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中国高铁为什么没选高大上的磁悬浮

2015-12-15 08:42 高铁见闻

一提磁悬浮,大家立马就会有一种高大上的感觉,认为磁悬浮在技术上必然是最新的、在速度上必然是最快的。毕竟列车要悬浮在轨道上飞行,这很难让人不产生科幻的感觉。

而真空磁悬浮概念的提出,进一步强化了人们这样一种感觉,包括美国约翰·霍普金斯大学应用物理学实验室以及中国西南交通大学均提出了真空磁悬浮概念。

通常情况下,民用飞机的空中巡航速度在每小时850公里左右,对于超过8000公里以上的旅行,乘坐飞机耗费的时间与经济成本是惊人的,并会因为大量排放严重污染环境。有没有一种更高速的旅行工具能让人们更快、更经济、更环保的旅行呢?

于是,真空磁悬浮就作为一个选项被人们提出。所谓真空磁悬浮,就是在一个真空的管道里面铺设磁悬浮线路,然后让列车在真空管道中运营。由于没有了空气阻力,真空磁悬浮时速可达30004000公里,能耗不到民航客机的十分之一,而噪音、废气排放接近于零。

但真空磁悬浮还停留在概念阶段,考虑到巨大的建设成本以及维护等问题,真空磁悬浮离实际应用还有很远的距离。

不仅是真空磁悬浮,就是普通磁悬浮技术在全球的应用也是寥寥无几。如此高大上的一种技术,为什么没有在全球普及?中国高铁建设为什么没有采用磁悬浮技术?

磁悬浮技术全球应用的坎坷之路

与大家心目中的高大上有所不同,揭开磁悬浮的神秘面纱你会发现如下事实:其一,磁悬浮其实并不是一项新技术。1922年起源于德国,1934年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就申请了磁悬浮列车专利。其二,磁悬浮并不一定意味高速。1984年,第一辆商用磁悬浮列车在英国伯明翰国际机场投入运营,全长仅600米,运营时速42公里,11年后因维护问题关闭。

磁悬浮的基本原理就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理,让车辆悬浮起来,利用电磁力引导,推动列车前行。目前磁悬浮列车技术在国际上主要有两个流派:

第一种,是以德国为代表的常导磁悬浮。轨道是一种T型台,列车两边下部要把T型轨道的两边包住,利用磁力上浮,列车与轨道之间的缝隙大约810毫米。上海浦东机场线采用的就是德国常导磁悬浮技术,运营速度430公里。

第二种,是以日本为代表的超导磁悬浮。超导磁悬浮就不是列车包轨道了,而是轨道包列车,列车在一个U型槽内运营。超导磁悬浮,悬浮气隙较大,一般为100mm左右。

磁悬浮技术不可谓不先进,由于克服了车轮与轨道之间的阻力,磁悬浮列车可以更容易实现高速运营,理论上可以按照时速500公里运营。但是磁悬浮技术,尤其是高速磁悬浮技术,在世界的推广之路却异常坎坷。

德国是磁悬浮的发源地,至今却仍旧没有一条磁悬浮线路,这项技术被德国媒体界被称为“昂贵的高科技玩具”。1989年德国在柏林建设长度1.6公里的无人驾驶磁悬浮列车,并载客试运营,19917月正式服务,柏林墙倒掉之后被废弃。此后2000年柏林至汉堡、2003年鲁尔区特快两条磁悬浮线先后被放弃,特别是2006922日,德国拉滕—德尔彭的磁悬浮试验线发生脱轨事件,造成22人死,严重打击了磁悬浮的发展。2003年,德国磁悬浮技术终于在中国上海开花结果,时速达到30公里,但至今仍是严重亏损。

日本的磁悬浮技术开始于1962年,197912月试验速度达到了517公里,1997年全长18.4公里的日本山梨磁悬浮试验线建设成功并开始运行试验,2003年日本3辆编组的MLX01磁悬浮列车创造了581公里的世界纪录。20138月,日本再次启动连接东京到名古屋的中央新干线项目,力争2027年开通;并宣称将在2045年建成东京到大阪的磁悬浮线路。尽管目标宏达,但是截至目前,日本仍然没有一条商业运营的高速磁悬浮项目。

中国高铁为什么没有选择磁悬浮

其实,中国高铁关于轮轨与磁悬浮的路线之争,曾经持续了很久,也争得非常热闹。

1990年原铁道部完成“京沪高速铁路线路方案构想报告”,到2008年京沪高铁开工建设,整整花费了18年的时间。期间经过了可行性研究、相关技术与研究等内容,其中也包括磁悬浮与轮轨技术路线的竞争。

最后的结果是轮轨派轻松取胜。为什么?简单说来就两点:

1第一,磁悬浮的相对优势不明显了。

磁悬浮相对轮轨,最大的优势是速度。但是当轮轨试验速度已经突破574.8公里,运营速度能够突破350公里的时候,磁悬浮的速度已经不那么明显了。

磁悬浮不是克服了车轮与轨道之间的摩擦吗?按说应该优势很明显呀?为什么。其实这是一个中学物理题,高速运行物体的空气阻力是速度的二次方,其能耗是速度的三次方,当速度达到300公里以上时,运动物体所受的阻力90%是空气阻力,磁悬浮虽然没有机械阻力,因为还需要磁力将列车浮起来,也要消耗大量能量。所以当轮轨技术轻松突破时速300公里时,磁悬浮技术的相对优势已经不那么明显了。

2第二,磁悬浮技术有比较明显的劣势很难克服。

比如经济因素,磁悬浮线的修建成本要大幅度高于轮轨线路的建设。更重要的是技术原因。高铁要发挥最大的效用,第一要素是必须联网,相对一条有一条孤零零的线路,联网的高铁效能会称几何倍数增长。但是,在技术上磁悬浮天生就是为点对点的运输而生,因为变轨的技术难度非常大,所以磁悬浮很难联网。常导磁悬浮技术,列车是抱轨的所以很难变轨,超导磁悬浮是在U型槽内运行,更难变轨。难以变轨还带来另外一个困难,那就是救援。中国上海浦东机场线磁悬浮列车,曾经发生过一次火灾事故,一周之后才将事故列车拖走。这也是磁悬浮列车的一个命门。


中低速磁悬浮的崛起

高速磁悬浮在全球的推广之路异常坎坷,唯一一条商业运行线路上海浦东磁悬浮线,还一直处于大幅亏损状态。但是,中低速磁悬浮线路却另辟蹊径,相关推广大有燎原之势。

第一个国家是日本,该国发展磁悬浮的路线比较务实,一方面加强高速磁悬浮的技术储备,并伺机推动实施,另一方面,率先建成中低速磁悬浮运营线路。日本第一条正式运营的磁悬浮铁路是名古屋市区通向爱知世博会会场的磁悬浮线路,这条铁路于200536日正式开通,全长约9公里,中途设有9个站。该磁悬浮列车由3节车厢构成,全程无人驾驶,最高时速为100公里/小时,行驶全程需要17分钟。

第二个国家是韩国。近几年,韩国轨道交通技术发展很快,在全球市场上与中国企业展开激烈竞争。中低速磁悬浮技术也是韩国轨道交通发展的一个重点。韩国磁悬浮的发展过程经历了独立研发(1985年—1993)、对外合作(1994年—1998年)和商业化尝试(1999年至今)3个阶段。

200612月,韩国宣布投入研发无人驾驶中低速磁悬浮列车用于下一代城市交通。20147月,韩国仁川国际机场至仁川龙游站磁悬浮线路投入运营,全长6.1公里。列车由韩国自主研发,无人驾驶,最高时速可达110公里。韩国成为继日本之后,第二个拥有中低速磁悬浮线路的国家。

中国是世界上第三个拥有中低速磁悬浮技术的国家。2000年之后,中国的中低速磁悬浮推广就有多种传言,包括北京八达岭线、成都青城山项目、北京东直门到首都机场线、沪杭磁悬浮线等,但都无疾而终。

2009年之后,中国的中低速磁悬浮建设进入加速状态。

2009年唐山客车厂研制的低速磁悬浮列车下线;

2011年中国南车与张家界政府在长沙签订长沙签订《张家界中低速磁悬浮项目合作意向书》,计划在张家界建成我国首条中低速磁浮商业运营线;

20121月,中国南车株机公司研制的中低速磁悬浮列车下线,最高时速100公里,最大载客600人;

2014516日,长沙高铁站至黄花国际机场磁悬浮工程正式开工建设,预计2015年年底建成,这是我国第一条完全自主研发的商业运营磁悬浮线。

于此同时,北京中低速磁浮交通线路S1线也在快速推进中。

中国在实现高铁轮轨技术的快速发展后,正在磁悬浮领域悄然实现着逆袭。


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主要内容包括①高铁为什么没有安全带?②高铁动车有啥区别?③汽车市场换技术为何失败,高铁为何成功?④火车为什么左行?⑤高铁辐射是否影响健康?⑥高铁为什么多建在桥上?⑦世界十大高铁系统⑧无座票是否该半价?⑨高铁为啥人无我有,人有我快?⑩高铁为什么夜间不开行?⑪高铁座位为什么没有E?


 
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