張偉增

濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司 山東濟(jì)南 250014

時(shí)速600公里的高速磁浮試驗(yàn)樣車已在青島下線[1]，這標(biāo)志著中國(guó)在高速磁浮交通技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)展。中車磁浮試驗(yàn)技術(shù)已引入同濟(jì)嘉定校區(qū)試驗(yàn)線，600公里時(shí)速的磁浮技術(shù)將走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行線下試驗(yàn)，高速磁浮將會(huì)引領(lǐng)新一輪的發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)外高速磁浮的研究情況

1.1 日本超導(dǎo)磁浮技術(shù)研究

始于1962年，1972年完成首次磁懸浮走行試驗(yàn)。在車載低溫技術(shù)和超導(dǎo)材料得以工程應(yīng)用的條件下，選擇了低溫超導(dǎo)高速電動(dòng)懸浮，正在開(kāi)展工程化應(yīng)用試驗(yàn)驗(yàn)證和載客體驗(yàn)運(yùn)行，計(jì)劃2027年開(kāi)通中央新干線。日本先后建設(shè)兩條高速磁浮試驗(yàn)線，分別為：宮崎試驗(yàn)線、山梨試驗(yàn)線[2]。

1.2 德國(guó)常導(dǎo)電磁懸浮系統(tǒng)研究

自1970年起，德國(guó)選擇和堅(jiān)持采用常導(dǎo)電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）的技術(shù)路線，先后開(kāi)發(fā)了系列化的Transrapid磁浮系統(tǒng)，并率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)用和技術(shù)輸出。位于埃姆斯蘭的高速磁浮試驗(yàn)線（TVE）于1984年建成，該試驗(yàn)線總長(zhǎng)31.5km，包括道岔、曲線、鋼制軌道梁和混凝土軌道梁等多種工況的線路條件，TR06之后的所有磁浮系統(tǒng)均在試驗(yàn)線上進(jìn)行研究和試驗(yàn)驗(yàn)證[3]。

常導(dǎo)電磁懸浮系統(tǒng)在德國(guó)通過(guò)了獨(dú)立安全認(rèn)證，基于TR08成熟技術(shù)平臺(tái)的上海示范線自2003年投入試運(yùn)行，至今已安全穩(wěn)定運(yùn)行了16年，為高速磁浮系統(tǒng)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)和檢修維護(hù)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

1.3 美國(guó)在高速磁浮系統(tǒng)領(lǐng)域研究

艾倫·馬斯克于2013年提出了超級(jí)高鐵計(jì)劃，美國(guó)目前尚未建成工程化的高速磁浮試驗(yàn)線，迄今為止僅在臨時(shí)搭建的試驗(yàn)線路上進(jìn)行了幾次試驗(yàn)，暫無(wú)最新進(jìn)展[4]。

1.4 我國(guó)高速磁浮研究

我國(guó)高速磁浮的研究分為三種模式：高速常導(dǎo)磁浮、高溫超導(dǎo)磁浮、永磁電動(dòng)懸浮等。

高速常導(dǎo)磁浮最有代表性的是上海示范線，該線引進(jìn)了TR08技術(shù)，完成上海線集成，2003年試運(yùn)行，2006年商業(yè)運(yùn)營(yíng)，已安全運(yùn)行16年，并對(duì)部分關(guān)鍵部件進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究；十一五期間，我國(guó)消化引進(jìn)技術(shù)，對(duì)車體自主研發(fā)和車輛初步集成創(chuàng)新；十二五期間，我國(guó)開(kāi)展了永磁+電磁混合懸浮技術(shù)應(yīng)用研究，研制了原理樣機(jī)，在1.5公里試驗(yàn)線進(jìn)行了低速試驗(yàn)。通過(guò)系統(tǒng)研究，基本掌握高速磁浮關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行了部分核心部件的國(guó)產(chǎn)化研制和裝車驗(yàn)證，具備了進(jìn)一步提速和工程化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

高溫超導(dǎo)磁浮方面，開(kāi)展了高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)室階段的機(jī)理研究，以液氮為冷卻介質(zhì)，應(yīng)用高溫超導(dǎo)體的釘扎效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)懸浮導(dǎo)向。2012年建成我國(guó)首條高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形試驗(yàn)線，2014年建成真空管道高溫超導(dǎo)磁懸浮車試驗(yàn)平臺(tái)[5]。

永磁電動(dòng)懸浮方面，采用低溫超導(dǎo)電動(dòng)懸浮技術(shù)，正開(kāi)展真空管道超高速磁浮關(guān)鍵技術(shù)研究。

2 高速磁浮技術(shù)優(yōu)勢(shì)

高速磁浮具有運(yùn)行快捷、載客量大、可靈活編組（2-10節(jié)編組），快速起停、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、維護(hù)量少等特點(diǎn)，既適用于長(zhǎng)途運(yùn)行，也可用于快速交通。

2.1 運(yùn)營(yíng)速度高

運(yùn)行速度可達(dá)500-600km/h，在1500公里左右平均旅行時(shí)間為3.5h，磁浮具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)，是目前旅行時(shí)間最短的大型客運(yùn)交通工具。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)能大

單車定員可達(dá)110人，加減速能力強(qiáng)（最大1.3m/s2），可實(shí)現(xiàn)5-8分鐘間隔高密度發(fā)車，8編組干線模式年最大運(yùn)能約1億人次、區(qū)域模式年最大運(yùn)能約1.3億人次。

2.3 運(yùn)行安全可靠

采用抱軌運(yùn)行，車輛無(wú)脫軌風(fēng)險(xiǎn)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置在地面，線路分段供電，在同一供電線段上只能一列車行駛，無(wú)碰撞風(fēng)險(xiǎn)；高精度、多冗余的故障導(dǎo)向安全設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制和完善的防護(hù)功能，系統(tǒng)可靠性高。

2.4 節(jié)能環(huán)保性能優(yōu)良

運(yùn)行速度為500-550km/h，人均能耗6.7-8.4kW·h/100km，約為飛機(jī)的1/2，能耗低、零排放、無(wú)污染、噪聲及輻射滿足標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境友好。

2.5 選線適應(yīng)性強(qiáng)

爬坡能力強(qiáng)，高速通過(guò)曲線半徑?。?50km/h速度運(yùn)行時(shí)，通過(guò)最小曲線半徑6500m，高鐵最小曲線半徑12000m），選線建設(shè)經(jīng)濟(jì)性好。

2.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好

無(wú)接觸運(yùn)行，磨耗小，維護(hù)量小，高級(jí)修周期長(zhǎng)（磁浮10年/次，高鐵3年/次），系統(tǒng)可用性高，具有全壽命周期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 高速磁浮的運(yùn)用場(chǎng)景

磁浮具有綜合比較優(yōu)勢(shì)，作為現(xiàn)代高速軌道交通的一種補(bǔ)充，可以實(shí)現(xiàn)城市群內(nèi)的快速通勤，城市群之間的同城化交通，以及東西部的戰(zhàn)略走廊聯(lián)絡(luò)。

（1）適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、體量大、一體化程度高的地區(qū)樞紐間，可以構(gòu)建0.5-1小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈，如京津雄、山東半島、珠三角等。

（2）適用于經(jīng)濟(jì)互補(bǔ)，流通性強(qiáng)的核心城市間，可構(gòu)建2-3小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈，如京滬、成渝、廣貴、濟(jì)青煙等。

（3）適用于東西部帶動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)，均衡性發(fā)展，需求大的中心城市間，可構(gòu)建5小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈，如京蘭、京成、滬昆等。

4 結(jié)語(yǔ)

高速磁浮運(yùn)行速度為500-600km/h，可填補(bǔ)航空與高鐵之間的旅行速度空白，對(duì)形成航空、磁浮、高鐵、城際、城軌多網(wǎng)融合綜合立體交通體系，解決“門到門”的快速出行，具有重要的意義。發(fā)展高速磁浮，有利于搶占技術(shù)制高點(diǎn)，提高我國(guó)在高速磁浮領(lǐng)域的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。