本文轉(zhuǎn)自：華西都市報 高速磁浮+真空管道 未來列車速度有望超過民航飛機
高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車外觀及試驗線（資料圖片）。新華社發(fā)
高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車駕駛臺(資料圖片)。新華社發(fā)
高鐵作為我國建設(shè)創(chuàng)新型國家的標志性成果，歷經(jīng)多年飛速發(fā)展，成績斐然，已經(jīng)成為一張亮麗的“中國名片”。在軌道交通領(lǐng)域，對更高速度的追求一直不曾停步。高鐵之后的中國交通，如何繼續(xù)領(lǐng)跑世界？在朝向高速、環(huán)保、安全、舒適的道路上，未來的地面交通工具還會有哪些突破？高速磁浮列車或許能給出答案。
時速可達600公里高速磁浮列車填補速度空白
我們知道，高鐵列車依靠旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動，通過齒輪、車軸帶動車輪旋轉(zhuǎn)，車輪與鐵軌相互摩擦，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。這種接觸式的旋轉(zhuǎn)不可避免會產(chǎn)生摩擦、磨損、噪聲等，也制約著高鐵的提速。與高鐵列車相比，磁浮列車最大的不同在于它沒有車輪，卻能夠沿著特定軌道前行。這要歸功于電磁力的作用。地面軌道和車載磁體相互作用產(chǎn)生電磁力，將車體懸浮于軌道之上，再利用沿著軌道鋪設(shè)的直線電機驅(qū)動列車運行。這樣一來，磁浮列車就省卻了旋轉(zhuǎn)電機、車軸、齒輪、軸承和車輪等構(gòu)造，避免了機械接觸導(dǎo)致的摩擦磨損，因而具有速度高、噪聲低、維護量少、安全可靠等優(yōu)點?！ ?b>康沃真空網(wǎng)】僅以速度為例，高速磁浮列車的最高時速可達600公里以上（常規(guī)運營時速達到500公里左右），所以被稱為“貼地飛行列車”。倘若按“門到門”理念計算實際旅行時間，高速磁浮在服務(wù)1500公里運程范圍內(nèi)具有一定優(yōu)勢。它可以填補高鐵（時速400公里以內(nèi)）和航空（時速800公里以上）之間的速度空白，對現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成重要補充，助力形成航空、高速磁浮、高鐵和城市交通等速度階梯完善、高效便捷的多維立體交通構(gòu)架。 高速磁浮作為新型軌道交通領(lǐng)域研究的熱點，近年來逐漸走進大眾視野。事實上，早在1922年，常規(guī)導(dǎo)體（常導(dǎo)）電磁懸浮原理就被提出，1935年已經(jīng)研制出世界上最早的磁浮試驗?zāi)Ｐ?。目前世界上?條商業(yè)應(yīng)用的磁浮線路，均為常導(dǎo)制式。其中，上海高速磁浮列車示范線于2006年開通，是世界上第一條商業(yè)運營的高速磁浮線，迄今已經(jīng)安全運行15年，最高運行時速可達430公里，率先驗證了高速磁浮的技術(shù)可靠性與安全性。2021年7月20日，由中國中車承擔研制、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)在山東青島正式下線。這是世界首套設(shè)計時速達600公里的常導(dǎo)高速磁浮交通系統(tǒng)，標志著我國已掌握常導(dǎo)高速磁浮全套技術(shù)和工程化能力。
探索路徑不一磁浮不同制式各有所長
常導(dǎo)電磁懸浮發(fā)展歷史較長，技術(shù)較為成熟，擁有多年運營經(jīng)驗。除了常導(dǎo)電磁懸浮外，高速磁浮還包括低（高）溫超導(dǎo)電動懸浮、永磁電動懸浮和高溫超導(dǎo)釘扎磁浮等不同制式的探索?！ ∵@些制式首先是依據(jù)不同的懸浮導(dǎo)向原理。簡單說來，電磁懸浮依靠列車上的電磁鐵和導(dǎo)軌上的鐵磁軌道之間的相互吸引力實現(xiàn)懸??；電動懸浮就像列車在軌道上“打水漂”，需要達到一定的速度才能脫離軌道浮起來；釘扎磁浮則如名字所示，超導(dǎo)磁體被無形的磁場緊緊“釘”在軌道上方。科研人員還從導(dǎo)體材料入手，進行不同路徑的探索：常導(dǎo)磁浮使用的是常規(guī)導(dǎo)體材料，比如銅或鋁；超導(dǎo)磁浮使用的是超導(dǎo)材料，其最大優(yōu)點在于沒有電阻，可減少電流傳輸過程中的熱消耗，導(dǎo)電能力能達到常規(guī)導(dǎo)體銅線的幾十倍以上，可以產(chǎn)生更大的懸浮力、導(dǎo)向力和驅(qū)動力?！ ∫晕覈鴵碛腥恐R產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)釘扎磁浮技術(shù)為例。這一技術(shù)得益于超導(dǎo)材料研發(fā)應(yīng)用的不斷突破。高溫超導(dǎo)是相對于低溫超導(dǎo)而言的，前者的冷卻溫度為零下196攝氏度，后者為零下269攝氏度，相比之下工作溫度在很大程度上得到了提高，并且零下196攝氏度恰好處于液氮溫區(qū)，高溫超導(dǎo)體可以利用液氮進行長時間冷卻，簡化了制冷系統(tǒng)，更加節(jié)能環(huán)保。利用高溫超導(dǎo)材料特有的“釘扎”物理現(xiàn)象，永磁軌道形成的磁場就像一只無形的大手，將超導(dǎo)體緊緊抓住。自懸浮、自穩(wěn)定、自導(dǎo)向是高溫超導(dǎo)釘扎磁浮列車最大的特點。車體在靜止的狀態(tài)下，可以呈現(xiàn)“懸浮”狀態(tài)。普通人用手輕輕一推，就能將巨型的磁浮列車推動。釘扎力還能使列車實現(xiàn)超強平穩(wěn)性，帶來舒適乘車體驗?！ ∥覈鴱?997年開始對載人高溫超導(dǎo)磁浮列車進行研究。當時國際上對于該領(lǐng)域的關(guān)注很少。2000年12月31日，世界首輛載人高溫超導(dǎo)磁浮實驗車“世紀號”在西南交通大學誕生。2013年2月，國內(nèi)首條載人高溫超導(dǎo)磁浮環(huán)形試驗線研制成功，超導(dǎo)磁浮試驗車可以在環(huán)形線上以時速50公里持續(xù)運行。
高速磁浮+真空管道列車時速有望達1000公里以上
雖然取得了這些成果，我們依然面臨著來自速度的嚴峻挑戰(zhàn)。磁浮列車要想跑得更快，還要解決空氣阻力問題。高速列車運行時會受到輪軌接觸摩擦阻力，也會受到空氣阻力，磁浮技術(shù)僅僅能夠消除接觸摩擦阻力，但是在地表稠密的大氣環(huán)境下，空氣阻力問題依然存在。據(jù)實際測試，當列車時速超過400公里，受到的空氣阻力將占到列車所受總阻力的80％以上。對此，一方面可以利用更強的動力提高時速，而這將會帶來經(jīng)濟性與技術(shù)性難題；另一方面便是想辦法減小空氣阻力，真空管道技術(shù)因此應(yīng)運而生?！ 『唵蔚卣f，如果將磁浮列車置于真空管道中，利用真空減小空氣阻力，能夠繼續(xù)提升地面軌道交通的速度上限。從理論上來講，未來高速磁浮交通結(jié)合真空管道技術(shù)，運營時速將超過民航飛機速度，達到1000公里以上，成為搭載人類出行的“超高速列車”。我國在2014年6月率先建成全球首個真空管道高溫超導(dǎo)磁浮列車環(huán)形試驗線，驗證了真空管道高溫超導(dǎo)磁浮交通的可行性，受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注?！ ∪缃?，不少國家都在研發(fā)自己的磁浮系統(tǒng)，高速磁浮交通發(fā)展呈現(xiàn)百花齊放的態(tài)勢。但客觀上來說，高速磁浮距離工程化和商業(yè)運營還有許多技術(shù)性和經(jīng)濟性難題亟待突破，不論是常導(dǎo)磁浮還是超導(dǎo)釘扎磁浮，都需要建設(shè)長距離試驗線來做全面的高速試驗驗證。高速磁浮的研發(fā)和運行，還有一段長路要走?！ ∠嘈烹S著磁浮技術(shù)的不斷探索進步，在地面實現(xiàn)（超）高速軌道交通運輸這一夢想與現(xiàn)實的距離正在不斷縮短。期待著未來有一天，高速磁浮走進我們的生活，成為人們出行的重要交通工具。人們可以早上8點從北京出發(fā)，10點就到達上海，不僅可以媲美航空的旅行速度，同時擁有安全舒適的乘坐體驗，這將給人們的工作生活帶來更多便利，極大促進各地的互聯(lián)互通。高速磁浮技術(shù)擁有較廣闊的應(yīng)用前景，將為未來的軌道交通注入新的活力。
