開啟“貼地飛行”時代

姚曉嵐

試驗現(xiàn)場。

6月21日，由中車四方股份公司承擔(dān)研制的時速600公里高速磁浮試驗樣車，在同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)磁浮試驗線上成功試跑，這標(biāo)志著我國高速磁浮研發(fā)取得重要新突破。

在同濟(jì)大學(xué)高速磁浮試驗線上，試驗樣車首次進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，開展了多種工況下的動態(tài)運行試驗，包括不同軌道梁以及道岔、小曲線、坡道、分區(qū)切換等，完成七大項200多個試驗項點，對懸浮導(dǎo)向、測速定位、車軌耦合、地面牽引、車地通信等關(guān)鍵性能進(jìn)行了全面測試。

“在多工況試驗條件下，車輛懸浮導(dǎo)向穩(wěn)定，運行狀態(tài)良好，各項關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計要求，達(dá)到設(shè)計預(yù)期?！备咚俅鸥≌n題負(fù)責(zé)人、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁表示。

據(jù)中車四方方面介紹，此次試驗樣車成功試跑，實現(xiàn)了從靜態(tài)到動態(tài)運行的突破，獲取了大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)，高速磁浮系統(tǒng)及核心部件的關(guān)鍵性能得到了初步驗證，為后續(xù)高速磁浮工程樣車研制的優(yōu)化提供了重要技術(shù)支持。

據(jù)介紹，目前，時速600公里高速磁浮項目研發(fā)進(jìn)展順利，試驗樣車成功試跑的同時，一列5輛編組高速磁浮工程樣車的研制也在穩(wěn)步推進(jìn)中，按照計劃預(yù)計在2020年底下線，屆時將形成高速磁浮全套技術(shù)和工程化能力。

那么，時速600公里高速磁浮是一種怎樣的交通制式？其技術(shù)先進(jìn)性體現(xiàn)在哪里？作為高鐵大國，為何我國還需要時速600公里高速磁??？該項目研制的意義和目的是什么？圍繞這些問題，近日，記者專訪了同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院院長、（國家）磁浮交通工程技術(shù)研究中心主任陳小鴻教授，以期對時速600公里高速磁浮項目做全面深入了解。

為何將指標(biāo)定在時速600公里

據(jù)陳小鴻介紹，高速磁浮交通系統(tǒng)可分解為4個子系統(tǒng)，一是線路軌道系統(tǒng);二是車輛系統(tǒng);三是牽引及控制系統(tǒng);四是運行控制系統(tǒng)。

她表示，現(xiàn)在全世界面向應(yīng)用的高速磁浮系統(tǒng)有三大類，一類是發(fā)源于德國、落地在上海的常導(dǎo)長定子系統(tǒng)，現(xiàn)在我國正在研發(fā)的時速600公里高速磁浮系統(tǒng)也屬于這一類系統(tǒng);第二類是日本的低溫超導(dǎo)系統(tǒng)，日本正在建設(shè)的東京到大阪設(shè)計時速500公里的高速磁浮便屬于這類;第三類是管道式磁浮，目前美國、英國正在研發(fā)，這類系統(tǒng)設(shè)計速度更高，比如膠囊列車。

為何我國要將高速磁懸浮的技術(shù)指標(biāo)定為時速600公里？陳小鴻解釋，時速500公里和時速600公里的系統(tǒng)，從運營的角度來講，并沒有特別本質(zhì)的區(qū)別。但時速500～600公里的運輸技術(shù)，是一個完全不同于現(xiàn)在高速列車的系統(tǒng)。速度越高，則說明技術(shù)水準(zhǔn)越高。

“把系統(tǒng)目標(biāo)速度放在600公里，與我國國土空間尺度和連接核心城市間的距離也有關(guān)系。”陳小鴻表示，像日本的高速磁浮線規(guī)劃是從東京到名古屋到大阪，差不多是500公里的距離，用時速500公里系統(tǒng)點對點一小時內(nèi)就能到。但對我們國家來說，像北京、上海、廣州這樣的核心大城市，間距在1000多公里，如果要讓大都市群相互聯(lián)系，并且能在時間效益上發(fā)揮優(yōu)勢，兩點間加上停站希望是3小時可達(dá)。

“因此，我們國家把目標(biāo)速度放在了600公里，有這個需要。當(dāng)然這也給我們國家整個的工業(yè)制造水平、研發(fā)水平提出了更高的要求?！标愋▲櫿f道。

高速磁浮與輪軌優(yōu)劣對比

對比輪軌，陳小鴻認(rèn)為，時速600公里高速磁浮具有六大優(yōu)勢：

一是速度更快。

二是更高運輸速度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。從高速輪軌系統(tǒng)本身的技術(shù)能力，可以達(dá)到時速350～400公里，但存在能耗、制動安全性和長期運營維護(hù)問題。因此從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度，并不適宜去追求更高速度并大面積鋪開。對比而言，高速磁浮也被叫作地面飛行，在非粘著、無摩擦往前運行的情況下，適宜跑到500～600公里的速度，這是它最重要的特點和優(yōu)點。

三是適應(yīng)能力更強(qiáng)。相比高鐵，高速磁浮可以爬更高的坡，可以有更小的轉(zhuǎn)彎半徑，在建設(shè)過程當(dāng)中，意味著高速磁浮對地形、地貌、地勢的適應(yīng)能力更強(qiáng)，適合我國地形復(fù)雜多變的情況。比如：高速磁浮建設(shè)完全可以沿著已經(jīng)建成的高速公路，不會給選線帶來很大的限制。

四是安全、受氣候條件影響小。由于高速磁浮是抱軌運行，沒有脫軌風(fēng)險。無論是臺風(fēng)、暴雨甚至是雨雪冰凍，氣候條件都不會影響它的安全運行。

五是可維護(hù)性強(qiáng)。高速磁浮系統(tǒng)的主要特色是冗余設(shè)計，并且具備智能運維條件。在運行過程當(dāng)中，在監(jiān)控中心就能了解其關(guān)鍵設(shè)備部件的狀況;如果有問題，在夜間回庫時就可以立即進(jìn)行替換和維修。

六是可縮短門到門的距離。盡管在達(dá)到500～600公里速度時，磁浮列車和空氣摩擦的噪聲會相對較大，但在時速200公里以下，磁浮列車的噪聲會低于輪軌列車，“所以在進(jìn)站速度降下來時，磁浮的系統(tǒng)是很安靜的，這也意味著可以把它的站建得離城區(qū)更近一些，讓門到門的接駁時間更短一些?！?/p>

不過，陳小鴻也坦言，輪軌系統(tǒng)已有100多年歷史，且在我國已有一張覆蓋非常好的網(wǎng)絡(luò)，因此，時速600公里高速磁浮需要在現(xiàn)有綜合交通體系內(nèi)尋找到它的位置，比如在重要的走廊帶上，是否會有速度的互補(bǔ)性、有運力需要填充等?！白鳛楹蟀l(fā)的系統(tǒng)，要尋找到它的發(fā)展空間還是有一定的難度，公眾在接受度、認(rèn)識度上也會有一點點欠缺。”陳小鴻說。

此外，磁浮列車總避不開討論電磁輻射的話題。對此，陳小鴻強(qiáng)調(diào)，其實磁浮列車的電磁輻射比看電視更低，甚至還不如打手機(jī)。原因在于磁浮列車是抱軌運行，提供動力的電磁場均鎖定在內(nèi)部?！澳壳按蠹覍λ恼J(rèn)知熟悉程度還不夠，缺乏宣傳會給工程推廣帶來一定的困難。”陳小鴻說

接下來可能在國內(nèi)推廣嗎

記者注意到，高速磁浮在全球范圍內(nèi)并沒有得到很大面積推廣，對此，陳小鴻認(rèn)為，“作為一個后發(fā)的系統(tǒng)要尋找它合適的空間，不是一件非常容易的事情?！?/p>

她解釋稱，雖然磁浮最早發(fā)源地在德國，但德國的國土面積小，大約相當(dāng)于中國的一個省，且歐洲鐵路發(fā)展最早最成熟，在歐洲幾乎很難找到一些有足夠客流的大城市聚集帶，且距離足夠長到要用時速500公里左右的速度才能達(dá)到需求。

她回憶，現(xiàn)在每兩年開一次的國際磁浮會議，其中最積極的國家包括巴西、俄羅斯、德國，本來今年在中國開，“巴西在自主研發(fā)自己的系統(tǒng)，俄羅斯也在做磁懸浮貨運系統(tǒng)，美國有馬斯克在推1000公里時速的膠囊列車，中國當(dāng)然當(dāng)仁不讓，也非常積極地去推動，而且中國的國土面積需要有一個更高速的系統(tǒng)?！?/p>

陳小鴻提到，對國土面積較小的國家來講，的確沒有這個高速連接需要。但這里要說到日本，日本雖然國土面積不大，但國家經(jīng)濟(jì)的大部分都集聚在太平洋沿岸城市群，即東京到大阪的城市帶。在1964年東海道新干線通車3年后，自1967年就開始籌劃東海道磁浮新干線，2017年正式開工建設(shè)、2027年東京至名古屋段建成。因為其在這個走廊帶上有足夠的、不同速度要求的客流需求。

試驗樣車內(nèi)部。

那么，時速600公里磁浮的研發(fā)是否意味著是接下來可能在國內(nèi)推廣的一個起點？

對此，陳小鴻認(rèn)為，這是一個重要的里程碑，“要真正做工程實施，一定要有能夠自主研發(fā)、能夠有完整生產(chǎn)能力的體系?，F(xiàn)在這一款車設(shè)計是按照600公里時速的要求來設(shè)計的，這應(yīng)該說是一個很重要的起點，它標(biāo)志著我們有能力去做這個車。除了車以外，其他系統(tǒng)同時也在研發(fā)，最終要把它集成為一個完整的系統(tǒng)，能夠達(dá)到600公里的時速，這是我們的目標(biāo)?！?/p>

“我個人的觀點是，隨著整個系統(tǒng)和技術(shù)的成熟，高速磁浮一定會在我們國家開始投入應(yīng)用，只不過在哪條線上先做、在什么時候做還是問題，做本身不是問題?！标愋▲櫿f。

為何還需要時速600公里高速磁浮

在相對完善的高速鐵路網(wǎng)下，為什么我國還需要時速600公里的高速磁浮？

陳小鴻認(rèn)為，盡管目前高鐵網(wǎng)在某些走廊上還有一點提速的空間，但不會太大?，F(xiàn)在粵港澳、京津冀、長三角等城市群，的確有快速聯(lián)系的時間需求。此外，在重要的走廊上，光有一條高鐵是不夠的，將來的京滬，包括整個沿海大通道，從整個客流需求上都有增加線路、提高運力的要求。

“問題是再去造一條同樣速度、同樣能力的一模一樣的線路，還是說提供給客流有分層選擇，就像飛機(jī)和鐵路各有分工一樣。”陳小鴻說。

目前，飛機(jī)的巡航速度在時速800公里左右，高鐵在時速300公里左右，磁浮時速定在500～600公里，便既能補(bǔ)充重要走廊上的能力不足，還能夠提供一個差異化的服務(wù)。

“我不認(rèn)為高速磁浮會與高鐵網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖突，這一點在交通業(yè)內(nèi)是達(dá)成共識的?！标愋▲櫧忉尫Q，在服務(wù)群體上，高速磁浮與高鐵沒有沖突，在重要的干線走廊上，在已經(jīng)有了高鐵的情況下，磁浮是對通道運力的補(bǔ)充，是對速度區(qū)段的填充。

“從目前來講，建設(shè)落地肯定是要跟著市場走、跟著需求走，有需要就去建，而不是在一開始就想要做一張大網(wǎng)絡(luò)，不會用這種方式去考慮?！标愋▲櫛硎?，高速磁浮未來實際上會是一種走廊型、自然形成的局部網(wǎng)絡(luò)，這是目前能夠看到的它的未來應(yīng)用場景。

陳小鴻表示，比如長三角一體化，肯定是要在交通的便利化、同城化下才能真正做到一體化。此外，在城市群的內(nèi)部，也有半小時可達(dá)范圍、一小時大都市圈等需要，實際上也需要更高速度的運輸系統(tǒng)來提供服務(wù)。

造價會比輪軌高很多嗎

陳小鴻表示，從經(jīng)濟(jì)的角度來說，高速磁浮的造價不會比輪軌高很多，且成本不僅僅包括建設(shè)成本，還包括長期的運行維護(hù)成本，需要同線路同等條件下來做比較才有意義。

陳小鴻舉例稱，東京到大阪的磁浮新干線在建設(shè)前做過仔細(xì)研究，整體來講，磁浮成本比輪軌高10%多，“從這點來說，高速磁浮的確不能算是一個很昂貴的不能接受的系統(tǒng)，雖然整個建設(shè)運營成本會高一些，但往返時間縮短也有社會經(jīng)濟(jì)價值。以京滬為例，若未來京滬間使用磁浮運行，時間可以縮短到3小時。”

那么，這是否意味著未來磁懸浮在我國大規(guī)模投入商業(yè)運營是可能的？

對此，陳小鴻表示，目前還很難說是否能大規(guī)模投入商業(yè)運營，但我們國家會堅定不移地在高速磁浮的產(chǎn)業(yè)化與工程化應(yīng)用上走下去，“這是毋庸置疑的。”

我國之所以啟動時速600公里高速磁浮項目的研究，陳小鴻表示，主要出于兩點考慮，一是國家需要，二是技術(shù)研發(fā)。

在國家需要方面，時速600公里高速磁浮項目首先要服務(wù)于我國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，即我國地理空間尺度的確需要這一速度段的載運工具，成為綜合交通系統(tǒng)的一部分，使各種交通方式能夠互補(bǔ)并互相銜接。

在技術(shù)研發(fā)方面，交通運輸任何一代的新技術(shù)，都會對相關(guān)技術(shù)產(chǎn)生非常大的引領(lǐng)和帶動作用?！翱瓷先ナ茄兄埔粋€新的交通工具，其實是讓我們國家交通行業(yè)的整個研發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)體系不斷迭代更新，不斷向前走。600公里時速的磁浮系統(tǒng)，不僅僅局限于磁浮技術(shù)本身，還會對關(guān)聯(lián)的新技術(shù)、新材料應(yīng)用等帶來很重要的引領(lǐng)和貢獻(xiàn)?！?/p>

據(jù)中國中車方面介紹，時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)的研制，是科技部國家重點研發(fā)計劃“先進(jìn)軌道交通”重點專項課題。該項目由中國中車組織，中車四方股份公司技術(shù)負(fù)責(zé)，聯(lián)合30余家企業(yè)、高校、科研院所共同攻關(guān)，目的是攻克高速磁浮核心技術(shù)，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的時速600公里高速磁浮工程化系統(tǒng)，形成我國高速磁浮產(chǎn)業(yè)化能力。

二十年的堅持

陳小鴻表示，能夠取得今天這樣的重要突破，源自在科技部、上海市等各方力量的堅定支持下，同濟(jì)大學(xué)磁浮交通工程技術(shù)研究中心與國內(nèi)一大批科研團(tuán)隊，堅持20年，堅持自主創(chuàng)新、緊密合作，為今天高速磁浮系統(tǒng)研發(fā)及工程化研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

早在2000年，為支持世界上首條商業(yè)運營的高速磁浮線——往返于上海地鐵龍陽路站與浦東國際機(jī)場的上海高速磁浮示范運營線，科技部支持籌建了國家磁浮交通工程技術(shù)研究中心，開展磁浮交通技術(shù)的國產(chǎn)化和創(chuàng)新研究。

磁浮中心在“十五”期間組織科研團(tuán)隊，自主研發(fā)建成了位于同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)的這條高速磁浮試驗線，該1.5公里長的試驗線是目前世界上唯一一條在用的常導(dǎo)長定子磁浮交通系統(tǒng)綜合試驗線，可為高速磁浮交通技術(shù)的研發(fā)、系統(tǒng)集成、軟件調(diào)試、部件性能考核與改進(jìn)提供試驗條件。

“十一五”研制了時速500公里的國產(chǎn)化樣車（一列4節(jié)）并用于上海高速磁浮示范線，形成直線電機(jī)、道岔等設(shè)備和材料的國產(chǎn)化能力，當(dāng)時籌劃滬杭線、上海兩個機(jī)場之間的快線，有一個“小高潮”。“十二五”期間，以保障上海高速磁浮示范線穩(wěn)定運行為目標(biāo)，開展了系統(tǒng)研發(fā)替代進(jìn)口關(guān)鍵零部件和維護(hù)檢測設(shè)備的工作。有了科研的有力支持，在無返廠大修情況下保障了上海高速磁浮示范運營線近18年的持續(xù)安全穩(wěn)定運行。同時，持續(xù)完善試驗平臺，形成能夠支持對自主研發(fā)磁浮系統(tǒng)開展集成試驗與功能驗證的能力。

中車四方聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)等研究單位開展此次試驗。

“十三五”期間，國家繼續(xù)為高速磁浮設(shè)置重點研發(fā)計劃項目，中國中車組織、中車四方股份公司負(fù)責(zé)時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)研究，同濟(jì)大學(xué)承擔(dān)“高速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)仿真驗證與優(yōu)化設(shè)計研究”“高速磁浮交通系統(tǒng)運行環(huán)境與影響因素分析及系統(tǒng)服役性能與環(huán)境可靠性關(guān)鍵技術(shù)”“復(fù)雜環(huán)境下列車—軌道—隧道多元耦合與控制”等研究課題，繼續(xù)研究車輛如何優(yōu)化、控制系統(tǒng)接口間配合，研究如何形成檢驗各類系統(tǒng)的能力，車軌關(guān)系與軌道高精度快速檢測技術(shù)，以及設(shè)施設(shè)備的長期服役性能等工程化、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)和前瞻性技術(shù)。

除了時速600公里高速磁浮項目的研究工作和試驗外，磁浮中心也作為核心單位之一，在開展低真空管道磁浮的前期研究工作。此外，磁浮中心還自主研發(fā)了位于上海臨港新城、總長1.72公里的中低速磁浮工程化試驗線。

今年年底將掌握全套技術(shù)

據(jù)中國中車方面介紹，目前高速磁浮項目研發(fā)進(jìn)展順利，試驗樣車成功試跑的同時，一列5輛編組工程樣車的研制也在穩(wěn)步推進(jìn)中。

按照計劃，時速600公里高速磁浮工程樣機(jī)系統(tǒng)預(yù)計在2020年底下線，將形成高速磁浮全套技術(shù)和工程化能力。

未來，通過高速磁浮示范工程建設(shè)，進(jìn)行時速600公里線路運行等相關(guān)工作，可以推動該技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化落地，拉動我國高端裝備制造升級和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

問及何時老百姓有可能真正體驗到高速磁浮？陳小鴻坦言，這取決于兩方面，一是系統(tǒng)的技術(shù)成熟，二是規(guī)劃建設(shè)項目的落地，缺一不可。

“我們當(dāng)然也非常期待。一方面是爭取營造一個更好的性能測試環(huán)境，持續(xù)驗證，希望通過一段時間的努力，能夠讓它具有工程化示范運營的環(huán)境和條件。但在這一點上，不僅僅取決于技術(shù)的成熟，還要經(jīng)過規(guī)劃、決策、審批、建設(shè)等程序，老百姓才可能有機(jī)會去乘坐這么一條真正能‘飛起來的磁浮線?！彼f道。

◎ 來源|澎湃新聞（有刪減）