wěn)定懸浮于軌道上方，“貼地”高速“飛行”。時速600公里高速磁浮列車用懸浮電磁鐵，電磁間隙是12．5mm。同時，電磁鐵還具有發(fā)電作用，在車輛達到一定運行速度后，能利用諧波發(fā)電給車載蓄電池充電，實現(xiàn)車輛的非接觸供電，保證車輛高速運行的供電可靠性。
而讓時速600公里高速磁浮列車“跑起來”的關(guān)鍵則是直線電機。高速磁浮列車采用長定子直線電機作為強勁動力，定子和轉(zhuǎn)子分別安裝在磁浮軌道和磁浮列車上，依靠電磁力直接驅(qū)動電機動子運動，電能轉(zhuǎn)化為列車前進的動能，憑無接觸傳遞力引導(dǎo)推動列車飛馳。
牽引系統(tǒng)方面，則全新自主研發(fā)世界首套基于有源中點嵌位（ANPC）技術(shù)的24MVA大功率牽引變流系統(tǒng)，以及高速多分區(qū)牽引控制系統(tǒng)。
在強勁的牽引系統(tǒng)加持下，此次下線的磁浮列車加速到每小時600公里，只需要3．5分鐘。
高速磁浮采用“車抱軌”的運行結(jié)構(gòu)，跑得快“抱”得緊又停得穩(wěn)
據(jù)介紹，時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)項目于2016年10月啟動，2019年研制出試驗樣車，并于2020年6月在上海同濟大學(xué)試驗線上成功試跑，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化確定最終技術(shù)方案，于2021年1月研制出成套系統(tǒng)并開始了六個月的聯(lián)調(diào)聯(lián)試。至此，歷時5年攻關(guān)，正式下線。
時速600公里，也就意味著該磁浮列車每秒鐘可行進167米。速度如此之快，其安全性可靠性如何保證？五年時間，科研人員在保障其安全性可靠性方面做了不少努力、攻克了不少技術(shù)難題。
據(jù)中車四方股份公司有關(guān)負責人介紹，此次下線的高速磁浮交通系統(tǒng)采用“車抱軌”的運行結(jié)構(gòu)，即從車身下端伸出兩排彎曲的“胳臂”將鐵軌抱住，同時在“胳臂”內(nèi)安裝磁鐵。磁鐵通電產(chǎn)生強大磁力，使得鐵軌被磁力吸引。而軌道是靜止的，所以整個列車會因吸力而懸浮。除此之外，抱軌運行還能降低列車脫軌的風(fēng)險。
不僅如此，牽引供電系統(tǒng)布置在地面，隨列車位置分段供電，相鄰分區(qū)只有一列車運行，基本沒有追尾風(fēng)險。
與此同時，科研人員還設(shè)計了一套“非常規(guī)”的制動系統(tǒng)——渦流制動器，確保在緊急情況下“停得穩(wěn)”。
據(jù)了解，一般情況下，高速磁浮列車在正常運行過程中，依靠同步直線電機進行制動；而當出現(xiàn)直線電機故障等緊急情況時，必須通過渦流制動器實現(xiàn)制動停車，這是高速磁浮列車實現(xiàn)安全運行的最后也是最重要的一道安全保障。
特殊的道岔也是保障高速磁浮列車安全運行的重要一環(huán)。據(jù)中鐵寶橋集團有限公司總工程師吉敏廷介紹，由于磁浮列車通過時速度很快，經(jīng)過道岔時，如果道岔剛性不匹配，就會發(fā)生共振，產(chǎn)生劇烈震動。一旦共振，車輛就無法通過，甚至可能造成道岔、車輛的損害，誘發(fā)重大事故。為解決這一問題，他們打造了一個特殊的道岔——單開可撓型右開道岔，可以控制列車從一個股道轉(zhuǎn)入另一個股道，進而控制列車沿著調(diào)度控制系統(tǒng)規(guī)劃的路線行駛。“這是目前世界上通過速度最高的高速磁浮道岔。”
目前，該高速磁浮交通系統(tǒng)已完成了集成和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，5輛編組列車在廠內(nèi)調(diào)試線上實現(xiàn)了整列穩(wěn)定懸浮和動態(tài)運行，各項功能性能良好。
“經(jīng)過近20年的持續(xù)研究和技術(shù)積累，我國基本實現(xiàn)了高速磁浮交通全系統(tǒng)的自主研制能力，形成了成套工程化技術(shù)，實現(xiàn)了自主可控的產(chǎn)業(yè)配套能力，我國高速磁浮已從研發(fā)階段進入高速試驗階段，將逐步過渡到示范運營、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。”中國工程院副院長何華武表示。
高速快捷、安全可靠、綠色環(huán)保、壽命周期長……作為高速交通運輸模式，高速磁浮可以成為高速高品質(zhì)出行的有效途徑之一。那么我們何時才能真正乘坐時速600公里的高速磁浮列車？中車四方股份公司副總經(jīng)理、總工程師梁建英給出的答案是未來五到十年。
從沒有一寸高鐵到高鐵里程世界最長，從時速350公里的高鐵時代，到今天時速600公里的高速磁浮帶來“磁浮時代”的全新想象，在不斷創(chuàng)新、不斷超越中，中國正在創(chuàng)造讓世界驚嘆的奇跡。