世界首套时速600公里磁浮交通系统青岛下线，填补高铁飞机之间的速度空白
“贴地飞行”如何又快又稳
我国具有完全自主知识产权的时速600公里高速磁浮交通系统日前在青岛下线。（中车四方股份公司供图）
中央纪委国家监委网站 王珍报道我国具有完全自主知识产权的时速600公里高速磁浮交通系统日前在青岛正式下线，引起国内外广泛关注。网友纷纷点赞，称其为“地表最快”、“贴地飞行”神器。
“这是世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统。”高速磁浮项目技术总师、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁介绍，这标志着我国在高速磁浮领域取得重大突破，掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。
作为一种新兴高速交通模式，高速磁浮具有高速快捷、安全可靠、运输力强、舒适准点、绿色环保等优点。目前高铁的最高运营时速为350公里，飞机巡航时速为八九百公里，时速600公里高速磁浮交通系统的问世，可以说是填补了高铁和飞机之间的速度空白，助推我国立体交通网络的构建。
那么，什么是磁浮列车，我国磁浮交通发展现状如何，“贴地飞行”如何又快又稳又安全，我们何时能够坐上高速磁浮列车？记者带您一探究竟——
国内三条磁浮线正在运营，走出一条从技术合作到自主创新之路
磁浮，一般是指磁悬浮技术，即利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。通俗地讲，就是“同性相斥、异性相吸”的原理。
磁浮列车就是通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。不同于轮轨列车，磁浮列车在行驶时无需接触轨道，只受来自空气的阻力，因此可以实现较高速度运行。高速磁浮列车的速度可达每小时400公里以上，中低速磁浮列车则多数在每小时100至200公里。
磁浮列车的诞生始于人们对轮轨列车极限速度的认知。
20世纪初，以蒸汽机为动力的轮轨交通工具早已越过顶峰，人们开始看好内燃机。比蒸汽机速度更快、重量更轻、功率更大的内燃机一时成为“提速”的关键。汽车、飞机、轮船……新一轮“提速”热潮在全世界掀起。
然而，有科学家透过内燃机看到了轮轨之间摩擦的矛盾，通过精密计算，认为轮轨系统的极限速度很难超过350km／h。
那么，能否放弃车轮？抱着这一想法，1922年，德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，继而申请了专利。
20世纪70年代以后，为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要，德国、日本、美国等国家相继开展了磁浮运输系统的研发。
我国对这一领域的研究始于20世纪80年代。当时正从事自动化控制研究的国防科大教授常文森被“磁浮列车”的概念所吸引。
1985年春，在日本参观国际科技博览会的常文森，一眼便认出了被称为21世纪交通工具的磁浮列车，并用身上仅有的500日元购票试乘了一次。
列车启动，轻轻地浮了起来，在300米运行轨道上，以平稳的速度向前行驶。车到站了，他仍久久不愿离去，一会儿摸摸这儿，一会儿看看那儿，下了车，又俯下身子观看车底和轨道。他的心久久难以平静。
“要让国产磁浮列车飞驰中华大地！”后来，常文森带着科研团队走上了一条漫长的探索之路。
目前，国内有三条磁浮交通线路正在运营——
2002年，上海，世界首条高速磁浮商业运营线试运行。该线路连接龙阳路和浦东机场，全长30公里，最高时速可达430公里，由上海与德国合作。
如今，已过去近20年。在国家磁浮科研项目的支持下，上海磁浮交通发展有限公司成功研发了12类200多种磁浮关键国产替代产品：列车440V电网分配单元改造、ASG信号测试仪、涡旋无油空压机……走出了一条从技术合作到自主创新之路。
“快！”在上海工作的何女士告诉记者，乘坐磁浮线从龙阳路到浦东机场仅需七八分钟，如果乘坐地铁则需要40多分钟，对于赶时间的商务人士“非常友好”。
长沙，2016年5月开通我国拥有完全自主知识产权的第一条中低速磁浮快线，全长18．55公里，运营时速为100公里。今年7月1日，这条线路实现新的突破——全线提速，既有磁浮列车运营时速由100公里提升至110公里，新的磁浮列车按时速140公里上线运营，成为世界上首条按时速140公里投入商业运营的中低速磁浮线路，仅需16分钟便可驶完全程。
北京，中低速磁浮S1线，我国第二条中低速磁浮线。2017年12月30日，门头沟石厂站至金安桥站开通运营，开通首日客流为1．27万人次。今年7月21日，时速600公里高速磁浮交通系统下线后的第二天，S1线最后区间金安桥站至苹果园站实现桥梁贯通，今年底将实现通车试运行。这标志着S1线全线贯通，全长10．2公里。
既要“浮起来”也要“跑起来”，加速到每小时600公里只需3．5分钟
速度，定义时空转换法则，标记人类文明的跨越。在轨道交通领域，高速磁浮一直被称为“贴地飞行”神器，作为国际尖端技术，是全球交通科技竞争的战略高地。多个国家沿用不同技术路线进行了长期持续研发，并建成或规划了试验及运营线路。高速磁浮作为前沿关键科技被列入了我国《交通强国建设纲要》，《国家综合立体交通网规划纲要》也提出研究推进高速磁浮通道布局和试验线路建设。
在国际上，目前德国的磁浮技术最高试验时速达到505公里。而在我国，处于运营状态的3条磁浮线路中，上海磁浮线时速最高，为430公里。如今，时速600公里高速磁浮交通系统问世，将成为当前速度最快的地面交通工具。按“门到门”实际旅行时间计算，是1500公里运程范围内最快捷的交通模式。
五年前，如此高速的磁浮系统及工程化应用在我国仍属空白。中国的磁浮速度为什么能独占鳌头？科技为速度插上腾飞之翼。
据介绍，此次下线的高速磁浮，采用成熟可靠的常导技术，构建了包含车辆、牵引供电、运控通信、线路轨道在内全系统仿真、试验平台，搭建了从核心零部件、关键系统到系统集成的国产化产业链。
在车辆方面，科技人员自主研制了我国首列5辆编组的时速600公里高速磁浮工程化列车，不仅开发出新头型及气动方案，解决了超高速条件下的空气动力学难题，还采用先进激光复合焊和碳纤维技术，研制了满足超高速气密承载要求的轻质高强度车体。
据了解，磁浮列车实现高速运行的关键，一是要“浮起来”，二是要“跑起来”。这需要强劲的动力，而其核心动力装备则是直线电机和电磁铁。
让没有轮子的磁浮列车“浮起来”，奥秘是电磁铁。据中车株洲电机磁浮产品研究所所长何云风介绍，产生磁吸力的电磁铁好比是“无影腿”，能够使车辆保持一定间隙稳定悬浮于轨道上方，“贴地”高速“飞行”。时速600公里高速磁浮列车用悬浮电磁铁，电磁间隙是12．5mm。同时，电磁铁还具有发电作用，在车辆达到一定运行速度后，能利用谐波发电给车载蓄电池充电，实现车辆的非接触供电，保证车辆高速运行的供电可靠性。
而让时速600公里高速磁浮列车“跑起来”的关键则是直线电机。高速磁浮列车采用长定子直线电机作为强劲动力，定子和转子分别安装在磁浮轨道和磁浮列车上，依靠电磁力直接驱动电机动子运动，电能转化为列车前进的动能，凭无接触传递力引导推动列车飞驰。
牵引系统方面，则全新自主研发世界首套基于有源中点嵌位（ANPC）技术的24MVA大功率牵引变流系统，以及高速多分区牵引控制系统。
在强劲的牵引系统加持下，此次下线的磁浮列车加速到每小时600公里，只需要3．5分钟。
高速磁浮采用“车抱轨”的运行结构，跑得快“抱”得紧又停得稳
据介绍，时速600公里高速磁浮交通系统项目于2016年10月启动，2019年研制出试验样车，并于2020年6月在上海同济大学试验线上成功试跑，经过系统优化确定最终技术方案，于2021年1月研制出成套系统并开始了六个月的联调联试。至此，历时5年攻关，正式下线。
时速600公里，也就意味着该磁浮列车每秒钟可行进167米。速度如此之快，其安全性可靠性如何保证？五年时间，科研人员在保障其安全性可靠性方面做了不少努力、攻克了不少技术难题。
据中车四方股份公司有关负责人介绍，此次下线的高速磁浮交通系统采用“车抱轨”的运行结构，即从车身下端伸出两排弯曲的“胳臂”将铁轨抱住，同时在“胳臂”内安装磁铁。磁铁通电产生强大磁力，使得铁轨被磁力吸引。而轨道是静止的，所以整个列车会因吸力而悬浮。除此之外，抱轨运行还能降低列车脱轨的风险。
不仅如此，牵引供电系统布置在地面，随列车位置分段供电，相邻分区只有一列车运行，基本没有追尾风险。
与此同时，科研人员还设计了一套“非常规”的制动系统——涡流制动器，确保在紧急情况下“停得稳”。
据了解，一般情况下，高速磁浮列车在正常运行过程中，依靠同步直线电机进行制动；而当出现直线电机故障等紧急情况时，必须通过涡流制动器实现制动停车，这是高速磁浮列车实现安全运行的最后也是最重要的一道安全保障。
特殊的道岔也是保障高速磁浮列车安全运行的重要一环。据中铁宝桥集团有限公司总工程师吉敏廷介绍，由于磁浮列车通过时速度很快，经过道岔时，如果道岔刚性不匹配，就会发生共振，产生剧烈震动。一旦共振，车辆就无法通过，甚至可能造成道岔、车辆的损害，诱发重大事故。为解决这一问题，他们打造了一个特殊的道岔——单开可挠型右开道岔，可以控制列车从一个股道转入另一个股道，进而控制列车沿着调度控制系统规划的路线行驶。“这是目前世界上通过速度最高的高速磁浮道岔。”
目前，该高速磁浮交通系统已完成了集成和系统联调，5辆编组列车在厂内调试线上实现了整列稳定悬浮和动态运行，各项功能性能良好。
“经过近20年的持续研究和技术积累，我国基本实现了高速磁浮交通全系统的自主研制能力，形成了成套工程化技术，实现了自主可控的产业配套能力，我国高速磁浮已从研发阶段进入高速试验阶段，将逐步过渡到示范运营、产业化发展阶段。”中国工程院副院长何华武表示。
高速快捷、安全可靠、绿色环保、寿命周期长……作为高速交通运输模式，高速磁浮可以成为高速高品质出行的有效途径之一。那么我们何时才能真正乘坐时速600公里的高速磁浮列车？中车四方股份公司副总经理、总工程师梁建英给出的答案是未来五到十年。
从没有一寸高铁到高铁里程世界最长，从时速350公里的高铁时代，到今天时速600公里的高速磁浮带来“磁浮时代”的全新想象，在不断创新、不断超越中，中国正在创造让世界惊叹的奇迹。
来源： 中央纪委国家监委网站
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