磁浮交通，沉寂10年,，新的春天還遠(yuǎn)嗎,？（上）

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圖2 日本JR超導(dǎo)高速磁浮、德國TR常導(dǎo)高速磁浮,、常導(dǎo)中低速磁浮的系統(tǒng)原理

磁浮列車的牽引電機(jī)都是直線電機(jī),。按電機(jī)形式一般可分為兩種，即長定子直線同步電機(jī)和短定子直線感應(yīng)電機(jī),。當(dāng)采用長定子直線同步電機(jī)時,，電機(jī)的定子沿整個線路鋪設(shè)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在車上,，適合于較高速度的磁浮列車牽引,，如磁浮上海示范線、德國的TR常導(dǎo)磁浮列車和日本的MLX,、LO等系列超導(dǎo)磁浮列車,。當(dāng)采用短定子直線感應(yīng)電機(jī)時，電機(jī)的定子安裝在車上而轉(zhuǎn)子在軌道上,，適合于低速磁浮列車,，如長沙磁浮線、北京磁浮線和日本愛知磁浮線,。由此,，又可將磁浮交通技術(shù)分為高速磁浮技術(shù)（最大運(yùn)行速度大致在400～500km/h）、中低速磁浮技術(shù)（最大運(yùn)行速度約為80-100km/h）兩種,；其中,，近年來在開發(fā)的時速200km/h磁浮稱為中速磁浮技術(shù)。

圖3 德國TR常導(dǎo)高速磁浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

此外,，日本的超導(dǎo)磁浮列車?yán)冒惭b在車輛上的低溫（絕對溫度4.2K）超導(dǎo)線圈,，產(chǎn)生強(qiáng)磁場，被稱為超導(dǎo)磁浮交通,。除此之外,，目前其他磁浮交通技術(shù)都采用普通導(dǎo)體通電勵磁，產(chǎn)生電磁浮力和導(dǎo)向力,，故稱為常導(dǎo)磁浮交通,。

（2）列車運(yùn)行的控制與安全防護(hù)技術(shù),，保證任何妨礙正常運(yùn)行的故障均會導(dǎo)向安全停車；不會發(fā)生追尾和對撞,；即使在極端故障情況下,，也能保證懸浮和制動；

（3）車輛按民航飛機(jī)的防火標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),，且相鄰車廂間隔離門的防火隔離時間大于10min,；

（4）車輛采用防碰撞設(shè)計(jì)，保證在可能范圍碰撞發(fā)生后,，不危及列車的懸浮導(dǎo)向穩(wěn)定性,，同時列車碰撞部位的變形，不擠傷車內(nèi)人員及乘客,；

（5）由于系統(tǒng)的加減速性能高,，在接收到地震監(jiān)測信號后，可用更短的制動時間保障列車停車,。

事實(shí)上,，磁浮上海示范線投入試運(yùn)行之前，在中,、德兩國政府磁浮領(lǐng)域合作框架下,，委托中外專家組成的第三方評估機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了從系統(tǒng),、子系統(tǒng)到零部件三個層次的安全評審與考核運(yùn)行,，通過安全審批后再頒發(fā)載客試運(yùn)行批文及許可證。投入運(yùn)行后,，經(jīng)歷了風(fēng)霜雨雪等各種極端天氣的考驗(yàn),，且在相當(dāng)于11級風(fēng)速的臺風(fēng)中，磁浮列車仍按時刻表正常運(yùn)行,。

（2）根據(jù)美國、中國權(quán)威機(jī)構(gòu)在磁浮上海示范線進(jìn)行的全面,、綜合測量,，以及與電磁輻射國際標(biāo)準(zhǔn),、國家標(biāo)準(zhǔn)分析比較，結(jié)果表明：高速磁浮交通系統(tǒng)對環(huán)境的電磁輻射與高速輪軌系統(tǒng),、地鐵系統(tǒng)相當(dāng),，均遠(yuǎn)低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)限值，不會對社會公眾和職業(yè)人員的健康產(chǎn)生不利影響,。

（3）因具有相對較高的爬坡能力與較小的轉(zhuǎn)彎半徑,，其線路對地形的適應(yīng)性較強(qiáng)，可以沿即有交通走廊選線,，從而少占用土地,，不增加新的環(huán)境負(fù)擔(dān)，減少噪聲對大眾和自然生態(tài)的影響,。

此外,，國外研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為磁浮線路封閉面積小、表面積需求小,、能耗比小,，所以二氧化碳排放量及聲響發(fā)射也有優(yōu)越性。

中低速磁浮系統(tǒng)與高速磁浮系統(tǒng)技術(shù)制式上有一定差異,，技術(shù)構(gòu)成也有所不同,，運(yùn)營最大速度一般是80-100km/h，而非高速磁浮的400-500km/h甚至更高,。但同作為公共交通工具,，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)等方面,，與高速磁浮交通小異大同,。上述幾項(xiàng)系統(tǒng)性能也都具備，特別是在其運(yùn)行時不對周圍環(huán)境增加噪聲負(fù)擔(dān)和振動影響,，非常適合替代輪軌式城市軌道交通,，應(yīng)用于城市內(nèi)的中等運(yùn)量交通線路。

對中低速磁浮交通而言,，其速度與城市軌道交通相當(dāng)，但由于在噪聲,、振動等方面幾乎不增加環(huán)境負(fù)擔(dān),，使得其可以采用地上線路形式替代輪軌式軌道交通，比地鐵建設(shè)成本大幅度降低且較少占用土地,。在城市內(nèi)部,，中等運(yùn)量的通道上可完全替代地鐵；也可以作為中心城與衛(wèi)星城之間的主要交通方式,，或衛(wèi)星城內(nèi)部通勤,、旅游景區(qū)內(nèi)部交通等。

2）資源能源利用定位,。高速磁浮交通單位人公里能耗大約是飛機(jī)的1/5,、汽車的1/2，相同速度下的能耗比高速輪軌更低,，具有顯著的低能耗、低排放優(yōu)勢,，是加快實(shí)現(xiàn)能源更替,、優(yōu)化能源利用結(jié)構(gòu)，有利于交通能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展軌道交通方式,，符合國家建設(shè)“兩型社會”的戰(zhàn)略要求,。

3）運(yùn)輸組織定位。高速磁浮交通的運(yùn)輸組織與高速輪軌交通基本相同,，適合采用“樞紐輻射,、干支分離”的高效運(yùn)輸組織模式?？梢栽谑袌龈偁幓A(chǔ)上,，通過自身運(yùn)輸系統(tǒng)的建設(shè)或參與綜合運(yùn)輸體系的建設(shè)，形成運(yùn)輸組織的快速通達(dá),、網(wǎng)絡(luò)化,、集約化和規(guī)模化,，滿足干線運(yùn)輸通道的高頻次客運(yùn)需求,。

4）需求服務(wù)定位。高速磁浮交通的速度介于高速輪軌與民航之間,，既具有自身的目標(biāo)服務(wù)客戶群,，又可以吸引民航和高速輪軌的目標(biāo)客戶并與之互補(bǔ)，滿足綜合運(yùn)輸體系不斷增長的快速,、高效交通需求,，增加了高速客運(yùn)方式的選擇性和替代性，能夠引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)快速交通普及化,，從而優(yōu)化綜合運(yùn)輸整體需求結(jié)構(gòu),。

軌道系統(tǒng)上安裝的機(jī)電部件加工制造采用先進(jìn)的精密加工技術(shù),，在磁浮上海示范線建設(shè)其間已經(jīng)提升了交通土木建筑、冶金,、電氣等行業(yè)的建造技術(shù)和施工水平,。其中軌道長定子使用硅鋼帶粘合而成，硅鋼帶制造技術(shù),、設(shè)備和粘合加工工藝均已研制成功新技術(shù),、新設(shè)備、新工藝,，與其他軌道設(shè)備共同為我國電氣和機(jī)械制造與加工行業(yè)提出了新的課題,，促使其升級現(xiàn)有技術(shù)和開發(fā)新技術(shù)。在磁浮上海示范線建設(shè)期間研制成功并經(jīng)過技術(shù)升級的軟磁鋼,、高延展性球墨鑄鐵等產(chǎn)品,，大幅度提升了我國冶金行業(yè)的技術(shù)水平。

高速磁浮車輛引入了航空器設(shè)計(jì)理念,，其車體強(qiáng)度,、剛度、耐火性能和輕量化等方面要求較高,，車體和車載電磁鐵均采用新材料,、新工藝完成制造,、加工和組裝。在我國高速磁浮交通發(fā)展過程中,，鐵路車輛制造,、飛機(jī)制造、電氣設(shè)備制造,、機(jī)械制造加工,、新材料等行業(yè)的有關(guān)單位投入了大量精力參與磁浮上海示范線建設(shè)和國產(chǎn)化研發(fā)，取得了一系列重要成果,，有效提升了相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì),、制造、加工水平,。其中,，高速運(yùn)行條件下的懸浮和導(dǎo)向控制技術(shù)是高精度、高實(shí)時性的先進(jìn)自動控制技術(shù),，目前只有德國能夠完全掌握這一尖端技術(shù),，我國已取得階段性科研成果，為自動控制技術(shù)的進(jìn)步做出了貢獻(xiàn),，并為受限于自動控制技術(shù)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域提供了發(fā)展契機(jī)。與此同時,，為滿足高速磁浮交通對運(yùn)行控制系統(tǒng)高安全性和可靠性要求,，計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)等行業(yè)的相關(guān)單位,，開發(fā)了高性能安全計(jì)算機(jī),、車-地通信和地面通信技術(shù)及設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了自身技術(shù)升級,，初步具備了替換昂貴的進(jìn)口產(chǎn)品的能力,。

牽引供電系統(tǒng)使用了兆伏安功率級別大功率變流裝置和輸變電設(shè)備。大功率開關(guān)器件和變流技術(shù)仍只有極少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握,，在造船,、冶金和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)也廣泛應(yīng)用。我國已經(jīng)掌握其設(shè)計(jì)制造技術(shù),，所生產(chǎn)的15MVA大功率變流器滿足高速磁浮技術(shù)要求,，在這一領(lǐng)域取得突破性進(jìn)步。所要求的高速運(yùn)行條件下的繞組線圈供電換步技術(shù),，對電氣相關(guān)行業(yè)提出了更高的技術(shù)需求,。

由于高速磁浮運(yùn)行控制系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)的部分原理與工作方式和高速輪軌鐵路類似,，可在一定條件下實(shí)現(xiàn)通用,，故相關(guān)單位的技術(shù)和產(chǎn)品也可用于支持輪軌鐵路技術(shù)的發(fā)展,。其既包含大量國際先進(jìn)技術(shù)，也涉及到諸多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),，在帶動一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時,，可快速擴(kuò)散到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，并對其提出了新課題,、新任務(wù)和新要求,。根據(jù)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，高速軌道交通的投資與拉動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例約為1:10,，高速磁浮交通的運(yùn)行速度更高,，也將會以較大比例拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)有三種擴(kuò)散效應(yīng)：“回饋效應(yīng)”,、“前瞻效應(yīng)”和“旁側(cè)效應(yīng)”,。磁浮交通技術(shù)是一種綜合性系統(tǒng)技術(shù)，是多學(xué)科高技術(shù)的集成,；其產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)密集型,、資金密集型產(chǎn)業(yè)，長產(chǎn)業(yè)鏈的特點(diǎn)使得其能夠緊密帶動電磁技術(shù),、信息通訊技術(shù),、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與控制、計(jì)算機(jī)軟件與硬件,、電子,、機(jī)電一體化、制造,、材料科學(xué),、機(jī)車車輛、運(yùn)輸工程,、土木工程,、系統(tǒng)集成等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),、推動新興產(chǎn)業(yè),，并由此衍生出一系列的高技術(shù)服務(wù)業(yè)，以及促進(jìn)旅游業(yè)等服務(wù)行業(yè)發(fā)展,，從而導(dǎo)引相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,。通過其回饋效應(yīng)，高速磁浮技術(shù)可對以上行業(yè)提出新的投入需求,，并利用其前瞻作用促進(jìn)關(guān)聯(lián)部門技術(shù),、組織和制度等方面的發(fā)展，并引導(dǎo)其以更靈活的方式向更廣闊的領(lǐng)域拓展,。通過帶動上述行業(yè)的協(xié)同發(fā)展,，形成一個高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)群體,。與高速輪軌技術(shù)相同，作為一種快捷交通運(yùn)輸方式,，通過旁側(cè)效應(yīng)大大促進(jìn)區(qū)域一體化,，帶動沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)布局調(diào)整。