世界首套時速600公里磁浮交通系統青島下線，填補高鐵飛機之間的速度空白

“貼地飛行”如何又快又穩

我國具有完全自主知識產權的時速600公里高速磁浮交通系統日前在青島下線。（中車四方股份公司供圖）

中央紀委國家監委網站 王珍報道 我國具有完全自主知識產權的時速600公里高速磁浮交通系統日前在青島正式下線，引起國內外廣泛關注。網友紛紛點贊，稱其為“地表最快”、“貼地飛行”神器。

“這是世界首套設計時速達600公里的高速磁浮交通系統。”高速磁浮項目技術總師、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域取得重大突破，掌握了高速磁浮成套技術和工程化能力。

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、綠色環保等優點。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絡的構建。

那么，什么是磁浮列車，我國磁浮交通發展現狀如何，“貼地飛行”如何又快又穩又安全，我們何時能夠坐上高速磁浮列車？記者帶您一探究竟——

國內三條磁浮線正在運營，走出一條從技術合作到自主創新之路

磁浮，一般是指磁懸浮技術，即利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術。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列車與軌道之間的無接觸懸浮和導向，再利用直線電機產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，人們開始看好內燃機。比蒸汽機速度更快、重量更輕、功率更大的內燃機一時成為“提速”的關鍵。汽車、飛機、輪船……新一輪“提速”熱潮在全世界掀起。

然而，有科學家透過內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其經濟發展和民生的需要，德國、日本、美國等國家相繼開展了磁浮運輸系統的研發。

我國對這一領域的研究始于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，上海磁浮交通發展有限公司成功研發了12類200多種磁浮關鍵國產替代產品：列車440V電網分配單元改造、ASG信號測試儀、渦旋無油空壓機……走出了一條從技術合作到自主創新之路。

“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權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下線后的第二天，S1線最后區間金安橋站至蘋果園站實現橋梁貫通，今年底將實現通車試運行。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，定義時空轉換法則，標記人類文明的跨越。在軌道交通領域，高速磁浮一直被稱為“貼地飛行”神器，作為國際尖端技術，是全球交通科技競爭的戰略高地。多個國家沿用不同技術路線進行了長期持續研發，并建成或規劃了試驗及運營線路。高速磁浮作為前沿關鍵科技被列入了我國《交通強國建設綱要》，《國家綜合立體交通網規劃綱要》也提出研究推進高速磁浮通道布局和試驗線路建設。

在國際上，目前德國的磁浮技術最高試驗時速達到505公里。而在我國，處于運營狀態的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公里運程范圍內最快捷的交通模式。

五年前，如此高速的磁浮系統及工程化應用在我國仍屬空白。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。

據介紹，此次下線的高速磁浮，采用成熟可靠的常導技術，構建了包含車輛、牽引供電、運控通信、線路軌道在內全系統仿真、試驗平臺，搭建了從核心零部件、關鍵系統到系統集成的國產化產業鏈。

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，不僅開發出新頭型及氣動方案，解決了超高速條件下的空氣動力學難題，還采用先進激光復合焊和碳纖維技術，研制了滿足超高速氣密承載要求的輕質高強度車體。

據了解，磁浮列車實現高速運行的關鍵，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。據中車株洲電機磁浮產品研究所所長何云風介紹，產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，電磁鐵還具有發電作用，在車輛達到一定運行速度后，能利用諧波發電給車載蓄電池充電，實現車輛的非接觸供電，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，定子和轉子分別安裝在磁浮軌道和磁浮列車上，依靠電磁力直接驅動電機動子運動，電能轉化為列車前進的動能，憑無接觸傳遞力引導推動列車飛馳。

牽引系統方面，則全新自主研發世界首套基于有源中點嵌位（ANPC）技術的24MVA大功率牽引變流系統，以及高速多分區牽引控制系統。

在強勁的牽引系統加持下，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”的運行結構，跑得快“抱”得緊又停得穩

據介紹，時速600公里高速磁浮交通系統項目于2016年10月啟動，2019年研制出試驗樣車，并于2020年6月在上海同濟大學試驗線上成功試跑，經過系統優化確定最終技術方案，于2021年1月研制出成套系統并開始了六個月的聯調聯試。至此，歷時5年攻關，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、攻克了不少技術難題。

據中車四方股份公司有關負責人介紹，此次下線的高速磁浮交通系統采用“車抱軌”的運行結構，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”內安裝磁鐵。磁鐵通電產生強大磁力，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險。

不僅如此，牽引供電系統布置在地面，隨列車位置分段供電，相鄰分區只有一列車運行，基本沒有追尾風險。

與此同時，科研人員還設計了一套“非常規”的制動系統——渦流制動器，確保在緊急情況下“停得穩”。

據了解，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；而當出現直線電機故障等緊急情況時，必須通過渦流制動器實現制動停車，這是高速磁浮列車實現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。據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，經過道岔時，如果道岔剛性不匹配，就會發生共振，產生劇烈震動。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入另一個股道，進而控制列車沿著調度控制系統規劃的路線行駛。“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已完成了集成和系統聯調，5輛編組列車在廠內調試線上實現了整列穩定懸浮和動態運行，各項功能性能良好。

“經過近20年的持續研究和技術積累，我國基本實現了高速磁浮交通全系統的自主研制能力，形成了成套工程化技術，實現了自主可控的產業配套能力，我國高速磁浮已從研發階段進入高速試驗階段，將逐步過渡到示范運營、產業化發展階段。”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，在不斷創新、不斷超越中，中國正在創造讓世界驚嘆的奇跡。

責任編輯：張慕鑫