文/克莉斯汀

8月9日上午九點(diǎn),，由中鐵六院集團(tuán)作為項目設(shè)計,、采購、施工一體化總承包聯(lián)合體牽頭單位完成的國內(nèi)首條永磁磁浮空軌試驗(yàn)線——“紅軌”,，在江西贛州興國縣順利竣工,。

由此，我國已成為世界上第三個掌握空軌技術(shù)的國家,。同時,，中國也是世界上磁懸浮專利占比最多的國家。

你或許想不到，這趟永磁磁懸浮列車的建設(shè)成本每公里便接近億元人民幣,，卻始終無法替代普通地鐵,，成為大規(guī)模、大流量的交通運(yùn)輸工具,。

但我們更需要了解的是,，這是一種新制式軌道交通，將進(jìn)一步完善綜合交通網(wǎng)絡(luò),，也將大大降低環(huán)境污染和地球上的碳排放,。

稀土合金降低成本,，新制式軌道交通意義重大

“紅軌”試驗(yàn)線處于革命老區(qū)“將軍縣”興國縣,，因此被譽(yù)為“紅軌”。

磁浮列車則命名為“興國號”,，車身由紅白相間的顏色組成,，兩側(cè)車頭標(biāo)有56顆星星，寓意為向“將軍縣”興國縣擁有的56位開國將軍致敬,。

“紅軌”試驗(yàn)線南起永豐站（高鐵興國西站）北至靜調(diào)庫,。正線全長約800米，均為鋼構(gòu)高架線,。該磁懸浮列車采用兩車編組,，載客能力為座席32個、定員88人,，目前最高設(shè)計運(yùn)行速度為每小時80公里,。

其實(shí)中國的第一輛磁懸浮列車（買自德國）早在2003年1月已開始在上海磁浮線運(yùn)行,，到2015年10月又有了首條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)磁懸浮線路——長沙磁浮線，2016年5月6日已開始商業(yè)試運(yùn)營,，該線路也是世界上最長的中低速磁浮運(yùn)營線,。

本次順利發(fā)車的“紅軌”試驗(yàn)線,，最特別之處則是，它實(shí)現(xiàn)了全世界首次將稀土永磁磁浮技術(shù)與空軌技術(shù)結(jié)合,，建成一套中低速,、中低運(yùn)量的新制式軌道交通系統(tǒng)。

這套“磁浮+空軌”技術(shù)由江西理工大學(xué)于2014年首次提出并牽頭研發(fā),，2021年由中國中鐵下屬,、中鐵六院、中鐵工業(yè)等企業(yè)承接該技術(shù)成果的落地轉(zhuǎn)化建設(shè)工程,，我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),。

目前全球現(xiàn)有的懸掛式導(dǎo)向運(yùn)輸系統(tǒng)都采用膠輪進(jìn)行承載和導(dǎo)向，之前上海懸浮交通,、日本超導(dǎo)懸浮列車等則都是采用電磁懸浮,，要靠復(fù)雜的一套控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)懸浮，一斷電就失去懸浮能力,，不僅技術(shù)和運(yùn)維難度都較大,，耗能也大，屬于不穩(wěn)定懸浮,。

這次的“紅軌”則完全采用稀土永磁材料實(shí)現(xiàn)懸浮和導(dǎo)向,，攻克了電磁懸浮存在的難題。

最特別的是,，它采用的永磁體是釹鐵硼合金,，是一種適用于磁浮交通系統(tǒng)的稀土永磁合金材料，具有磁性強(qiáng),、磁性穩(wěn)定,、磁能分布合理等特點(diǎn)，且稀土元素釹,、硼自然儲量豐度高,，因而大大降低了成本。

江西贛州號稱“稀土王國”,，是我國三大稀土生產(chǎn)基地之一,，年產(chǎn)出全球70%的中重稀土資源，因此這列稀土永磁磁浮列車選在江西首發(fā)自有道理,。而稀土永磁磁浮列車的應(yīng)用,，將對我國稀土產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用模式市場推廣具有重要意義,。

集多項智能于一身，將出軌率,、追尾率降為零

根據(jù)磁懸浮原理,，一般將主要磁懸浮技術(shù)分為永磁懸浮、電磁懸浮,、電動懸浮和超導(dǎo)釘扎懸浮,。

其中電磁懸浮和電動懸浮技術(shù)應(yīng)用已達(dá)到較高的成熟度；高溫超導(dǎo)釘扎懸浮起步較晚,，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研究和工程化樣車研發(fā)階段,；而“紅軌”所用到的永磁懸浮技術(shù)正是當(dāng)下的研究重點(diǎn)。

“紅軌”試驗(yàn)線無需用電即能將列車懸浮,，相當(dāng)節(jié)能,、環(huán)保。

其制造材料也在材料領(lǐng)域有新突破,，不僅可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,，還制造出體積小、磁能密度大,、有足夠懸浮力且經(jīng)濟(jì)性好的永磁體,。因此該永磁磁浮空軌項目探索了一種能夠適應(yīng)復(fù)雜地形的中低運(yùn)量、個性化,、智能化交通運(yùn)輸方式,。

很多人第一眼看到“紅軌”都有點(diǎn)心驚膽戰(zhàn),，因?yàn)榕c之前我們所看到的懸浮列車不同，“紅軌”的車廂是倒掛在浮軌之下的,，就好像我們在游樂園里坐的“過山車”,。

實(shí)際上，基于成熟的空軌體系的“紅軌”安全又環(huán)保,，它采用獨(dú)創(chuàng)的列車走行系統(tǒng),，將走行結(jié)構(gòu)包裹在軌道梁內(nèi),，克服了缺少硬約束和永磁體懸浮力不可控的難題,，實(shí)現(xiàn)了列車行走過程中懸浮導(dǎo)向的平穩(wěn)協(xié)同控制，行駛較之前的設(shè)計更安全,，甚至號稱“將出軌率,、追尾率降至為零”。

它同時還配備了多項智能技術(shù),，不僅開拓了獨(dú)立于常導(dǎo)懸浮和超導(dǎo)懸浮之外的磁懸浮技術(shù)新體系系統(tǒng),，還應(yīng)用了無人駕駛,、北斗定位、5G通信,、傳感融合,、多目標(biāo)智能規(guī)劃等新興信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人駕駛的同時也可以給乘客提供豐富的在途信息服務(wù),。

種種優(yōu)勢都顯示,，它勢必將引領(lǐng)我國新制式、接入級軌道交通翻開嶄新的一頁,。

永磁懸浮空軌并不能完全取代地鐵

目前,，永磁懸浮空軌工程驗(yàn)證已成功完成，在進(jìn)一步優(yōu)化“車-軌道-磁軌”的匹配,，以及耦合關(guān)系研究后,，即可大規(guī)模應(yīng)用。

而且此次稀土永磁磁懸浮試驗(yàn)線的成本優(yōu)勢明顯——和地鐵,、城際鐵路及其他懸掛式系統(tǒng)相比,，稀土永磁磁浮列車的成本僅為輕軌的1/2左右，每公里建設(shè)成本小于1億元,，是如今中高速磁浮交通系統(tǒng)成本的1/3,，未來如果規(guī)模化,，其成本應(yīng)該還會更低,。

但部分專家認(rèn)為，它仍不會取代地鐵等基礎(chǔ)公共交通運(yùn)輸工具,，而只是與地鐵,、輕軌互為補(bǔ)充——畢竟地鐵仍是大運(yùn)量軌道交通，能最大化地保證主干交通網(wǎng)的大客流量運(yùn)輸,；而永磁磁浮空軌目前仍屬于中小運(yùn)量交通模式,，因此目前只可作為地鐵的補(bǔ)充，進(jìn)一步完善綜合交通網(wǎng)絡(luò),。

那為什么我們還要大力研發(fā)磁懸浮技術(shù)呢,？這主要是因?yàn)榇鸥〗煌ㄏ到y(tǒng)與傳統(tǒng)的輪軌列車系統(tǒng)相比，具有一些非常顯著的優(yōu)勢,。

比如磁懸浮列車與軌道之間沒有接觸,，減少摩擦損耗，意味著更低的環(huán)境污染和碳排放,，同時可減少維護(hù)成本,；

另外，磁懸浮列車沒有車輪,，且齒輪,、聯(lián)軸器,、車軸、軸承等機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)輪軌列車相比更少,，所以質(zhì)量較輕,，增加了有效質(zhì)量比，也降低對軌道和橋梁的強(qiáng)度要求,；而且磁懸浮列車相對來說爬坡能力更強(qiáng),，具有更好的地形適應(yīng)性。

未來的磁懸浮,，形式可能會更多樣

將磁懸浮運(yùn)用在交通運(yùn)輸上,，的確大大地提升現(xiàn)有的運(yùn)輸速度與能力，而研究者們顯然并不滿足于這些,。

2013年,，美國人提出了一種Hyperloop概念，旨在設(shè)計一種時速可達(dá)1200公里的超高速度,、遠(yuǎn)距離并具有真空管道特征的交通運(yùn)輸系統(tǒng),。

這種超高速磁懸浮真空管道運(yùn)輸引起了全球的“超級高鐵”的研究熱，據(jù)知,，中國,、美國、德國,、荷蘭,、加拿大、西班牙,、韓國等國已紛紛加入這場速度競賽,。

磁懸浮技術(shù)已經(jīng)可以消除所有機(jī)械接觸，即消除了摩擦力,，如果再通過真空管道將空氣阻力也減到最小,，或許將這種交通工具的速度更進(jìn)一步提升也不無可能——從理論上來講，在這樣的環(huán)境條件下,，一輛列車的速度甚至可以達(dá)到亞音速,，甚至是超音速。

目前,，我國便有一個由西南交通大學(xué)牽頭的“多態(tài)耦合軌道交通動態(tài)試驗(yàn)平臺”項目已啟動,，計劃于2023年建成一個1620米長、最高試驗(yàn)速度達(dá)每小時1500公里的多態(tài)耦合軌道交通動態(tài)試驗(yàn)平臺,，其試驗(yàn)結(jié)果值得期待,。

或許你還在身邊發(fā)現(xiàn)過一些磁懸浮技術(shù)帶來的神奇：上網(wǎng)就能買到的磁懸浮鼠標(biāo)墊,、像飛碟一樣懸浮在空中的磁懸浮HiFi音響,、磁懸浮書架……

最近，還有人換上了一顆磁懸浮心臟——一款Corheart 6植入式左心室輔助裝置,，作為目前全球尺寸最小,、重量最輕的磁懸浮離心式人工心臟，在裝置可靠性,、血液相容性,、感染風(fēng)險防控等性能上都表現(xiàn)出色，已達(dá)到臨床應(yīng)用要求,，開始救助那些有需要的病患,。

早前，一位90后天才少女蔡雨晨還設(shè)計了一款命名為“浮舟”的磁懸汽車,，靠底盤的電磁力行駛,，能360°無死角旋轉(zhuǎn)，還能實(shí)現(xiàn)無人駕駛,，在國際新概念汽車設(shè)計大賽上一舉奪冠,。

磁懸浮技術(shù)還將帶來無限想象空間，期待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn),。

【鏈接】磁懸浮的“前世今生”

丹麥物理學(xué)家,、化學(xué)家和文學(xué)家漢斯·克里斯蒂安·奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了載流導(dǎo)線的電流會產(chǎn)生作用力于磁針，使磁針改變方向,。

正是這個發(fā)現(xiàn)引發(fā)了眾多科學(xué)家對電磁現(xiàn)象的研究,，從而推動了電磁學(xué)革命。后人為紀(jì)念他,，將磁場強(qiáng)度的單位命名為“奧斯特”,。

1820年7月21日，奧斯特發(fā)表了《關(guān)于磁體周圍電沖突的實(shí)驗(yàn)》一文,，認(rèn)為在通電導(dǎo)線周圍發(fā)生一種“電流沖擊”,，磁性粒子會被帶動，并發(fā)生偏轉(zhuǎn),，指出存在一種電磁關(guān)系,。

該論文發(fā)表后，促進(jìn)了安培對電磁力的研究,，并導(dǎo)致了畢奧-薩伐爾定理的發(fā)現(xiàn)及一系列與磁關(guān)系的發(fā)現(xiàn)和電磁鐵的問世,。再后來，法拉第的研究終于發(fā)現(xiàn)推動世界的電磁感應(yīng)。

電磁感應(yīng)的研究成果在1831年才順利公布于世,，十年后的1842年,，英國物理學(xué)家塞繆爾·恩紹便提出了磁懸浮的概念。

而目前我們所研究的磁懸浮技術(shù),，主要指利用磁力克服重力使物體懸浮的技術(shù),，其實(shí)現(xiàn)形式有多種，但現(xiàn)在世界上還只有三種類型被投入使用,，即日本的超導(dǎo)電動磁懸浮,、德國的常導(dǎo)電磁懸浮和中國的永磁懸浮。