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中国研制,时速620公里!“贴地飞行”何时梦圆?

2021-01-22 11:40 来源:新华每日电讯

中国研制,时速620公里!“贴地飞行”何时梦圆?

西南交大副校长何川:“如国家支持建设长距离试验线,短则两三年,长则五六年,我是有充分信心的”

如果把火车的轮子去掉,让它沿着轨道上方十多毫米的地方悬空疾驰,并且还能跑出620公里的时速,甚至有一天会超过飞机的速度……这还是我们通常意义上的“火车”吗?

这就是磁悬浮列车,问世多年但仍然令人感到神秘、可能引发未来交通方式革命的一种新型交通工具。

最近,在四川成都亮相的一款高速磁悬浮样车,再次引发人们对这种带有科幻色彩的交通工具的关注。

1月13日,中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线,在西南交通大学正式启用。这辆采用全碳纤维、流线型头型的样车,设计时速620公里,有望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。

与其他磁悬浮技术相比,高温超导磁悬浮技术尤其适合未来的真空管(隧)道交通运输,理论预计速度可高于1000公里/小时。考虑到民航客机的飞行速度大约为900公里/小时,这个速度堪称“贴地飞行”。

“汽车、飞机、现代船舶,原创都不是中国人。就包括我们现在领跑世界的高铁,也是从引进开始,进行消化吸收再创造,从跟跑变为领跑。但我们这个技术一旦成功,就完全是中国人的原创。它将成为一种颠覆性的交通方式,填补陆地交通和航空交通的速度空白。”教育部科学技术委员会委员、西南交通大学副校长何川这样评价这台样车和试验线的意义。

高温超导磁悬浮列车有“独门绝技”

磁悬浮是一种完全依靠磁场使物体悬浮的新技术。吸力(或者斥力)不仅可以抵消重力,使物体悬空,还可以把物体牢牢锁定在特定的位置、保持稳定。

为了帮助公众更直观地了解磁悬浮列车的工作原理,西南交通大学超高速真空管道磁悬浮交通研究中心副主任邓自刚教授在高速磁悬浮样车的轨道上做了一个实验。他双手抬起一片长方形的铝板,在永磁轨道上方抛出。结果,铝板并没有直接砸向轨道:它先坠落,然后在距离轨道很近的位置“飘”起来,沿着轨道方向滑行一小段距离才落地,轻盈得像一片羽毛。

邓自刚告诉记者,因为铝板有电阻,电流会衰减,这块铝板最终会落到轨道上。如果把铝板换成超导体,即在一定温度下电阻变为0的导体,就可以实现长时间的悬浮。

磁悬浮列车可以采用3种原理实现悬浮,即电磁悬浮(EMS)、电动悬浮(EDS)和高温超导悬浮(HTS)。电磁悬浮原理比高温超导悬浮原理出现得更早,高温超导悬浮原理是在20世纪80年代后期发现高温超导材料后才提出的。采用电磁悬浮原理的列车已在中低速域和高速域实现了商业运用,而高温超导悬浮还未进入商用。

国内外已经有人利用前面两种原理造出了时速600公里的磁悬浮样车。

2015年,日本低温超导磁悬浮中央新干线曾创造了载人时速603公里的世界新纪录,引起广泛关注。

2019年,中国时速600公里高速电磁悬浮试验样车在青岛下线,标志着中国在高速磁浮技术领域实现重大突破。

西南交通大学超高速真空管道磁浮交通研究中心首席科学家张卫华教授认为,高温超导悬浮技术有自己的独特优势。

第一,运营成本低。所谓“高温”指的是零下196摄氏度,这个温度显著高于低温超导体所对应的温度要求(零下269摄氏度),意味着可以用更经济的方式实现悬浮。“日本的低温超导磁悬浮技术要求零下269摄氏度,需要用液氦来冷却,这在全世界都是稀缺资源。但高温超导磁悬浮用液氮就行了,空气中78%都是氮气,液氮的成本比矿泉水的成本还低。”张卫华说。

第二,系统更简单。同样以日本的低温超导磁悬浮车为参照,它需要加速到一定的速度才能悬浮,而采用高温超导技术可以实现列车的静止悬浮,这样就省去了复杂的起跑系统。

在西南交通大学的项目团队看来,高温超导悬浮技术还有一个重要的优势,那就是拥有完全自主的知识产权。

“我们这个技术一旦成功,就完全是中国人的原创,从基础研究到基础应用,从实用技术到产业化,都是中国人在做。”何川说。

值得一提的是,不论是采取哪种技术路线,相比其他交通方式,磁悬浮列车有很多共通的优点,包括维护成本低、安全性高、环境污染少。

因为没有轮轨接触,列车不需要轮轨、齿轮箱、轴承等零部件,所以磁悬浮列车耗损情况比高铁好很多,而且不会因为雨雪天气延误;

因为磁场的作用力可以使列车在水平和垂直方向保持稳定,而且,磁悬浮列车采用“轨抱车”或者“车抱轨”的结构形式,所以磁悬浮列车脱轨的可能性大幅降低;没有轮轨的噪音,列车可以更安静地运行。

然而,在现有的技术条件下,实现磁悬浮列车的商用仍面临不小的挑战,主要原因在于建设成本高、回报率低。全球范围来看,只有中日韩三国有在运行的商用磁悬浮列车。

因缺经费,一度进展缓慢

在邓自刚看来,过去20年里他所在团队的最大成就是大幅提升了高温超导技术的悬浮载重性能。悬浮载重性能是指单位面积上能产生多大的悬浮力。

2000年年底,西南交通大学王家素和王素玉科研团队研制出了世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车“世纪号”。目前,通过优化研究,这辆车的悬浮性能提高了6-7倍。

“提升悬浮性能首先需要研究清楚车载高温超导体和永磁轨道的作用机理,这是一项系统研究工作。有了研究结论作为指导后,具体实施过程像是一个拼图游戏。”邓自刚说。

超导块材普通尺寸很小,因为越大对工艺的要求越高。研究者需要选择超导块材的形状,比如圆形、正方形还是正六边形,然后研究按照什么方式排列摆放、力求在间隙最小的前提下组合成更大体积的块材,最大程度发挥出每一块超导体的性能。

磁轨的设计面临类似的难题。邓自刚透露,“目前,1米长的轨道是由90段小磁体拼起来的”,他们要琢磨如何排布磁体,实现用最小成本发挥最大的磁场性能。

早期的轨道磁场在上下呈对称分布,这就意味着轨道下方的一半、未处于工作面的磁场被浪费了。经过不断的仿真优化和实验,如今邓自刚的团队可以让90%以上的永磁体磁场聚集在轨道上方,发挥关键作用。

也有一些挑战来自技术之外,比如筹集研发经费。邓自刚坦承,因为一直没有争取到上千万元的投资建设试验线,“前面有10年时间研究进展非常缓慢”。眼看着巴西等国按照类似技术造出了高温超导磁悬浮的小运量、短距离试验线,他感到十分焦虑。

2012年,为了支持我国原创的高温超导磁悬浮技术发展,西南交通大学牵引动力国家重点实验室主任张卫华教授拨给高温超导磁悬浮研究团队一笔100万元的专项经费,总算建起了一条45米长的环形实验线。

“可以说开启了一片新天地,让这项技术起死回生,让外界再次看到了高温超导磁悬浮技术。”邓自刚说。

实现了“浮起来”和“动起来”

1月13日世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线的正式启用是另一个里程碑。该项目由西南交通大学联合中车公司、中国中铁等单位协同攻关研发,是中国推动高温超导磁悬浮技术从实验室走出的重要一步,可验证高温超导磁浮列车高速化及长期运行的可靠性。

邓自刚对此评价说,“1:1比例的样车和试验线,是研究所有关键技术所必需的。如果没有工程化样车和试验线,就没有办法走向真正的工程化应用。”

这条全长165米的试验线只是个开始。

“我们现在的试验线,实现了‘浮起来’ ‘动起来’两个目标,而要实现‘跑起来’的目标,需要在长距离试验线上,才能进行600公里级的真车试验,完成高温超导高速磁浮列车投入民用前的最后一步验证。”项目负责人、成都西南交通大学设计研究院有限公司副院长兼昆明分院院长金朝辉说。

还有多久才能跑起来?

中国在高铁技术上的发展速度举世瞩目。在短短数十年时间里,中国从没有一寸高速铁路,发展到拥有世界上运营里程最长的高速铁路,中国高铁高速、高原、高寒、重载铁路技术达到世界领先水平。

如今,中国正努力在磁悬浮技术上取得相似的成功。北京轨道交通技术装备集团有限公司磁浮工程事业部总经理苟劲松曾撰文指出,中国和日本、德国、美国、韩国是世界上磁悬浮列车技术专利最多的五个国家。根据他在2017年11月26日完成的统计,中国磁悬浮列车专利数量已经占世界的27.11%。

中国也是推动磁悬浮技术落地最积极的国家之一。2002年通车的上海磁悬浮列车成了世界上第一条商业运营的高速磁悬浮列车线路。上海磁浮列车采用的是电磁悬浮,青岛时速600公里的高速电磁悬浮试验样车就是在上海磁浮列车技术的基础上进一步优化取得的成果。2019年,中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》,明确提出合理统筹安排时速600公里级高速磁悬浮系统、低真空管(隧)道高速列车等技术储备研发。2020年,云南、浙江两省分别宣布计划投资1000亿元以上建设高速磁悬浮列车。

金朝辉认为,中国已经具备建设高速磁悬浮试验线和产业落地的基础。首先,高温超导磁悬浮列车的土建技术非常接近于现有的高铁技术,桥梁、隧道、路基的形式都很类似,主要变化是将钢轨变成了磁轨,中间加了直线电机。这样的好处是可以使得土建技术具有较高的成熟度,还可以利用现有的成熟产业链。因此在土建工程技术上完全具备建设条件。

其二,中国的稀土资源储备极其丰富,若将其应用于高温超导磁浮线路中,完全足以支持轨道建设,因此磁轨也具备建设生产和产业落地的条件。

其三,国内多家单位均可制备高温超导块材,但受限于需求量较小,暂时未实现量产。若实现工程应用,在市场驱使下可以在短时间内实现量产。

其四,其他如直线电机、列车控制技术、安全管理技术等,中国均已具有成熟的技术和完整的产业链支持。因此,中国在高速超导磁悬浮列车完全具备建设高速试验线和后续产业落地的基础。

金朝辉认为,高温超导高速磁浮列车技术基本成熟,适用于包括山区在内的各种环境和地形,特别适合于带有旅游性质的轨道或城际高速铁路。目前的当务之急是需要结合应用场景建设长距离试验线,完成系统总集成的验证工作,打通投入商用的最后一关。

另外,当开始建设后,还需要进一步降低建设成本。在土建工程上,由于列车更轻,尺寸更小,采用均布荷载等原因,土建成本将比现有高铁模式更低。但直线电机、磁轨这种新产品,之前没有大规模的应用场景,成本还偏高。研发团队还需要努力降低建造成本,让高温超导高速磁浮技术,更具竞争力。

对于高温超导高速磁悬浮列车投入商用的时间表,何川预计,“如国家支持建设长距离试验线,短则两三年,长则五六年,我是有充分信心的。”

记者王迪、吴晓颖

[ 编辑: 胡兴源 ]
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2021-04-16 22:50

克里姆林宫:俄罗斯将对美国制裁作出回应

据俄新社报道,当地时间16日,俄罗斯总统新闻秘书佩斯科夫向媒体表示,针对美国对俄罗斯采取的制裁措施,以及宣布驱逐10名俄驻美外交官等措施,俄罗斯不会放弃对等的回应措施,这是最基本的反应。但这一切都将由国家领导人来做决定。
2021-04-16 22:50

2021“全华班”出征,广州队前景如何?

2021“全华班”出征,广州队前景如何?
中国足协职业联盟筹备组今天正式公布了本赛季中超16队第一阶段的报名名单。广州队共报名35人,其中广州队在保利尼奥和塔利斯卡缺阵的情况下实现了“全华班”阵容。
2021-04-16 21:30

共同社:东京奥组委主席称没有考虑取消奥运会

据日本共同社报道,东京奥组委主席桥本圣子当地时间16日否认了东京奥运会可能取消的猜测,她称奥组委没有考虑取消奥运会。
2021-04-16 21:30

CBA季后赛首轮:沈梓捷方硕禁赛缺席 北京淘汰深圳

16日下午,2020-2021赛季CBA季后赛首轮开打,常规赛排名第9的北京首钢108:97战胜常规赛排名第8的深圳男篮,挺进八强。深圳队沈梓捷以及北京队方硕、刘晓宇、张才仁、周仪翔由于违反联赛防疫规定,本场禁赛未能上场。
2021-04-16 21:29

别受骗!陕西全运会组委会警告:警惕虚假志愿者招募

日前,第十四届全运会组委会发布声明,称有个别机构和个人以十四运会和残特奥会组委会名义发布招募志愿者的公告,传递虚假信息,严重误导公众,造成了不良的社会影响。
2021-04-16 21:25

北京国安成立女足球队 新赛季将征战女乙联赛

16日,北京国安足球俱乐部与首都体育学院举办新闻发布会,宣布双方将合作共建北京国安首体院女子足球队,新赛季将战女乙联赛。
2021-04-16 21:25

新一届中国足协技术委员会名单公布:沈祥福担任主任

新一届中国足协技术委员会名单公布:沈祥福担任主任
15日,中国足协公布了新一届中国足协技术委员会名单。沈祥福担任技术委员会主任,吴金贵、魏克兴、孙继海、肇俊哲等人担任委员。
2021-04-16 11:27

中国足协正式启动球探培训系统

中国足协正式启动球探培训系统
15日,中国足协技术部在京公布球探培训系统方案。在该方案中,球探体系分为L1、L2和L3三级,第一阶段的球探培训计划将在今年启动。
2021-04-16 11:26

徐灿第三次拳王卫冕战终敲定

世界拳击协会(WBA)中国15日宣布,中国唯一现役职业拳击羽量级世界拳王徐灿的卫冕战已经确认,他将于6月13日在美国接受东道主拳手桑切斯的挑战。
2021-04-16 11:26

方硕、刘晓宇、沈梓捷等7名球员因违反防疫规定被罚款并停赛1场

中国男篮职业联赛(CBA)15日发布公告称,北京队球员方硕、刘晓宇、张才仁、周仪翔,深圳队球员沈梓捷以及吉林队球员丁皓然、刘天意因近日在未得到赛区疫情防控领导小组批准的情况下,擅自离开赛区官方酒店,违反联赛疫情防控相关规定,被罚款1万元,停赛1场。
2021-04-16 11:25

女足姑娘回应奥运会和美国同组:有信心去战胜她们

女足姑娘回应奥运会和美国同组:有信心去战胜她们
经过一场惊心动魄的大战,中国女足终于把东京奥运会的入场券收入囊中,备战奥运的工作随即提上了日程。
2021-04-16 11:25

严禁“逐利”才能告别“粗暴”

在日前召开的全国公安交通管理工作会议上,公安部强调,要深入推进教育整顿,着力整治顽瘴痼疾,坚决打好铁腕治警、正风肃纪攻坚战。
2021-04-16 11:30

“私生饭”咋有一股“馊味”

一路跟踪自己喜欢的偶像、偷偷溜进偶像的房间、坐在偶像的床上自拍……如果这些还不够疯狂的话,那么,还有更奇葩的。
2021-04-16 11:30

旅行盲盒不能真的“盲”

给你一张不知道目的地的机票,你敢踏上这趟未知旅行吗?
2021-04-16 11:30

把驾照“代扣分”好好管管

近日,由公安部起草的道路交通安全法(修订建议稿)公开征求意见。其中明确,“代扣分”拟纳入严惩范围,引起广泛关注。
2021-04-16 11:29

一个山寨奖能满足什么“需求”

近日,央视曝光了山寨“叶圣陶杯”比赛。据家长反映,自己的孩子在参加“叶圣陶杯”华人青少年作文大赛期间,有多个培训机构向家长们承诺,只要花一万元左右,就可以买到该项比赛北京市赛区的一等奖或二等奖,甚至可以获得“小升初”加分的机会。
2021-04-16 11:29

别让基层干部困在流量里

衡量学习教育工作做得好不好,签到、积分数据是道硬杠杠;社区日常工作也要登报上网,以转赞评数量证明群众“满意”,吸引领导“注意”;各部门政务上网却不共享数据,基层工作人员想让群众办事只跑一次,就得在线上“跑”很多次……
2021-04-16 11:29

做国家安全的坚定维护者

4月15日是第六个全民国家安全教育日,今年的活动主题为“践行总体国家安全观,统筹发展和安全,统筹传统安全和非传统安全,营造庆祝建党100周年良好氛围”。
2021-04-16 11:29

每个人都是国家安全的“捍卫者”

全民国家安全教育日到来之际,类似的活动在全国各地广泛开展。这提醒着人们:每个人都是国家安全的“捍卫者”,要以点滴行动,共筑国家安全防线。
2021-04-16 11:28

实时直播公民隐私,对这种不法行为必须零容忍

不法分子采用隐蔽的方法出售破解摄像头ID及破解软件,且价格“水涨船高”,对公民隐私安全带来巨大的威胁和隐患。
2021-04-16 11:28

让法治为市场主体活力护航

4月14日召开的国务院常务会议,通过了《中华人民共和国市场主体登记管理条例(草案)》。这一《条例》的通过,将为培育壮大市场主体和促进公平竞争提供法治保障。
2021-04-16 08:44
19:27 省实白云两校区规划获得通过,明年9月有望开学
省实白云两校区规划获得通过,明年9月有望开学
省实将在白云区新设的两个校区分别为——永平校区(初高中部)和云城校区(小学部),实现小初高一条龙优质教育服务,进一步提升白云区基础教育实力和教育地位,同时带动广州北部地区实现高质量发展。 [详细]
18:51 借卖香水下迷药?警方:香水系仿冒 但未含致幻剂等
近日,广州警方接到群众报警,称在市内一些商圈发现有男子兜售化妆品,与网传的“不法分子假借售卖香水下迷药”事件相似。经调查,报警人及网民反映的情况与事实不符,警方近期未接报过有受侵害事主的相关警情和案件。 [详细]
18:47 广州市启动在内地的港澳同胞新冠病毒疫苗接种工作
广州市启动在内地的港澳同胞新冠病毒疫苗接种工作
记者从广州市卫生健康委了解到,自2021年4月12日起,广州市启动在内地的港澳同胞适龄人群接种国产新冠病毒疫苗工作。 [详细]
15:04 5月起,羊城通新版老年人优待卡可自动生成健康码
5月起,羊城通新版老年人优待卡可自动生成健康码
老年人无需通过智能手机生成健康码,实现刷老年人优待卡、羊城通关爱通手表或手环即可直接展示“健康码”的服务,方便老年人日常出行。 [详细]
14:57 无需带银行卡 广州部分柜员机刷脸或扫码可取现
无需带银行卡 广州部分柜员机刷脸或扫码可取现
越来越多的银行柜员机实现了刷脸取款功能,无需带卡,只需输入手机号或身份证号,以及账户密码,通过人脸识别就能实现存取款交易。 [详细]
14:29 广州将对8条道路周边户外广告、招牌进行品质提升
广州将对8条道路周边户外广告、招牌进行品质提升
近日,记者获悉,广州市城管局计划对广州市管八条重要道路桥下空间及周边区域户外广告及招牌进行品质提升,以塑造广州城市形象、营造商圈氛围。 [详细]
14:10 广州警方“团圆一号”专项行动助力9个家庭团圆
广州警方“团圆一号”专项行动助力9个家庭团圆
广州市公安局新闻办公室4月16日通报:打击拐卖妇女儿童犯罪是公安机关顺应人民群众意愿、解决群众切身利益的一项“民心工程”。 [详细]