[图文]“中国号”磁悬浮飞起来

　　说到包括磁悬浮列车在内的新型高速机车产品，人们往往会想到德国、日本等国的厂商。现在，中国的科学家和制造商已迎头赶上，具备自主知识产权的中低速磁悬浮列车已研制成功，高速磁悬浮列车研究项目也将进行轨道试车。

　　“中国号”磁悬浮飞起来

　　

　　2006年4月30日，四川成都青城山某试验基地。我国第一辆具有自主知识产权的中低速磁悬浮列车，从实验室测试到室外实地测试均取得了成功。这标志着我国从实际应用的角度自主掌握了中低速磁悬浮列车技术，并完成了从理论到实践的完美转身，进入实际操作测试阶段。

　　早在今年2月13日，中国成都飞机工业集团也对外宣布，由其制造的国家首列100%全数字化设计，时速高达500公里，并拥有完全自主知识产权的中国第一辆高速磁悬浮列车，正式进入车厢主体加工阶段。这一属于国家863计划的“海豚”号高速磁悬浮车辆研制项目，于去年9月在成都投入生产。今年7月，“海豚”号将在上海同济大学1．7公里长的轨道上进行试车。这一讯息，在一向将磁悬浮技术视为创新和工业制造骄傲的德国引发轩然大波，他们甚至认为中国对其技术进行了剽窃。事实果真如此吗？

　　技术与时代一起前行

　　磁悬浮列车由于具有安全性、稳定性、与环境适应性以及高速、适合大量运输等特点，被视为21世纪综合运输系统中最具发展前途的高科技运输工具之一。目前，磁悬浮列车主要有两种类型：一种是牵引力在地面上供电，列车上不需要受流器，列车时速可达到500公里；另一种是牵引力在列车上，需要受流器，列车时速不超过200公里/小时。在上海浦东开发区修建的高速磁悬浮列车属于前一种，它全套引进德国技术和设备，适应于长干线铁路。成都青城山磁悬浮列车是我国第一辆国产化具有自主知识产权的中低速磁悬浮列车，属于第二种类型，适应于城市内和市郊列车，采用高架形式可与城市公交、地铁形成立体交通体系，它为我国未来城市交通发展提供了一种环保型高新技术模式。

　　磁悬浮列车的研究和制造，涉及自动控制、电力电子技术、直线推进等众多学科，技术十分复杂，是一个国家科技实力和工业水平的重要标志。我国从上世纪70年代开始进行磁悬浮列车的研制，首台小型磁悬浮原理样车于1989年春问世。继1994年西南交大成功地进行了4个座位、自重4吨、悬浮高度为8毫米、时速为30公里的磁悬浮列车试验之后，由铁道部科学研究院主持，长春客车厂、中科院电工所、国防科技大学参加，共同研制的长为6.5米、宽为3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单转向架磁悬浮试验车，在铁道部科学研究院环行试验线的轨距为2米、长36米、设计时速为100公里的室内磁悬浮实验线路上成功地进行了试验，并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定。6吨单转向架磁悬浮试验车的研制成功，为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础，填补了我国在磁悬浮列车技术领域的空白。1995年5月，我国第一台载人磁悬浮列车在轨道上空平稳地运行起来。这台磁悬浮列车长3.36米、宽3米、轨距2米，可乘坐20人，设计时速为500公里。

　　上世纪90年代，由中国西南交大、国防科大牵头，我国对磁悬浮技术开展了系统研究，并建成了磁悬浮列车模型和样车。1996年7月，国防科技大学紧跟世界磁悬浮列车技术的最新进展，成功地进行了磁悬浮列车独立转向架模块的试验。此次实验中，西南交通大学通过20年的自主研发和实践测试，进行实地工程线运行的中低速磁悬浮列车长11．2米、宽2．6米、高3．3米，自重18吨，可载60人。该列车采用异常导电磁吸力主动控制悬浮原理，控制系统分为列车自动运行控制模式和司机驾驶控制模式，运行中列车悬浮8～10毫米，最高车速在每小时80～160公里之间。

　　确立国际领先地位

　　目前正在运营的上海磁悬浮示范线，西起上海地铁2号线龙阳路站，东到浦东国际机场，主要满足了浦东机场和上海市区大运量高速交通的需求。该条线路全长约30公里，采用双线上下折返运行，设计最高运行速度为每小时430公里，单线运行时间约8分钟。该运营线是“十五”期间上海市交通发展的重大项目，也是世界上第一条投入商业化运营的磁悬浮示范线，具有交通、展示、旅游观光等多重功能。

　　据上海市委书记陈良宇介绍，通过上海磁悬浮线路的实践，中国掌握了磁浮轨道核心技术，拥有了相应的知识产权，在国际上处于领先地位。此外，在磁悬浮列车制造方面，中国已掌握了磁浮交通系统和子系统的总体集成技术。

　　磁浮技术分为轨道、车辆、牵引、运行控制等4大系统，主要有16项核心技术。其中，线路轨道3项，通过上海磁悬浮线路的实践，中国已经完全掌握。由中国在磁浮上海线上设计制造的预应力钢筋混凝土轨道梁，完全达到并部分超过德国磁浮系统规定的技术标准。掌握这项技术，今后一旦哪个国家购买德国磁浮技术，就需要同步购买我国的配套专利。这些专利涉及变形控制、精密加工和偏差调整等。由于基础线路在整个项目的总投资中占有较大比重，因此这些技术将使中国能够在国际市场分羹一杯。

　　在车辆系统方面，通过国际合作和技术开发，国内可以生产的有4项；在牵引系统方面，有6项德方已同意将技术转移到设在中国的合资企业中进行生产。目前，仅有2项控制运行技术我国只能通过进口部件方式进行国际采购。上海宝钢集团目前已经能够生产长定子等重要部件。

　　在新近获批的沪杭磁悬浮线项目的相关谈判中，中国基本实现了一些重要目标：项目造价平均每公里2亿元、机电设备国产化率不低于70％、核心技术尽可能地实现向中国转移、中方可得到16项核心技术中的13项技术等。沪杭磁悬浮线的建设，将在我国加速形成磁浮交通产业，并使我国在该领域处于领先优势。

　　在这样的基础上，陈良宇宣布，经过上海磁悬浮线路3年多的连续运行，中国科研人员经过不懈努力，已攻克诸多难题，现在已全面掌握了高速、全自动磁浮交通系统的运行和维护技术。这意味着中国已经成为世界上少数几个能研制和开发磁浮列车的国家，世界磁浮发展史上也将从此写下属于中国的一页。

　　磁悬浮列车是一项高科技集成的技术，它的发展不仅是一项技术、一个行业自身的成熟壮大，更将带动我国变频、电子设备制造及对外技术合作等一大批相关产业和领域的发展，其应用前景非常广阔。

　　发展需要谨慎

　　现有的运输网络是陆、海、空多种运输手段相结合的综合系统，各种交通工具之间，既有明确分工，又有激烈竞争，而且飞机和汽车的运输速度也在日新月异地发生着变化。那么，要发展磁悬浮列车，其市场定位应在哪里呢？

　　北京大学教授张承福认为，让运输向空中发展有一定的局限性。比如周期性的运输或长距离的运输，用飞机可能比较合适，但如果几百公里的距离也用飞机就不经济了。因此，从效率上看，飞机尽管比其他运输工具快，但除开起降落时间，在几百公里范围内，它与高速列车、特别是未来的磁悬浮列车相比，并没有什么优势，而且飞机的能耗比列车要大得多。同时，陆地高速运输工具———高速铁路，也有其局限性，即速度极限、噪音污染、摩擦损耗等等。因此，过去准备搞普通高速列车的国家，现在都倾向于发展磁悬浮列车。

　　磁悬浮列车技术先进，发展迅速，但并不意味着我国可以大范围地发展磁悬浮铁路。中国科学院院士邱励俭认为，磁悬浮列车花费太大，1公里高速公路投资需要2亿元人民币，1公里磁悬浮铁路的投资在此基础上翻两番都不止。如果要修一条从北京到天津的高速公路，投资300~400亿人民币就足够，而修一条磁悬浮铁路，没有1000亿元人民币是不可能的。因此，要慎重发展磁悬浮列车。邱励剑的意见，代表了很多专家的意见。因此，中国对发展磁悬浮列车应采取循序渐进的策略。

　　这一点在今年初的全国铁路工作会议上也得到了证实。铁道部部长刘志军提出了未来5年铁路跨越式发展要实现的6大目标，其中最重要一点是中国将步入“高铁时代”。从今年开始到2007年，160列时速达200公里的铁路机动车组可以交付使用；2008年和2009年，时速达300公里和350公里的机动车组也将投入使用。

　　

　　高速行驶列车将是未来5年我国铁路实现跨越式发展的重点。

　　背景链接

　　磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年Hermann Kemper先生就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁浮列车的专利。进入上世纪70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力，以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。根据当时轮轨极限速度的理论，科研工作者们认为，轮轨方式运输所能达到的极限速度为每小时350公里左右，要想超越这一速度运行，必须采取不依赖于轮轨的新式运输系统。这种认识引起许多国家科研部门的兴趣，但后来都中途放弃，只有德国和日本仍继续进行磁悬浮系统的研究，并取得了令世人瞩目的进展。

　　德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度。日本开发的磁悬浮列车MAGLEV (Magnetically Levitated Trains)于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录。

　　什么是磁悬浮列车

　　磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，因此从根本上克服了传统列车轮轨黏着限制、机械噪声和磨损等问题，是人们梦寐以求的理想陆上交通工具。

　　磁悬浮列车的种类

　　磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400～500公里，适合于城市间的长距离快速运输。而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。

　　(王立杰)

作者：司 丽