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解密世界首台高温超导高速磁浮工程化样车,其技术厉害在哪里?

时间:2021-01-13 阅读:
在成都下线启用世界首台高温超导高速磁浮工程化样车,时速可达到620千米,由我国自主研发设计、自主制造,这次试验有何重大意义?高温超导磁浮列车和过去的低温磁浮列车有何不同之处?它的技术难点在哪里?里面包含了哪些先进设计技术?乘坐舒适度如何?
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在成都下线启用的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车,时速可达到620千米,由我国自主研发设计、自主制造,这次试验有何重大意义?高温超导磁浮列车和过去的低温磁浮列车有何不同之处?它的技术难点在哪里?里面包含了哪些先进设计技术?乘坐舒适度如何?

据新华社报道,由我国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线,13日在成都下线启用,时速可达到620千米,标志着高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。

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在我们的印象中,磁悬浮列车不接触轨道,悬浮在空气中,非常神奇。今天,记者近距离参观了世界首台高温超导高速磁浮工程化样车,这台重达12吨的样车就像是漂浮在水面的一片叶子,仅用手就能轻松向前推动。

该车采用全碳纤维轻量化车体、低阻力头型、大载重高温超导磁浮技术等新技术和新工艺,设计时速620千米,有望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。

目前的速度还不是极限,未来结合真空管道技术,速度可达600-800km/h,将填补陆地交通和航空交通的速度空白。

高速磁浮列车技术是国内发展的重点,去年中国工程院院士孙永福说,经过近20年研发,我国已掌握常导磁浮基础理论和关键技术,形成全套工程化解决方案,成功研制自主化样机,高速磁浮已进入工程化应用“冲刺期”。

早在2002年,我国采用常导磁浮技术在上海建成高速磁浮商业运营线,实现了时速430公里的高速磁浮运营速度。

从普通列车到高铁再到磁浮列车,紧接着到世界首台高温超导高速磁浮工程化样车正式启动,人类距离传说中的“超级高铁”越来越近。

更适合超高速真空管道交通运输

不同于轮轨交通的方式,“超级高铁”是以“低真空管(隧)道技术”、磁浮技术为核心的交通工具。若在低真空状态下,高温超导磁浮列车在理论上可将时速提高到1000公里以上。

“与其它磁悬浮技术比较,高温超导磁悬浮更适合时速1000千米以上的真空管道交通运输。下一步计划结合未来真空管道技术,开发填补陆地交通和航空交通速度空白的综合交通系统,为远期向时速1000千米以上速度值的突破奠定基础。”西南交通大学校长杨丹表示。

此次验证段全长165米,建设占地约1250平方米,建设项目位于西南交通大学九里校区牵引动力国家重点实验室。项目主要内容包括:高温超导磁浮原理工程化样车、悬浮系统、牵引制动系统、运控系统、线下土建及附属工程建设,以及整个系统工程的联调联试和综合性能检测系统。

这是1月13日拍摄的高温超导高速磁浮工程化样车外观及试验线(无人机照片)。新华社记者 刘坤 摄

其中,样机采用长定值的直线电机牵引,主要在地面控制,车上有监控系统、无线充电座、休息区等,是无人驾驶的列车。样车采用轨抱车安全结构技术、大载重高温超导磁浮技术、长定子永磁同步直线电机、全碳纤维轻量化车体、低阻力头型、电涡流制动与安全导向一体化等新技术和新工艺,设计时速620千米,有望创造陆地交通速度的新纪录。

杨丹表示,高温超导高速磁浮工程化样车及试验线项目的建成是推动高温超导高速磁浮列车技术走向工程化的重要实施步骤,可实现高温超导高速磁浮样车的悬浮、导向、牵引、制动等基本功能,以及整个系统工程的联调联试,将满足后期研究试验。“结合西南交通大学校内磁浮列车模型试验台(400+弹射试验台、700滚动试验台),可验证高温超导磁浮列车高速化及长期运行可靠性。”

具有任何交通工具都难以达到的平稳性

作为革命性的技术创造,高温超导磁浮列车技术诞生于西南交通大学,该技术拥有无源自稳定、结构简单、节能、无化学和噪声污染、安全舒适、运行成本低等优点,是理想的新型轨道交通工具,适用于多种速度域,尤其适合高及超高速线路的运行。

高温超导磁浮列车和过去的低温磁浮列车有何不同之处?

过去,“低温超导磁悬浮”需要在超低温度下工作,要使用零下269摄氏度的液氦来保证车上超导材料的性能。“液氦很贵,而我们选择用温度相对较高的液氮来保证超导材料的性能,价格就至少便宜50倍。”西南交通大学邓自刚教授说,所谓高温超导,也是在接近零下200摄氏度的液氮环境下,发挥超导材料的导电特性,使得电力传输介质接近于零电阻,电能传输接近于零损耗。

新华社记者 刘坤 摄

面对高温超导磁浮列车,在人体乘坐感受方面它跟高铁是一样的。

“人在乘坐它时会感受到米每2次方秒的加速度,不会产生不舒服的身体反应。”邓自刚进一步解释,由于高温超导体自身的钉扎特性,将保持车体上下左右稳定,任何交通工具都难以达到的平稳性,乘客乘坐舒适度高。

据了解,高温超导磁浮列车的悬浮力,随悬浮高度的降低成指数函数增加,垂直方向无需控制的情况下也能保证运行安全;自稳定的导向系统在水平方向也可以保证运行安全。悬浮高度(10-30mm)可根据需要设计,可用于从静止至低、中、高速和超高速运行。

“人类对速度的追求是永无止境。目前最快的交通方式是乘坐飞机,但算上去机场的路途以及候机时间,也是很长的。如果有能够跟飞机的速度媲美的轨道交通工具,将会给乘客提供便捷舒适的超高速旅行,也将带动城市经济的发展。”邓自刚说。

综合科技日报、环球网、新华社报道

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