李武濤

摘要：磁懸浮技術(shù)的誕生與發(fā)展源于人類對(duì)交通出行速度的追求。按照線圈導(dǎo)體屬性，磁懸浮技術(shù)可分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型；按照懸浮原理，磁懸浮技術(shù)可分為電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）和電動(dòng)懸浮系統(tǒng)（EDS）。本文分別從磁懸浮系統(tǒng)的技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)特性；世界各國(guó)對(duì)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及我國(guó)對(duì)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用幾個(gè)方面介紹了磁懸浮技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：磁懸?。籘R技術(shù)；ML技術(shù)

磁懸浮技術(shù)的誕生與發(fā)展源于人類對(duì)交通出行速度的追求。過(guò)去80余年以來(lái)，不少科學(xué)家對(duì)這種不依賴輪軌接觸、無(wú)直接摩擦力的運(yùn)輸技術(shù)應(yīng)用于交通工程的可能性進(jìn)行了研究，并在中國(guó)上海實(shí)現(xiàn)了商業(yè)運(yùn)行。我國(guó)人口眾多，磁懸浮這種新技術(shù)的采用需求不僅出現(xiàn)在城市間的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，也出現(xiàn)在城市交通領(lǐng)域，其技術(shù)主要是中低速技術(shù)和輕型車輛。不過(guò)，在“是否可以繼續(xù)推廣磁懸浮技術(shù)”以及“如何在我國(guó)推廣磁懸浮技術(shù)”這兩個(gè)問(wèn)題上，專家和官員兩個(gè)層面上均還存在一些不同看法。爭(zhēng)論主要集中在三方面：首先是工程技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，即磁懸浮技術(shù)是否具備推廣到運(yùn)輸生產(chǎn)領(lǐng)域的工程成熟度；其次是技術(shù)推廣的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，即磁懸浮技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性是否可接受；三是輸送（生產(chǎn)）能力風(fēng)險(xiǎn)，即磁懸浮技術(shù)能夠達(dá)到的最大生產(chǎn)能力究竟在何等水平。

一、磁懸浮技術(shù)的類型及特點(diǎn)

按照線圈導(dǎo)體屬性，磁懸浮技術(shù)可分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型；按照懸浮原理，磁懸浮技術(shù)可分為電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）和電動(dòng)懸浮系統(tǒng)（EDS）。從原理上，磁懸浮技術(shù)可分為“常導(dǎo)+EMS”（常導(dǎo)磁吸型）和“超導(dǎo)+EDS”（超導(dǎo)磁斥型）兩種主要模式。德國(guó)的TR技術(shù)采用“常導(dǎo)+EMS”，而日本的ML技術(shù)采用“超導(dǎo)+EDS”，他們分別代表了目前國(guó)際上兩種比較接近實(shí)用水平的磁懸浮運(yùn)輸技術(shù)。

（一）德國(guó)的TR技術(shù)和日本的ML技術(shù)

由于系統(tǒng)原理不同，TR和ML磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)也各有不同，主要表現(xiàn)在導(dǎo)軌構(gòu)造、懸浮氣隙、運(yùn)行速度、能耗、磁場(chǎng)強(qiáng)度等方面。u型導(dǎo)軌的ML系統(tǒng)較T型導(dǎo)軌的TR系統(tǒng)懸浮氣隙大、可達(dá)運(yùn)行速度更高，能耗與磁場(chǎng)強(qiáng)度也相應(yīng)較高。

（二）磁懸浮系統(tǒng)的技術(shù)特性

作為新型的運(yùn)輸技術(shù)，磁懸浮系統(tǒng)在運(yùn)行速度、加速度、安全性、可靠性、工程選線、能效與環(huán)保等評(píng)價(jià)指標(biāo)上，相對(duì)于傳統(tǒng)交通方式具有一定優(yōu)勢(shì)；而運(yùn)輸能力僅能達(dá)到高速輪軌系統(tǒng)的40%～50%。與輪軌系統(tǒng)相比，磁懸浮系統(tǒng)的運(yùn)行速度與加速度的優(yōu)勢(shì)明顯。TR08和MLX01列車的設(shè)計(jì)速度分別為500km/h和550km/h，遠(yuǎn)高于目前300km/h的高速輪軌列車速度；平直線路上，理論推算TR08列車速度達(dá)到500km/h需要加速時(shí)間265s、加速距離19.3km，均小于ICE03列車達(dá)到300km/h時(shí)的對(duì)應(yīng)值（370s、20.9km），考慮到MLX01較TR08具有更大的加速度，上述差值將更為明顯。磁懸浮系統(tǒng)的安全性和可靠性高的結(jié)論，主要基于理論推斷和試驗(yàn)運(yùn)行累計(jì)數(shù)據(jù)，尚有待實(shí)際運(yùn)營(yíng)的進(jìn)一步檢驗(yàn)和完善，2006年9月22日發(fā)生的德國(guó)埃姆斯蘭德試驗(yàn)線磁懸浮列車和服務(wù)機(jī)車撞車事故，對(duì)磁懸浮列車的控制系統(tǒng)的安全性提出了挑戰(zhàn)。

（三）磁懸浮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)特性

作為大型交通工程，磁懸浮系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用高昂。雖然目前關(guān)于磁懸浮系統(tǒng)造價(jià)與高速輪軌系統(tǒng)造價(jià)的比較有相當(dāng)不同的意見(jiàn)，但總的來(lái)說(shuō)，大多數(shù)觀點(diǎn)及數(shù)據(jù)表明，修建磁懸浮系統(tǒng)的費(fèi)用要高于高速輪軌系統(tǒng)。尤其在平原地區(qū)，高速輪軌系統(tǒng)的工程造價(jià)得以降低，而同時(shí)磁懸浮系統(tǒng)的選線靈活優(yōu)勢(shì)得不到充分利用，這種情況下兩者的造價(jià)差距會(huì)非常明顯。

二、世界各國(guó)對(duì)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用論證

隨著磁懸浮技術(shù)的日趨成熟，世界各國(guó)均試圖建造實(shí)用的磁懸浮線路.資料表明：德國(guó)、日本、美國(guó)在多條線路上開(kāi)展了磁懸浮技術(shù)的論證工作。下面，分別分析各國(guó)磁懸浮線路論證過(guò)程及其采用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)和相關(guān)結(jié)論。

（一）德國(guó)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用論證

1977年，德國(guó)研發(fā)基于常導(dǎo)技術(shù)的長(zhǎng)定子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）.1980～1987年，德國(guó)建成埃姆斯蘭德（Emsland）的磁懸浮高速列車試然而，對(duì)于投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)后的磁懸浮安全控制系統(tǒng)，尤其是如何保障大編組、高密度運(yùn)營(yíng)條件下的高速磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性和可靠性，還有待進(jìn)一步論證和提高.2006年8月份的上海磁浮火災(zāi)事故和9月份的德國(guó)磁懸浮試驗(yàn)線列車與服務(wù)機(jī)車相撞事故，對(duì)高速磁懸浮系統(tǒng)的安全保障體系和事故救援預(yù)案，提出了新的更高的要求。

（二）日本磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用論證

日本從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始研究超導(dǎo)磁懸浮鐵路，開(kāi)發(fā)超導(dǎo)磁懸浮鐵路方面的ML技術(shù)。1977年和1996年，日本先后建成宮崎試驗(yàn)線和山梨試驗(yàn)線。宮崎試驗(yàn)線僅進(jìn)行超導(dǎo)磁懸浮鐵路的最基本的性能試驗(yàn)；山梨試驗(yàn)線全長(zhǎng)18.4km，用于超導(dǎo)磁懸浮的實(shí)際應(yīng)用的運(yùn)行試驗(yàn)，并作為規(guī)劃中的東京—大阪“超導(dǎo)磁懸浮中央新干線”的一段。

除了主要適用于長(zhǎng)大干線鐵路和城際鐵路的ML技術(shù)，日本也發(fā)展基于常導(dǎo)的中低速磁懸浮鐵路——中部高速地面運(yùn)輸（CHSST）系統(tǒng)，并作為城市交通運(yùn)輸工具。相較ML系統(tǒng)，CHSST不僅具有舒適、無(wú)公害、安全可靠等磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的共同優(yōu)點(diǎn)，而且建設(shè)費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，系統(tǒng)技術(shù)更成熟，已建成大運(yùn)量高密度的商業(yè)運(yùn)營(yíng)線——東部丘陵線。

（三）美國(guó)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用論證

關(guān)于磁懸浮技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，美國(guó)和我國(guó)的情況有類似之處。首先，兩國(guó)都對(duì)磁懸浮技術(shù)進(jìn)行了一定規(guī)模的投資，主要集中在對(duì)車輛設(shè)備和導(dǎo)軌構(gòu)造的研發(fā)和改進(jìn)上。其次，兩國(guó)都缺乏磁懸浮列車系統(tǒng)的試驗(yàn)線建設(shè)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，新線建設(shè)對(duì)德、日兩國(guó)的磁懸浮線路技術(shù)有不同程度的依賴，都以引進(jìn)為主，結(jié)合德、日的現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適合自身技術(shù)發(fā)展水平和運(yùn)輸需求規(guī)律的磁懸浮鐵路系統(tǒng)。美國(guó)磁懸浮發(fā)展出現(xiàn)了數(shù)次反復(fù)，這使得美國(guó)目前在磁懸浮列車示范運(yùn)行方面落后于德國(guó)和日本。當(dāng)然，美國(guó)對(duì)磁懸浮技術(shù)的軟、硬件的總體研究水平高于我國(guó)，而我國(guó)通過(guò)上海磁浮示范線的建成并通車運(yùn)營(yíng)，也掌握了第一手的磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)和商業(yè)運(yùn)營(yíng)資料。在過(guò)去的幾十年中，美國(guó)聯(lián)邦政府、企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)先后投入了15億美元，在線性直流同步電機(jī)、超導(dǎo)磁鐵、輕型合成材料等磁懸浮列車關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破。通過(guò)技術(shù)研發(fā)，尤其是對(duì)硬件的技術(shù)改進(jìn)，成功地降低了多項(xiàng)設(shè)備的制造成本。

三、我國(guó)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)磁懸浮系統(tǒng)的研發(fā)和建設(shè)環(huán)境具有以下特點(diǎn)：

在技術(shù)上，我國(guó)磁懸浮技術(shù)的研發(fā)起步較晚，尤其是工程層面的工作。不過(guò)，我國(guó)通過(guò)中德技術(shù)合作于2003年建成了世界上第一條商用高速磁懸浮線路，即上海浦東機(jī)場(chǎng)線，極大地推動(dòng)了我國(guó)磁懸浮技術(shù)的研發(fā)。在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，我國(guó)已經(jīng)逐步具備了再創(chuàng)新的能力。例如，20世紀(jì)90年代以來(lái)，原國(guó)家科委正式將“中低速磁懸浮列車關(guān)鍵技術(shù)研究”列入“八五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，由鐵道科學(xué)研究院牽頭，國(guó)防科技大學(xué)、中科院電工所、西南交通大學(xué)等單位參加。1995年5月，國(guó)防科技大學(xué)成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)1：1單轉(zhuǎn)向架的載人運(yùn)行。2001年研制成功的中低速磁浮試驗(yàn)車下線并成功進(jìn)行了試驗(yàn)運(yùn)行，2005年7月又研制成功了磁浮工程化樣車。目前，中國(guó)已經(jīng)先后在北京、長(zhǎng)沙、成都、上海、大連等城市建立了多家研究基地和試驗(yàn)線路，對(duì)不同制式的磁懸浮技術(shù)開(kāi)展實(shí)用化研究，實(shí)用型中低速磁浮列車及唐山2km試驗(yàn)示范線也正在籌劃中，關(guān)于磁懸浮應(yīng)用技術(shù)的獨(dú)立研發(fā)能力正在形成。經(jīng)驗(yàn)表明，科技發(fā)展中的趕超先進(jìn)決不是一朝一夕之功，工程技術(shù)領(lǐng)域更是如此，我們還須耐住寂寞，踏踏實(shí)實(shí)地作好磁懸浮技術(shù)應(yīng)用前期的研發(fā)與論證工作。

在經(jīng)濟(jì)上，磁懸浮系統(tǒng)單位運(yùn)輸能力的造價(jià)高于輪軌系統(tǒng)。作為發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)中央政府、各級(jí)直屬部門(mén)與多數(shù)地方政府的財(cái)政預(yù)算能力總體上仍然是比較有限的，但部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)具備建設(shè)磁懸浮線路的能力。各國(guó)的論證經(jīng)驗(yàn)表明：磁懸浮系統(tǒng)的自負(fù)盈虧能力是比較弱的，各地區(qū)及政府部門(mén)對(duì)任何磁懸浮系統(tǒng)建造的決議應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)施運(yùn)營(yíng)后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼的可能性及財(cái)政能力。因此，各城市在規(guī)劃磁懸浮系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目時(shí)必須要充分考慮地區(qū)經(jīng)濟(jì)承載能力。

在市場(chǎng)需求上，我國(guó)不少交通通道系統(tǒng)仍有一定發(fā)展空間，包括我國(guó)正積極籌建的上海一杭州高速磁浮列車線路等；這也是我國(guó)建造磁懸浮系統(tǒng)過(guò)程中明顯優(yōu)于發(fā)達(dá)國(guó)家之處。這一形勢(shì)為磁懸浮技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展提供了較好的需求環(huán)境，也增加了該項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性。

在政策環(huán)境。磁懸浮作為一項(xiàng)新技術(shù)，可以產(chǎn)生良好的產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)效應(yīng)、科技拉動(dòng)效應(yīng)和媒體宣傳效應(yīng)，容易得到有關(guān)部門(mén)的偏愛(ài)。

在公眾與專業(yè)環(huán)境上，社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)主要是磁懸浮線路的造價(jià)，目前，我國(guó)交通行業(yè)的投融資政策已開(kāi)始形成，為磁懸浮技術(shù)項(xiàng)目的投融資創(chuàng)造了良好條件。不過(guò)，在具體操作方法上，仍需要進(jìn)一步研究行之有效的策略。

四、研究結(jié)論

通過(guò)上述研究，結(jié)合我國(guó)目前磁懸浮技術(shù)研發(fā)實(shí)踐，可以提出如下幾方面的政策建議：

從國(guó)家層面制訂磁懸浮技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的整體規(guī)劃。這個(gè)規(guī)劃應(yīng)包括磁懸浮關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)、磁懸浮項(xiàng)目的工程實(shí)施技術(shù)研發(fā)、基于交通需求的磁懸浮通道建設(shè)規(guī)劃。磁懸浮系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的投融資體制、磁懸浮線路高密度運(yùn)營(yíng)組織與維修實(shí)施計(jì)劃研究等方面的發(fā)展計(jì)劃。

從規(guī)劃層面研究磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用空間。避免可能的重復(fù)建設(shè)。當(dāng)前，國(guó)家對(duì)城際（輪軌）鐵路、高速（輪軌）鐵路、客運(yùn)（輪軌）專線的建設(shè)正處于方興未艾時(shí)期，要超前對(duì)可能建設(shè)磁懸浮線路的通道進(jìn)行初步而系統(tǒng)的分析與論證，考慮制訂未來(lái)5～15年專業(yè)水平的綜合（磁懸浮系統(tǒng)）交通建設(shè)規(guī)劃。在滿足交通需求的基礎(chǔ)上，為磁懸浮線路的可能建設(shè)預(yù)留需求空間。

研究磁懸浮線路的建設(shè)投資與運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼辦法。目前，關(guān)于城市公共交通的補(bǔ)貼已經(jīng)有比較成熟的制度，其運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼已納入軌道。不過(guò)，磁懸浮線路一般需要跨越不同地方政府所管轄的地區(qū)，例如，滬杭線跨越上海市與浙江省、京津涉及到北京、天津兩市（甚至包括河北省）。在這種情況下，如何從投資和運(yùn)營(yíng)制度上明確各方責(zé)任，包括中央政府的投入與管理，需要進(jìn)一步研究。這些責(zé)任的明確一定程度上是從制度上確保磁懸浮項(xiàng)目論證程序和結(jié)論科學(xué)性的基礎(chǔ)。

充分利用既有的上海磁懸浮線路的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，加快開(kāi)展關(guān)于磁懸浮線路主體技術(shù)與運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的研究。