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磁悬浮列车迎来发展春天了么?-头条网

2015-05-02  114每文

日本最新型磁悬浮列车创造速度奇迹

最近,两条关于磁悬浮列车的消息引起了蝌蚪君的注意,一个是日本东海铁路公司的磁悬浮创造了时速603公里的轨道交通世界最快纪录,另一个是我国第二条中低速磁悬浮线路北京S1线,已经全面开工建设。

磁悬浮列车到底是什么?为什么这项技术发展了几十年还未走入“寻常百姓家”?蝌蚪君专访了原中国铁道部科学研究院副院长朱其杰。作为资深铁道专家,朱其杰从20世纪80年代的“八五攻关”起,就开始参与我国磁悬浮研制工作。上海浦东高速磁浮交通线开通运营两年后,他是项目后评价专家组组长;七八年前,北京门头沟S1线可行性研究报告进行评估时,他是专家工作组组长。

高速磁悬浮是怎么实现的

1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔(Hermann Kemper)创造性地提出了电磁浮原理,他的想法是,既然列车最大的阻力来自于与列车车轮与轮轨的摩擦,那么如果列车能够悬浮于轨道之上,不就能跑得更快了吗?1934年,赫尔曼获得了世界上第一项有关磁浮技术的专利。

磁悬浮的基本原理很简单,就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁浮原理,以磁铁对抗地心引力,让车辆悬浮起来,然后利用电磁力引导,推动列车前行。从技术上看,主要包括三大技术:无接触支承、导向技术和驱动技术。

由于技术与工艺条件的限制,直到20世纪60年代,各主要发达国家才开始大规模开展有关磁浮交通的研究,各国沿着不同的技术路线分别发展属于自己的方案,其中研究规模较大,投入精力较多并且取得较为突出成就的是德国和日本。

德国磁悬浮原理

德国是以常导高速磁悬浮技术为代表。这种技术,轨道是一种T型台,列车两边下部要把T型轨道的两边包住,由安装在列车车体底部的常规电磁体与位于电磁体上方的导磁轨道间的吸引力实现悬浮。常导磁悬浮的优势是技术简单,劣势是产生的电磁吸引力较小,列车与轨道之间的缝隙大约8—10毫米,在运营过程中,对缝隙距离的监控和调节考验着技术成熟度。常导型高速磁悬浮列车的时速可达400公里—500公里之间。

世界上首条投入运营的磁悬浮线是上海浦东机场线,采用的就是德国常导磁悬浮技术。由德国Transrapid公司于2001年在上海浦东国际机场至地铁龙阳路站建设,2002年正式启用。该线全长30公里,无中间车站,列车最高时速达430公里,平均运行时速380公里,转弯处半径达8000米,由起点至终点站只需8分钟。

上海磁悬浮列车

日本是以超导磁悬浮列车系统为代表。超导磁悬浮就不是列车包轨道了,而是轨道包列车,它是利用车载超导磁体在运动 过程中与轨道的感应磁场产生相互排斥力而悬浮于轨道上,列车在一个U型槽内运营。超导磁悬浮,悬浮气隙较大,一般为100毫米左右。超导磁悬浮的优点是悬浮力大,列车运行速度快,可以实现时速500公里以上运行,能够较好地适应多山地貌和地震频发的自然条件;缺点是技术复杂,需要屏蔽发散的电磁场。日本东海铁路公司创造的603公里时速采用的就是这种超导磁悬浮。

鉴于德国和日本高速磁悬浮技术的成熟,从1998年开始,美国就基本放弃进行自行开发。迄今为止,美国的研究还全都处于技术研发和试验阶段,尚无正式运营线路。2014年4月奥巴马访问日本时,日方曾希望这位美国总统能够坐上磁悬浮列车亲身体验,从而为向美出口磁悬浮打开销路,但最终未能成行。今年603公里时速的新成绩,将成为4月底安倍访美再谈磁悬浮出口的新砝码。

各国都面临高速磁悬浮推广困难

世界上第一条磁悬浮线路是英国的伯明翰国际机场线,1984年建成使用,全长600米,后来因为可靠性问题,被放弃了,改成了单轨列车。

德国曾在80年代于柏林铺设磁悬浮列车系统,长度1.6公里,于1989年8月开始试验载客,1991年7月正式服务。两德统一后,也废弃了。

后来德国终于又建了一条试验线,2006年9月22日,德国拉滕—德尔彭的磁悬浮试验线上,由于调度错误将检测车放入试验线,造成检测车与试验车相撞后脱轨。事故造成了25人死亡,4人重伤。这进一步影响了磁悬浮列车技术在德国的推广。德国目前仍没有一条商业运营的磁悬浮线路,主要是考虑运营后的效益问题,在经济上不划算,德国媒体界把磁悬浮列车技术称为“昂贵的高科技玩具”。另外,有些环保人士认为影响沿线生态环境。而如果从安全性考虑,上海磁悬浮线路采用的完全是德国的技术,多年来的安全运营证明了德国技术的可靠,但实际运量的不足,确实成为其商业化的硬伤。

1982年11月,日本磁浮列车的载人试验获得成功。1997年全长18.4公里的日本山梨磁悬浮试验线建设成功并开始运行试验,2003年日本3辆编组的MLX01磁悬浮列车创造了581公里的世界纪录。然而,磁悬浮线路建设却因为造价高等原因,一直没有获得批复。

2003年12月2日,日本的一列试验中的磁悬浮列车在山梨县创下581公里的最高时速纪录。

2013年8月,日本再次启动连接东京到名古屋的中央新干线项目,力争2027年开通,并宣称将在2045年建成东京到大阪的磁悬浮线路。这次在山梨线做的603公里磁悬浮列车试验就是为中央新干线做准备。

2010年9月,中国国际经济交流中心一份名为《高速磁浮交通发展战略研究》的研究报告指出,在高铁和航空之间引入旅行速度为350-500公里时速的高速磁浮交通尚有一定发展空间,且有助于我国建立国际领先水平的战略性交通产业。但迄今为止,尚无关于中国建设国产化高速磁悬浮运营线的消息传出。

高速磁悬浮为何没有PK过高铁

磁悬浮技术作为一种交通工具,有其可取之处。朱其杰介绍,对于高速磁悬浮而言,首先速度快,可以达到400-500公里/小时;第二,无论高速还是中低速,由于没有轮子与铁轨的摩擦和震动,噪音小;此外,爬坡能力强,可以达到60%-70%,速度不会减小,这是其他交通工具无法比拟的。

同时,他也强调,并非哪种技术先进就一定用哪种,必须与实际的运营成本一起考虑。如果建设成本过高,运营后乘客不足导致亏损等,那就抵消了技术优势。

《高速磁浮交通发展战略研究》报告中提到,上海高速磁浮运营线客流吸引力较弱,实际运量只有预测的三分之一左右,承担的市场份额只有预测的四分之一,还达不到的商业运营线的需求。

几年来,高铁线路在中国蓬勃发展,大量上马的背后,并非每条线路都能盈利;相比于高铁造价更高的磁悬浮,未来运营之路如何就更难判断。

京沪高铁

当年在争议京沪高铁是上磁悬浮,还是上高速轮轨的时候,从造价看,京沪高铁1300公里线路,磁悬浮的预算大约是4000亿人民币(进口技术造价高昂),而轮轨磁悬浮的造价大约是1300亿人民币,实际建成花了2200亿人民币。从能耗看,高速运行物体其能耗是速度的三次方,由于磁悬浮浮起所消耗的能量要大于高铁克服轮轨磨擦阻力所消耗的能量,所以磁悬浮的能耗比高铁大。

然而,在朱其杰看来,高速磁悬浮在我国一直以来推广难的真正原因,主要是以下三个方面。一是国产高速磁悬浮技术没有试验线,至今无法进行完整的试验验证和安全评估,若采用德国或日本的技术造价过高。二是高速铁路与普通铁路可采用高速车下高速线的方式并网运行,旅客无需换乘,而磁悬浮与铁路无法并线运行,旅客必须换乘。目前看,磁悬浮自行成网建设是不现实的。三是磁悬浮作为一种交通工具,至今没有归口单位。归谁管,谁来策划和规划,谁来推动该项事业的发展都没有明确,单靠企业行为是发展不起来的。

中低速磁悬浮正在亚洲迎来春天?

尽管高速磁悬浮在全球的推广之路磕磕绊绊,但是时速在100公里左右的中低速磁悬浮线路却在亚洲几国投入建设,部分路线已经建成运营。

从20世纪70年代开始,日本在高速磁浮技术之外,也开展了中低速技术研究。世界上第二天投入运营的磁悬浮线,就是2005年3月6日建成的名古屋市区通向爱知世博会会场的线路。全长约9公里,全程无人驾驶,最高时速为100公里。

韩国磁悬浮的发展过程经历了独立研发、对外合作和商业化尝试3个阶段。2014年7月,韩国仁川国际机场至仁川龙游站磁悬浮线路投入运营,全长6.1公里,列车由韩国自主研发,无人驾驶,最高时速可达110公里。

韩国首辆磁悬浮列车正式运营

中国是世界上第三个拥有中低速磁悬浮技术的国家。早在20世纪70年代,我国一些科研单位就开始跟踪国外先进技术,并进行了大量的基础性研究。从“八五”中低速磁浮列车研究到现在,铁道部科学研究院、国防科技大学、西南交通大学等是作为主要研究单位,分别自主攻关,取得了一定的成绩。

2009年12月建成的唐山试验线是我国首条中低速磁浮列车工程化试验示范线,具有完全自主知识产权的实用性中低速磁浮列车已经这条1.547公里的试验线上运行并调试成功,各项指标试验和检测结果表现优良。

2012年1月,中国南车株机公司研制的中低速磁悬浮列车下线,最高时速100公里,最大载客60人。2014年5月16日,长沙高铁站至黄花国际机场磁悬浮工程开工建设,预计2015年年底建成,这是我国第一条完全自主研发的商业运营磁悬浮线。今年4月21日,北京首条中低速磁浮交通线路S1线全面开工建设。

朱其杰认为,中低速磁悬浮由于其速度快,噪音小,爬坡能力强,占地少,国产化的造价低于地铁,是可以选为城市的一种交通工具,只要选线合适,车站设置合理,发展空间还是很大的。

北京门头沟S1线的价值只在“示范”?

预计2016年建成通车的北京S1线中低速磁悬浮线,全长10.2公里,呈“倒Z”形,从石门营站到苹果园站,共设置8个车站。

S1线路线图

“S1线是第一条纯国产化的中低速磁悬浮,要通过运营展现出这种新型城市轨道交通的优越性。”朱其杰透露,早在七八年前他作为S1线专家组组长的时候,该方案就被专家组否定了。“并不是媒体上说的环评和辐射等问题,这方面其实没什么影响,主要原因是这条线仅10公里多,车站设置过密过多,无法体现出磁悬浮的优势。”

相比于8分钟直达的上海磁浮示范运营线,稍微有些常识的人,都能感受到“从门头沟石门营到苹果园仅需10分钟”的说法过于夸大。倘若石门营站直达苹果园站中间不停车,也许能体现出磁悬浮快捷的优势。然而,除去终点站,再算上6个车站乘客上下车的时间,10分钟根本不可能到达。

蝌蚪君接触了多位参与S1线论证会的专家,关于中低速磁悬浮的优势如何在S1线上体现,专家普遍认为,S1线的价值可能在“示范性”上。如果考虑到能源消耗、成本支出等,未必划算。

然而,朱其杰对蝌蚪君表示,如果门头沟S1线日常运营速度达不到100-120公里的设计速度,将无法检验其导向控制的可靠性和安全性,所谓的示范性更是无从谈起。

“运输要想起到效果必须成网,就像北京地铁,四通八达,乘客不需要出站,就可以换乘。”朱其杰说,目前来看,北京的磁悬浮S1线选址在人口较少的门头沟区,且作为单条运营线,能在解决北京市交通出行方面起到多大作用、建成后运量是否足够、是否会导致亏损等问题,还要等运营起来用数据说话。

 

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