封面新聞記者 周麗梅
1月13日上午,採用西南交通大學原創技術的世界首條高温超導高速磁浮工程化樣車及試驗線在四川成都正式啓用,這標誌着高温超導高速磁浮工程化研究從無到有的突破,具備了工程化試驗示範條件。
高温超導高速磁浮交通樣車驗證段建設項目位於西南交通大學九里校區牽引動力國家重點實驗室,驗證段全長165米,建設佔地約1250平方米。項目主要內容包括:高温超導磁浮原理工程化樣車、懸浮系統、牽引制動系統、運控系統、線下土建及附屬工程建設,以及整個系統工程的聯調聯試和綜合性能檢測系統。
世界首台高温超導高速磁浮工程化樣車有哪些難點?
從普通列車到高鐵再到磁浮列車,高温超導高速磁浮交通工程化樣車有哪些創新技術和難點呢?
該車採用軌抱車安全結構技術、大載重高温超導磁浮技術、長定子永磁同步直線電機、全碳纖維輕量化車體、低阻力頭型、電渦流制動與安全導向一體化等新技術和新工藝。
高温超導高速磁浮交通工程化樣車及試驗線項目的建成是推動高温超導高速磁浮列車技術走向工程化的重要實施步驟,可實現高温超導高速磁浮樣車的懸浮、導向、牽引、制動等基本功能,以及整個系統工程的聯調聯試,滿足後期研究試驗。結合西南交通大學校內磁浮列車模型試驗枱(400+彈射試驗枱、700滾動試驗枱),可驗證高温超導磁浮列車高速化及長期運行可靠性,對於技術轉化、工程示範、學科建設都有着重要意義。
高温超導磁浮列車技術擁有無源自穩定、結構簡單、節能、無化學和噪聲污染、安全舒適、運行成本低等優點,是理想的新型軌道交通工具,適用於多種速度域,尤其適合高速及超高速線路的運行;具有自懸浮、自導向、自穩定特徵的高温超導磁浮列車技術,是面向未來發展、應用前景廣闊的新制式軌道交通方式。該技術擬首先在大氣環境下實現工程化,預期運行速度目標值大於600 km/h,可望創造在大氣環境下陸地交通的速度新紀錄。下一步計劃結合未來真空管道技術,開發填補陸地交通和航空交通速度空白的綜合交通系統,將為遠期向1000 km/h以上速度值的突破奠定基礎,從而構建陸地交通運輸的全新模式,引發軌道交通發展的前瞻性、顛覆性變革。
翟婉明院士:高速磁浮對高鐵應是一種補充
在翟婉明院士看來,作為一種國際尖端技術,高速磁浮也是當前世界軌道交通技術的一大“制高點”。這在商業運營之外,對我國形成高速磁浮全系統全速度級的試驗驗證能力,構建完整的技術體系和標準體系,實現我國軌道交通技術的持續領跑,亦具有重要而深遠的意義。
未來高温超導高速磁浮列車效果圖
【西南交大高温超導磁浮技術研發歷程】
高温超導磁浮技術作為革命性的技術創造,首先誕生於西南交通大學。
據瞭解,西南交通大學從上世紀80年代開始磁浮的研製,1997年獲批國家863計劃項目“高温超導磁懸浮實驗車”,正式開展高温超導磁浮車的研究。
2000年12月31日,學校研製成功世界首輛載人高温超導磁懸浮實驗車“世紀號”。2001年,該成果獲四川省科技進步特等獎,同年被評為中國高等學校十大科技進展。
2004年,學校提出了600km/h及以上載人超高速高温超導磁懸浮交通系統方案,並得到了包括12位院士在內的50餘位專家的肯定,從此開始了高温超導磁浮車工程化的探索。
2013年,學校研製完成我國首條高温超導磁懸浮環形試驗線,是當時國際上同等載重能力,截面最小、永磁用量最少的超導懸浮系統。
2014年,學校建成國際首條真空管道高温超導磁懸浮車環形試驗線。
2019年,學校建成真空管道高温超導磁浮車高速試驗平台,最高試驗速度400km/h,可開展高温超導磁浮車動力學、氣動、振動、噪聲等方面的研究。
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高温超導磁浮列車的優越性是什麼?
節能:懸浮和導向不需要主動控制、不需要車載電源,系統相對簡單。懸浮和導向只需用廉價的液氮(77 K)冷卻,空氣中78 %是氮氣。
環保:高温超導磁懸浮能靜止懸浮,完全無噪音;永磁軌道產生的是靜磁場,乘客接觸的地方磁場為零,無電磁污染。
高速:懸浮高度(10~30 mm)可根據需要設計,可用於從靜止至低、中、高速和超高速運行。與其它磁懸浮技術比較,更適合真空管道交通運輸(大於1000 km/h)。
安全:懸浮力隨懸浮高度的降低成指數函數增加,垂直方向無需控制的情況下也能保證運行安全。自穩定的導向系統在水平方向也可以保證運行安全。
舒適:高温超導體的特殊的“釘扎力”保持車體上下左右穩定,是任何交通工具都難以達到的平穩性。乘客乘坐時體會到的是“沒有感覺的感覺”。
運行成本低:與德國的常導磁懸浮車和日本用液氦的低温超導磁懸浮車比較,具有系統重量輕,結構簡單,製造和運行成本低的優點。