磁懸浮列車(chē)的發(fā)展前景

• 陳博 2023年7月28日 來(lái)源：中研網(wǎng) 1049 67
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當(dāng)下中國(guó)已經(jīng)在不少城市之間建立了良好的高鐵網(wǎng)絡(luò)，相較而言，磁懸浮列車(chē)因其超高的運(yùn)輸效率，在未來(lái)同樣具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。高速磁浮作為新一代高速軌道交通模式擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用場(chǎng)景亦十分豐富，既可以用于長(zhǎng)途運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)基于大型樞紐城市之間“走廊化”交通，也

欲了解更多城市軌道交通行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)城市軌道交通行業(yè)市場(chǎng)前瞻與未來(lái)投資戰(zhàn)略分析報(bào)告》。

磁懸浮技術(shù)（英文：electromagnetic levitation， electromagnetic suspension）簡(jiǎn)稱EML技術(shù)或EMS技術(shù))是指利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術(shù)。懸浮技術(shù)主要包括磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、電懸浮、粒子束懸浮等，其中磁懸浮技術(shù)比較成熟。磁懸浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式比較多，主要可以分為系統(tǒng)自穩(wěn)的被動(dòng)懸浮和系統(tǒng)不能自穩(wěn)的主動(dòng)懸浮等。

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1997年，日本超導(dǎo)高速磁懸浮列車(chē)MLX不載人試驗(yàn)速度達(dá)到550km/h，在目前現(xiàn)有的磁懸浮列車(chē)中運(yùn)行速度最快。MLX采用電動(dòng)懸浮原理，就是當(dāng)列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)載磁體（一般為低溫超導(dǎo)線圈或永久磁鐵）產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)在安裝于線路上的懸浮線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩者相互作用，為列車(chē)提供懸浮力和導(dǎo)向力，并通過(guò)長(zhǎng)定子直線同步電機(jī)為列車(chē)提供牽引動(dòng)力。

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德國(guó)自1969年起就對(duì)磁浮列車(chē)相關(guān)技術(shù)展開(kāi)了研究。作為未來(lái)新興的軌道交通工具，磁懸浮列車(chē)因其超過(guò)400公里/時(shí)的超高速度，長(zhǎng)期以來(lái)被視作補(bǔ)充德國(guó)乃至歐洲范圍內(nèi)鐵路和航空客運(yùn)之間真空地帶的絕佳選擇。遺憾的是，德國(guó)人的這一夢(mèng)想至今尚未得以實(shí)現(xiàn)。

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而歐亞大陸彼端的中國(guó)，卻在近20年前就已將磁懸浮列車(chē)投入使用。從2002年12月31日開(kāi)始，基于德國(guó)技術(shù)的磁懸浮列車(chē)連接了上海市區(qū)和浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)，全程30多公里。路程雖短，但列車(chē)速度卻可達(dá)430公里/時(shí)以上。

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然而，這一速度并非是磁懸浮列車(chē)的最高紀(jì)錄。日前，中國(guó)青島市計(jì)劃新建一條磁浮鐵路，其運(yùn)行速度可達(dá)600公里/時(shí)。據(jù)路透社以及美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)報(bào)道，與上海的德國(guó)技術(shù)磁懸浮列車(chē)不同，未來(lái)青島的新磁懸浮車(chē)型將完全由中國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)。該車(chē)型具有“快起快?！钡募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)，可以充分發(fā)揮出磁浮技術(shù)的速度優(yōu)勢(shì)。譬如此次登場(chǎng)的工程樣車(chē)，僅需約3.5分鐘即可加速至600公里/時(shí)的速度。

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當(dāng)下中國(guó)已經(jīng)在不少城市之間建立了良好的高鐵網(wǎng)絡(luò)，相較而言，磁懸浮列車(chē)因其超高的運(yùn)輸效率，在未來(lái)同樣具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。高速磁浮作為新一代高速軌道交通模式擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用場(chǎng)景亦十分豐富，既可以用于長(zhǎng)途運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)基于大型樞紐城市之間“走廊化”交通，也可以應(yīng)用在中短途客運(yùn)領(lǐng)域，承擔(dān)城市內(nèi)部通勤運(yùn)輸任務(wù)，加速城市一體化建設(shè)。

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我國(guó)首條國(guó)產(chǎn)磁浮線路于2016年5月在長(zhǎng)沙運(yùn)行，中國(guó)有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，中低速磁浮列車(chē)，由株洲電力機(jī)車(chē)有限公司設(shè)計(jì)制造。

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由于沒(méi)有輪軌的摩擦與撞擊，運(yùn)行極為安靜；采用特殊的抱軌設(shè)計(jì)，極大限度降低了列車(chē)脫軌和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，具有極高的安全性；造價(jià)合理，比鐵路和中運(yùn)量輕軌分別低1/3和1/4；轉(zhuǎn)彎半徑小，僅50米；爬坡能力很強(qiáng)，可以繞著建筑物或者山體靈活運(yùn)行，能夠開(kāi)進(jìn)居民小區(qū)。

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2021年1月13日，中國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)、自主制造的世界首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車(chē)及試驗(yàn)線，在西南交通大學(xué)正式啟用。這輛采用全碳纖維、流線型頭型的樣車(chē)，設(shè)計(jì)時(shí)速620公里，有望創(chuàng)造在大氣環(huán)境下陸地交通的速度新紀(jì)錄。

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與其他磁懸浮技術(shù)相比，高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)尤其適合未來(lái)的真空管（隧）道交通運(yùn)輸，理論預(yù)計(jì)速度可高于1000公里/小時(shí)?？紤]到民航客機(jī)的飛行速度大約為900公里/小時(shí)，這個(gè)速度堪稱“貼地飛行”。

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磁懸浮列車(chē)可以采用3種原理實(shí)現(xiàn)懸浮，即電磁懸浮(EMS)、電動(dòng)懸?。?/span>EDS）和高溫超導(dǎo)懸浮(HTS)。電磁懸浮原理比高溫超導(dǎo)懸浮原理出現(xiàn)得更早，高溫超導(dǎo)懸浮原理是在20世紀(jì)80年代后期發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料后才提出的。采用電磁懸浮原理的列車(chē)已在中低速域和高速域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)運(yùn)用，而高溫超導(dǎo)懸浮還未進(jìn)入商用。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有人利用前面兩種原理造出了時(shí)速600公里的磁懸浮樣車(chē)。

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無(wú)論是輪軌鐵路還是磁懸浮鐵路，當(dāng)車(chē)輛處于開(kāi)放空間大氣環(huán)境下以超過(guò)160km/h速度運(yùn)行時(shí)，均要面臨巨大的空氣阻力和噪聲問(wèn)題，從而在商業(yè)運(yùn)營(yíng)上帶來(lái)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的挑戰(zhàn)。因此，為獲得更高的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行速度，在利用懸浮技術(shù)減少車(chē)軌摩擦、振動(dòng)的基礎(chǔ)上，再構(gòu)建低真空運(yùn)行環(huán)境以減小空氣阻力和噪聲是未來(lái)更高速度軌道交通技術(shù)的重要發(fā)展方向。

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車(chē)輛輕量化是高速列車(chē)和城市輕軌車(chē)輛的一個(gè)重要發(fā)展方向 。鋁合金以優(yōu)良的擠壓性能 、良好的可焊性 、高比強(qiáng)等特點(diǎn)逐漸成為高速列車(chē)的主導(dǎo)材料 。 磁懸浮列車(chē)的研制在我國(guó)剛剛起步 , 其車(chē)體的鋁合金焊接工藝研究是磁懸浮列車(chē)制造的首要工作 。

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鋁材是制造車(chē)廂結(jié)構(gòu)性價(jià)比最佳的材料，因?yàn)檐?chē)廂越輕越好，越輕需要克服的重力使它浮起來(lái)的力就越小。除車(chē)廂鋁材外，建設(shè)鐵路設(shè)施還需要相當(dāng)量的建筑﹣結(jié)構(gòu)鋁材，車(chē)廂內(nèi)部裝修、空調(diào)、座椅與通風(fēng)系統(tǒng)等也主要是用鋁合金打造的，有些車(chē)輛是用永磁力浮起來(lái)的，如果用超導(dǎo)磁場(chǎng)浮起，則需要高純鋁線系統(tǒng)輸送電流。

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為更好推動(dòng)磁懸浮列車(chē)的發(fā)展，中國(guó)正大力研發(fā)各項(xiàng)性能均優(yōu)于6N01及7N01的磁浮車(chē)廂結(jié)構(gòu)擠壓鋁合金產(chǎn)品，以及適合600km/h速度的專用鋁合金產(chǎn)品。

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在中小城市與城鎮(zhèn)之間及城鎮(zhèn)分布較為密集的走廊經(jīng)濟(jì)帶上，視運(yùn)輸需求，加密高等級(jí)公路網(wǎng)絡(luò)、提升省道技術(shù)等級(jí)或以城市快速路的形式建設(shè)相對(duì)開(kāi)放的快捷通道，并注重與區(qū)際交通網(wǎng)絡(luò)的銜接。

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磁懸浮列車(chē)以其速度快，高效，環(huán)保，安全，噪音小無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)磁懸浮列車(chē)的發(fā)展與國(guó)家的發(fā)展規(guī)劃不謀而合。由此可見(jiàn)隨著未來(lái)磁懸浮市場(chǎng)化的成熟和技術(shù)的改進(jìn)，其前景不可估量。

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中國(guó)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，超百萬(wàn)人口的城市有133個(gè)，城市軌道交通發(fā)展?jié)摿薮?，?yōu)勢(shì)突出的中低速磁浮交通，迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

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中國(guó)磁浮交通技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代，雖起步較晚，但發(fā)展迅速。錢(qián)清泉建議，推進(jìn)磁浮交通在城市繁華區(qū)、旅游風(fēng)景區(qū)和城際客運(yùn)線的應(yīng)用，與現(xiàn)有軌道交通形成互補(bǔ)，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)?？春谩翱焖儆职察o”的中低速磁浮在中國(guó)的發(fā)展，建議注重相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和配合。

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