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运用磁悬浮技术是未来高铁的发展方向

2017-09-11 10:02:15 李晓东 来源:光明日报  责任编辑:周冬   我来说两句

西南交大实验室正在搭建一条时速为400公里的跑道线,预计今年年底或明年初就能进行试验。西南交通大学首席教授张卫华表示,理论上让试验机车在试验线上跑到1500公里的时速是有可能的——

运用磁悬浮技术是未来高铁的发展方向

从古至今,人类对速度的追求和探索从未停息。飞机、火车、轮船、汽车……传统交通工具的行驶速度正在被一次次刷新。日前,中国航天科工集团公司对外宣布,将研制时速2000公里以上的“超级高铁”,消息传出后,立即引发社会各界的高度关注和广泛讨论。

传统火车的轮子是放在轨道上的,要跑到每小时2000公里以上的速度,什么样的“超级高铁”才能办到?西南交通大学首席教授张卫华说,所谓“超级高铁”那一定是在真空磁悬浮环境下开行的列车,只有运用这样的技术才能在理论上达到如此的速度。不过,到目前为止,还没有这样的试验数据产生。

“传统火车的速度越快,阻力就会变得越大,车轮和轨道的黏着力会降低,所以当速度提高以后,车轮和轨道就无法产生足够的摩擦力,进而速度就会受影响,如果再遇上轨道上有冰霜时,速度也会受影响。”张卫华认为,要突破现在高铁速度发展瓶颈,首先要解决两个问题。一要改变传统轮轨列车的轮轨黏着极限的制约和公网运行的极限速度、波动速度的制约。二要克服列车运行速度越高所带来的空气阻力越大的问题,所以运用磁悬浮技术是未来高铁发展的方向。

“运用此项技术后,当磁悬浮列车在真空管道中高速行驶时,能够极大地减弱空气阻力对列车的影响。”张卫华说,虽然我国高铁起步较晚,但目前我们的高铁发展速度是最快的,里程和所生产出的高铁列车也是最多的,现在全国每天发送的高铁大概有4300列,这充分说明我国的高铁技术已相对成熟稳定,一些科研机构正在尝试用不同的模式进行更高速度的机车试验。

“目前有三种磁悬浮技术,一种是德国发明的电磁悬浮技术,上海磁悬浮列车、长沙和北京在建的磁悬浮列车均应用此类技术;第二种是日本发明的低温超导磁悬浮液氦冷却(零下269摄氏度)技术,在实验室试验跑过每小时603公里的纪录;第三种是高温超导磁悬浮,与日本低温超导磁悬浮技术不同,高温超导磁悬浮采用液氮冷却(零下196摄氏度),工作温度得到了提高。”张卫华认为,日本低温超导磁悬浮技术的优点是超导能力特别强,缺点是温度很低,不容易长距离实现稳定,因为低温超导是电动悬浮,在速度没有起来的时候,机车就浮不起来,也不好控制。

据了解,2000年,西南交通大学超导技术研究所教授王家素和王素玉研制成功载人高温超导磁悬浮实验车。但因受经费限制,从2001年到2011年的10年时间里,高温超导磁悬浮几乎没有大的应用进展。

“目前,该项技术已解决高温超导的原理和物理性能。”张卫华说,高温超导磁悬浮是利用丁扎原理,解决了在低温环境下很难长距离实现的平稳问题,该种技术稳定性好,可以实现往上、下、左、右方向都能平稳移动。但在几百公里范围内还能不能让机车悬浮在那里,从理论到实际应用的过程中,还有更多的技术难点等待发现和解决。同时,机车在低压环境下的超导磁悬浮及线性电机驱动特性也缺乏相关实验研究,除考虑磁悬浮列车高速下的悬浮稳定性外,还需要考虑磁悬浮列车驱动系统在低压环境下的稳定性。

“目前国家已对时速为五六百公里的磁悬浮列车研究立项。未来,超高速列车的速度应该会逐步达到音速和超音速。”张卫华认为,要达到这种速度,一定是在真空环境下进行。目前西南交大实验室正在不遗余力地研究高温超导列车,其目的就是把传统轮轨技术改成高温超导技术,充分解决轮轨的限制和机械问题。同时,针对此项技术,学校实验室正在搭建一条时速为400公里的跑道线,预计今年年底或明年初就能进行试验。理论上,让试验机车在试验线上跑到1500公里的时速是有可能的。

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