国家磁悬浮中心主任:为什么建造时速600公里的磁悬浮列车是安全的

2020-06-28 10:13 来源:澎湃新闻

澎湃新闻记者姚小兰

陈小红相信,随着系统和技术的成熟,高速磁悬浮列车将在中国投入使用。《彭宇新闻》编辑秦生(04:35)

6月21日,CRRC四方股份有限公司开发的600 km/h高速磁悬浮试验样机在同济大学嘉定校区磁悬浮试验线上成功测试,标志着我国高速磁悬浮研究与发展的一个重要新突破。

在同济大学高速磁浮试验线上,首次对试验样机进行了联合调试,并进行了不同轨道梁和道岔、小弯道、坡道、分区切换等工况下的动态运行试验。完成了七大项目200多个测试项目,全面测试了悬浮制导、测速定位、车轨耦合、地面牵引和车地通信等关键性能。

“在多工况试验条件下,车辆具有稳定的悬架导向和良好的行驶工况,所有关键技术指标均满足设计要求和设计预期。”高速磁悬浮项目负责人、CRRC四方股份有限公司副总工程师丁三三表示。

据CRRC从四个方面介绍,试验样机已经成功运行,实现了从静态到动态运行的突破,获得了大量关键数据,初步验证了高速磁悬浮系统的关键性能和核心部件,为后续高速磁悬浮样机的开发和优化提供了重要的技术支持。

据报道,目前,时速600公里的高速磁悬浮项目研发进展顺利。虽然测试样机已经成功运行,但5辆高速磁悬浮列车项目样机的开发也在稳步推进。根据该计划,它预计将在2020年底下线,届时将形成一整套高速磁悬浮技术和工程能力。

那么,时速600公里的高速磁悬浮列车是什么样的交通系统呢?它的技术进步体现在哪里?作为一个高速铁路国家,为什么中国仍然需要时速600公里的高速磁悬浮列车?这个项目的意义和目的是什么?针对这些问题,彭超新闻(www.thepaper.cn)记者近日采访了同济大学铁路与城市轨道交通研究所所长、国家磁浮交通工程技术研究中心主任陈小红教授,以期对600公里/小时高速磁浮项目有一个全面深入的了解。

为何将指标定在时速600公里

陈小红告诉记者,高速磁浮交通系统可以分解为四个子系统,一是线路轨道系统;第二是车辆系统;第三是牵引和控制系统;第四是操作控制系统。

她介绍说,世界上有三种面向应用的高速磁悬浮系统。一个是源自德国并降落在上海的永久导向长定子系统。现在中国正在开发的600公里/小时的高速磁悬浮系统也属于这类系统;第二类是日本的低温超导系统。日本正在建设的从东京到大阪的设计速度为每小时500公里的高速磁悬浮列车就属于这一类;第三种是管道磁悬浮,目前正在美国和英国开发。这种系统具有较高的设计速度,如胶囊列车。

为什么我国要把高速磁悬浮的技术指标定为每小时600公里?陈小红解释说,从运行角度来看,速度为500公里/小时和600公里/小时的系统之间没有特殊的本质区别。然而,时速500-600公里的运输技术与目前的高速列车是完全不同的系统。速度越高,技术水平越高。

“将系统目标速度设定在600公里也与中国土地的空间规模和连接核心城市的距离有关。”陈小红表示,日本的高速磁悬浮线路计划从东京到名古屋再到大阪,距离大阪将近500公里,使用时速500公里的系统可以在一个小时内到达点对点。但是就我们国家而言

与车轮和轨道相比,陈小红认为时速600公里的高速磁悬浮列车有六大优势:

首先,速度更快。

第二,运输速度更高的技术经济。从高速轮轨系统本身的技术能力来看,速度可以达到350-400公里/小时,但也存在一些问题,如能耗、制动安全和长期运行维护等。因此,从技术和经济的角度来看,追求更高的速度并在大范围内推广是不合适的。相比之下,高速磁悬浮列车又称为地面飞行,它最大的特点和优势是适合在无附着和无摩擦的条件下以500-600公里的速度向前行驶。

第三,适应性更强。与高铁相比,它能爬更高的斜坡,转弯半径更小。在建设过程中,意味着高速磁悬浮列车对地形、地貌和地形有较强的适应性,适合中国复杂多变的地形。例如,高速磁悬浮列车的建设可以完全跟随已建成的高速公路,这不会给路线选择带来很大的限制。

第四,它是安全的,受气候条件影响较小。因为高速磁悬浮列车是抱轨的,所以没有脱轨的危险。无论是台风、暴雨甚至雨雪冰冻,气候条件都不会影响其安全运行。

第五,可维护性强。高速磁悬浮系统的主要特点是冗余设计和智能运行维护条件。在运行过程中,监控中心可以了解关键设备部件的状态,在夜间返回仓库时,可以立即更换和修复问题。

第六,它可以缩短门与门之间的距离。虽然磁悬浮列车的噪声和空气摩擦在达到500-600公里的速度时会相对较大,但在低于200公里/小时的速度时,磁悬浮列车的噪声会低于轮轨列车。“因此,当入口速度下降时,磁悬浮实际上是一个非常安静的系统,这意味着它的车站可以建得更靠近市区,从门到门的连接时间可以更短。”

然而,陈小红也承认,轮轨系统已经有100多年的历史,在中国有非常好的覆盖网络。因此,时速600公里的高速磁悬浮列车需要在现有的综合交通系统中找到自己的位置,比如在重要的走廊中。是否会有速度互补和容量填充等。“作为一个后发系统,仍然很难找到它的发展空间。公众在接受和意识方面。”

此外,磁悬浮列车不能避免讨论电磁辐射。对此,陈小红强调,事实上,磁悬浮列车的电磁辐射比看电视要低,甚至比使用手机还要差。原因是磁悬浮列车在铁轨上运行,提供电力的电磁场被锁定在铁轨上。“所以每个人对它的熟悉程度是不够的。缺乏宣传会给项目推广带来一定的困难。”

时速600公里高速磁浮与轮轨优劣对比

记者注意到高速磁悬浮列车并没有在全球范围内得到广泛推广。对此,陈小红认为,“作为一个后发系统,要找到它合适的空间并不容易。”

她解释说,虽然磁悬浮列车最早的诞生地是德国,但德国的陆地面积很小,与中国的一个省差不多,而且欧洲的铁路发展最早也最成熟,所以在欧洲几乎很难找到一些大城市的客流聚集带,而且距离足够长,以每小时约500公里的速度满足需求。

她回忆说,国际磁悬浮会议每两年举行一次。最活跃的国家包括巴西、俄罗斯和德国。它最初是今年在中国开放的。“巴西正在独立开发自己的系统,俄罗斯也在做磁悬浮货运系统,美国让马斯克推动一辆时速1000公里的胶囊火车。当然,中国正在尽自己的一份力量,并非常积极地推动它,中国的陆地面积需要一个更高的速度系统。”

陈小红提到,对于陆地面积小的国家来说,这种高速连接确实没有必要。但是在这里我们想谈谈日本。虽然日本国土面积小,但其国民经济大部分集中在太平洋沿岸城市群,即从东京到大阪的城市带。东京新干线于1964年通车三年后,东京磁悬浮新干线自1967年开始规划,2017年正式开工建设,2027年从东京到名古屋竣工。因为这条走廊有足够的不同速度要求的乘客需求。

那么,600公里/小时磁悬浮列车的研发是否意味着它是下一步可能在中国推广的起点呢?

在这方面,陈小红认为这是一个重要的里程碑。“要真正实施这个项目,必须有一个能够独立研发的系统和完整的生产能力。现在这辆车是按照600公里/小时的要求设计的,这应该说是一个非常重要的起点,这表明我们有能力制造这辆车。除了汽车,其他系统也在同时开发。最后,有必要把它整合成一个完整的系统,可以达到每小时600公里的速度。这是我们的目标。”

“我个人的观点是,随着整个系统和技术的成熟,高速磁悬浮列车肯定会在我国投入使用,但先做哪条线路,什么时候做,这是一个问题,做它本身不是问题。”陈小红说。

接下来可能在国内推广吗

在相对完善的高速铁路网络下,为什么中国仍然需要时速600公里的高速磁悬浮列车?

陈小红认为,尽管在一些走廊上仍有一点加快高铁网络的空间,但不会太大。现在,广东、香港、澳门、京津冀、长江三角洲等城市群确实需要时间快速联系。此外,在重要的走廊里,仅仅有一条高速铁路是不够的。未来,北京和上海,包括整个沿海走廊,将需要从整个客流需求中增加线路和增加容量。

“问题是以同样的速度和能力建造同样的线路,或者为乘客提供分层选择,就像飞机和铁路有自己的分工一样。”陈小红说。

目前,飞机的巡航速度约为800公里/小时,高铁速度约为300公里/小时,磁悬浮速度设定为500~600公里/小时,这不仅可以补充重要走廊的运力不足,还可以提供差异化服务。

“我不认为高速磁悬浮列车会与高速铁路网发生冲突。这在运输行业已经达成共识。”她解释说,在服务团队中,高速磁悬浮列车和高速铁路之间没有冲突。在重要的干线走廊中,磁悬浮是对通道容量的补充和速度段的填充。

“因此,从目前的角度来看,建设必须跟随市场,跟随需求,并在必要时进行建设,而不是一开始就想打造一个大网络,这样就不会被考虑。”陈小红表示,高速磁悬浮列车的未来实际上将是一个走廊式的、自然形成的本地网络,这是目前可以看到的未来应用场景。

她说,例如,长江三角洲的一体化必须在交通和城市化的便利条件下实现。此外,在城市群内部,也有半小时到达的需求,一小时到达的大都市区等。事实上,还需要更高速的运输系统来提供服务。

为何还需要时速600公里高速磁浮

陈小红表示,从经济角度来看,高速磁悬浮列车的成本不会比轮轨高很多,而且成本不仅包括建设成本,还包括长期运营和维护成本,因此与同等条件下的线路进行比较是有意义的。

例如,她说从东京到大阪的磁悬浮新干线在建造前已经被仔细研究过,磁悬浮列车的总成本比车轮和轨道高出10%以上。“从这个角度来看,高速磁悬浮确实不是一个非常昂贵和不可接受的系统。虽然整体建设和运营成本会更高,但缩短往返时间也具有社会和经济价值。以北京和上海为例,如果将来北京和上海之间使用磁悬浮列车,时间可以缩短到3个小时。”

那么这是否意味着

对此,陈小红表示,能否大规模投入商业运营还很难说,但我国将坚定不移地进行高速磁悬浮的产业化和工程化应用。“这是毫无疑问的。”

造价会比轮轨高很多吗

陈小红说,中国之所以想开始研究时速600公里的高速磁悬浮项目,主要是出于两个考虑,一是国家的需要,二是技术研发。

从国家需求来看,时速600公里的高速磁悬浮项目首先应该服务于中国的经济和社会发展,也就是说,中国的地理空间规模确实需要这个速度段的车辆,它将成为综合交通系统的一部分,使各种交通方式能够相互补充、相互联系。

在技术研发方面,任何一代交通新技术都将引领和引领相关技术。“它似乎正在发展一种新的交通工具。事实上,它使我国交通运输业的整个R&D能力和产业体系不断迭代更新,不断前进。时速600公里的磁悬浮系统不仅局限于磁悬浮技术本身,实际上还为相关新技术和新材料应用带来了重要的指导和贡献。”

CRRC表示,开发时速600公里的高速磁悬浮交通系统是科技部国家重点研发计划“先进轨道交通”的一个重点专项。该项目由CRRC组织,由CRRC四方股份有限公司技术负责,由30多家企业、大学和研究机构共同承担。目的是克服高速磁悬浮的核心技术,发展具有自主知识产权的高速磁悬浮工程系统,形成中国高速磁悬浮的产业化能力。

为何要启动时速600公里高速磁浮项目

陈小红表示,之所以能够取得如此重要的突破,是因为在中国科技部、上海市等力量的大力支持下,同济大学磁悬浮交通工程技术研究中心和国内大量科研团队20年来坚持自主创新、密切合作,为今天的高速磁悬浮系统研发和工程研究奠定了坚实的基础。

早在2000年,为了支持世界上第一条商用高速磁悬浮线路——运行于上海地铁龙阳路站和浦东国际机场之间,科技部支持成立国家磁悬浮交通工程技术研究中心,开展磁悬浮交通技术的国产化和创新研究。

“十五”期间,磁悬浮中心组织科研团队自主开发建设了位于同济大学嘉定校区的高速磁悬浮试验线。1.5公里测试线是目前世界上唯一在用的长定子磁浮交通系统综合测试线,可为高速磁浮交通技术的研发、系统集成、软件调试、部件性能评估和改进提供测试条件。

“十一五”期间,上海高速磁浮示范线开发并使用了时速500公里(一列4辆)的国产原型车,形成了直线电机、道岔等设备和材料的国产化能力。当时,沪杭线和上海机场之间的快线正在规划中,出现了一个“小高潮”。“十二五”期间,为确保上海高速磁浮示范线稳定运行,开展了系统研发,更换进口关键部件,维护测试设备。在科学研究的大力支持下,上海高速磁浮示范运营线近18年来的连续、安全、稳定运行得到了保障,无需返厂检修。同时,不断完善测试平台,形成支持自主研发磁悬浮系统集成测试和功能验证的能力。

“十三五”期间,国家继续建设R&D高速磁悬浮关键项目。CRRC公司和CRRC四方有限公司负责研究时速600公里的高速磁浮交通系统。同济大学承担“高速磁浮交通系统关键技术仿真验证及优化设计研究”、“高速磁浮交通系统运行环境及影响因素分析、系统服务性能及环境可靠性关键技术”、“复杂环境下列车-轨道-隧道多耦合与控制”等研究项目,继续研究如何优化车辆、控制系统接口之间如何配合、如何形成测试各种系统的能力、车辆-轨道关系及轨道的高精度快速检测技术、设施设备的长期服务性能等。

除了600公里/小时高速磁悬浮项目的研究和试验外,作为核心单元之一的磁悬浮中心也在开展低真空管道磁悬浮的初步研究工作。

此外,磁悬浮中心还独立开发了位于上海临港新城的1.72公里中低速磁悬浮工程试验线。这是我国第一条具有线路和车辆性能综合测试能力的工程试验线,并已为国内多台机组完成了中低速磁浮关键设备和整车的测试工作。试验线还支持磁悬浮中心为中国首个中低速磁悬浮项目——长沙磁悬浮项目的设计、施工、系统调试、运行维护等全过程提供技术支持,并为轨道、车辆等关键设备的制造提供技术支持。

二十年的坚持

陈小红认为,上海近年来高速磁悬浮系统的工程、运营和技术研究不仅有直接的产品产出,更重要的是,已经形成了坚实的基础和完整的体系。时速600公里的高速磁悬浮列车在上海进行了测试。她认为至少有两层含义:

首先,它反映了研究的继续。从“十五”至今,科技部对磁悬浮研究的支持一直在逐步推进。所有的原始积累在当前的研究中都发挥了应有的作用。

其次,它可以增强信心。“从整个国家规划和建设的角度来看,相关研究单位、工程单位和决策层都能看到这个系统的真正进展,并看到新一代自主开发的汽车在运行。它可以增强每个人继续推动项目实施的信心。”

对上海的意义

CRRC表示,高速磁悬浮项目的研发进展顺利。虽然测试原型已经成功运行,但5节编组工程原型列车的开发也在稳步推进。

根据该计划,时速600公里的高速磁悬浮项目的原型系统预计将于2020年底下线,这将形成一套完整的高速磁悬浮技术和工程能力。

未来,通过建设高速磁浮示范工程和600 km/h线路运营等相关工作,可以促进该项技术的持续创新和产业化,促进我国高端装备制造业升级和战略性新兴产业发展。

普通人何时才能真正体验高速磁悬浮列车?陈小红坦言,这取决于两个方面,一是系统的成熟技术,二是规划建设项目的落地,这是不可或缺的。

“我们当然很期待。一方面,我们努力创造一个更好的性能测试环境,并继续对其进行验证,希望通过一段时间的努力,它能够具备工程示范运行的环境和条件。然而,在这一点上,它不仅取决于技术的成熟程度,还取决于规划、决策、批准、建设和其他程序,以便普通人有机会乘坐这样一条真正能够飞行的磁悬浮列车。”她说。