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深圳到上海只需2.5小时?这条规划中的高速磁悬浮线路未来可能会有多快?

 

  近日,《广东省国土空间规划(2020—2035年)》发布,首次预留了沪(深)广高速磁悬浮廊道。这里的“高速”会有多快?我国的磁悬浮技术自主研发处于什么水平?解放日报上观新闻记者采访了上海大学上海市高温超导重点实验室主任蔡传兵教授。

  【时速可能达到600公里】

  “未来的沪(深)广高速磁悬浮很有可能时速达到600公里。”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小时即可到达。 “不过,这只是一个长远规划,上升到技术实施层面还需时日。”目前,京沪高铁最快的运营速度为时速350公里,2006年在上海开通运营的磁悬浮列车最高时速为430公里。

  为何是时速600公里呢?蔡传兵介绍,这是一个各类交通工具竞争和互补的定位,也是技术前瞻性和先进性的考虑。国家科技部早年就把磁悬浮列车的研制纳入了“先进轨道交通”重点专项课题,该项目主要由中国中车旗下的中车四方股份有限公司负责。去年6月21日,在同济大学磁悬浮试验轨道上,一辆时速高达600公里的磁悬浮样车试跑成功,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世界首条高温超导磁悬浮工程化样车及试验线在四川成都正式启用。尽管该线路只有100多米,暂时还不能展示其速度,但其设计速度大于600公里/小时。结合真空管道技术,下一步的目标速度将是1000公里/小时。

  值得一提的是,日本的低温超导磁悬浮列车由东海旅客铁道(JR东海)和日本铁道综合技术研究所(JR总研)主导研发。2015年在山梨县磁悬浮试验线上跑出的最高速度正是603公里/小时,目前其试运行的几十公里仅是从东京到大阪的其中一段,运行里程已超过上海的规模。预计到2027年,东京到名谷屋段将正式投入运行。

  【有人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,即利用磁力使物体悬浮的一种技术。由于没有轨道摩擦,磁悬浮列车最大的优势是速度快。由于其速度“比高铁快一点,比飞机慢一点”,有人乐观地预测它将成为第五代交通工具。不过,传统的常导磁悬浮列车能耗较大,也不像高铁能与现有轨道无缝对接,造价居高不下。

  “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最好的发展方向。”蔡传兵说,他曾在日本铁道综合技术研究所做过博士后工作,该研究所正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分三种:电磁吸引磁悬浮、电动感应磁悬浮和超导抗磁悬浮。目前我国运行的中低速磁悬浮,大都属于电磁吸引型,采用常导线圈电磁铁或结合永磁体,实现电磁悬浮。受制于铜导线圈和永磁体的磁场强度限制,列车的悬浮高度约为1厘米,并且电磁铁发热耗能较大。这一技术路线对于地震频发的地区并不适合,因此日本采用了基于低温超导的电动感应磁悬浮技术,车体两侧安装超导线圈磁体,大幅提升了磁场强度,列车最高悬浮可达10厘米。

  我国西南交通大学长期研究基于高温超导块体的磁悬浮技术,利用了高温超导体独有的抗磁通和自稳定悬浮特性,轨道则采用永磁轨道。相比低温超导(零下269度的工作环境),高温超导在零下196度的液氮温区即可工作,采用廉价的液氮作为冷媒,大幅降低了运行成本。随着高温超导带材产业化发展的成熟,日本磁悬浮列车近期也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,使空气摩擦成为主要阻力。我国西南交通大学很早就提出了高温超导磁悬浮结合真空管道的设计理念,有望把时速提高到1000公里以上。美国的“创业冒险家”马斯克也提出了“超级高铁”的设计理念,其目标时速为1000公里。该项目由维珍超级环路公司负责,去年11月完成了首次载人测试,时速160公里。

  【上海有竞争优势】

  我国的磁悬浮技术自主研发处于什么水平?“在中国已有不少成功的自主研发技术和磁悬浮示范线,从规模和运行来说处于世界领先水平。”蔡传兵认为。

  2006年,上海引进德国技术,开通运营了中国首条磁悬浮线路。“该线路只有30公里,经济价值不一定能充分体现,但作为世界第一条商业化运营的磁悬浮线路,不仅技术得到了验证、改良和国产化,还起到了很好的示范作用。”蔡传兵说,其实不少德国人曾对此感到吃惊,当时这一技术在慕尼黑还只是一条试验线,但在中国却成功地投入了商用。

  2016年,中国首条拥有完全自主知识产权的中低速磁悬浮铁路,在湖南长沙开通运营;2017年,中国第二条中低速磁悬浮线路,即北京地铁S1线,在北京开通。据悉,安徽也在谋划“十四五”期间从合肥到宣城的高速磁悬浮线路。

  在蔡传兵看来,中低速磁悬浮线路比较适合机场短驳线或是旅游观光线,最高时速不够高,维护成本比较大,性价比有待提升。他比较看好与高温超导技术相结合、时速达到600公里的磁悬浮线路,不仅悬浮距离高,批量生产后成本可以降下来。“上海很早就布局和立项了高温超导技术,上海大学和上海交大分别通过高温超导科研成果转移,建有企业专门从事高温超导带材的产业化制备,而同济大学结合上海特有的商业运行磁悬浮线,建有国家级磁浮交通工程技术研究中心。可见, 上海发展高速磁悬浮技术,特别是高温超导磁悬浮技术具有很好的基础和很强的竞争优势。”

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本文来源:上观新闻 作者:上观新闻 责任编辑:顾铭

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