步入式高低溫試驗(yàn)室從此開始了高溫超導(dǎo)磁浮

　　1月13日上午，由我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)、自主制造的世界首臺高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車及試驗(yàn)線在成都下線啟用，標(biāo)志著高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化研究實(shí)現(xiàn)從無到有的突破。

　　該車采用全碳纖維輕量化車體、低阻力頭型、大載重高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)等新技術(shù)和新工藝，設(shè)計(jì)時(shí)速620千米，未來結(jié)合低真空管（隧）道技術(shù)，將為軌道交通帶來前瞻性、顛覆性變革。

　　高溫超導(dǎo)高速磁浮交通樣車驗(yàn)證段建設(shè)項(xiàng)目位于西南交通大學(xué)九里校區(qū)牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，驗(yàn)證段全長165米，建設(shè)占地約1250平方米。項(xiàng)目主要內(nèi)容包括：高溫超導(dǎo)磁浮原理工程化樣車、懸浮系統(tǒng)、牽引制動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)控系統(tǒng)、線下土建及附屬工程建設(shè)，以及整個(gè)系統(tǒng)工程的聯(lián)調(diào)聯(lián)試和綜合性能檢測系統(tǒng)。世界首條高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化1：1試驗(yàn)線西南交通大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員鄧自剛教授在現(xiàn)場介紹，此次展示的高溫超導(dǎo)高速磁浮試驗(yàn)線的試驗(yàn)線路。他在現(xiàn)場接受采訪時(shí)解讀，所謂的高溫超導(dǎo)中的“高溫”實(shí)則是相對的溫度，實(shí)際溫度是處于液氮的工作溫度——零下196攝氏度，因此是相對低溫超導(dǎo)體而言叫“高溫”；“超導(dǎo)” 則是指在液氮溫度下，其電阻完全消失，稱作超導(dǎo)現(xiàn)象。這一車輛具多種黑科技：一是自懸浮系統(tǒng)，鄧自剛表示，這一車輛采用的是自懸浮系統(tǒng)，步入式高低溫試驗(yàn)室指其懸浮系統(tǒng)不需要外在額外的一些控制或者電源，就靠其自身的常導(dǎo)材料跟永磁軌道，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)自穩(wěn)定的懸浮。二是無人駕駛，鄧自剛表示，該車輛采用的是長定子的直線電機(jī)牽引，主要的控制在地面，車上主要是監(jiān)控。步入式高低溫試驗(yàn)室所以可以不用司機(jī)，實(shí)現(xiàn)無人駕駛。在乘坐的舒適性方面，鄧自剛表示，“人體能感受到的是加速度，該類車輛的加速度和現(xiàn)有的高鐵等軌道交通都是一樣的，大概處于一米每二次方秒這個(gè)量級，因此我們希望將這一技術(shù)應(yīng)用于未來的高速磁懸浮列車�！痹谲囕v的安全性方面，鄧自剛表示，車輛具自懸浮、自穩(wěn)定、自導(dǎo)向特性，超導(dǎo)體自身的釘扎特性會保證車輛安全，步入式高低溫試驗(yàn)室不會脫軌。在車輛的造價(jià)方面，鄧自剛表示，目前因?yàn)檫�沒有大面積應(yīng)用，所以其造價(jià)可能比現(xiàn)有的高鐵成本要高一些，但其運(yùn)行成本相對要低一些，因?yàn)闆]有任何接觸的部件，所以基本上可以稱為“免維護(hù)”。下一步要建更長試驗(yàn)線實(shí)現(xiàn)更高速度試驗(yàn)需要注意的是，鄧自剛提到，現(xiàn)在試驗(yàn)線米。“試驗(yàn)線非常關(guān)鍵，可以幫助車輛從實(shí)驗(yàn)室走向工程化應(yīng)用，去驗(yàn)證研究一些關(guān)鍵的技術(shù)和關(guān)鍵的問題。此次試驗(yàn)車輛的所有功能和部件和未來實(shí)際應(yīng)用一致，下一步可能就要找某一個(gè)地方落地實(shí)現(xiàn)，可能要建一個(gè)比如30~50公里的試驗(yàn)線，實(shí)現(xiàn)更高速度的試驗(yàn)�！贝饲�，西南交通大學(xué)已有搭建的全球真空管道超高速磁懸浮列車環(huán)形實(shí)驗(yàn)線平臺。這是國內(nèi)個(gè)載人高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形實(shí)驗(yàn)線毫米，是目前國際上同等載重能力，截面小、永磁材料用量少的超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)，可進(jìn)行0-50km/h的實(shí)際動(dòng)態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。問及和環(huán)形試驗(yàn)線的區(qū)別，鄧自剛表示，此次的試驗(yàn)線和環(huán)形的試驗(yàn)線原理一模一樣，因?yàn)榄h(huán)形線年多的時(shí)間，基本上每年有200多天的運(yùn)行，“那是非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有了環(huán)形線之后再把該技術(shù)放大攻關(guān)，環(huán)形線是小載重，此次下線的是大載重的懸浮技術(shù)，同時(shí)按照真正的高速磁懸浮列車概念來集成設(shè)計(jì)，所以這里面的功能比環(huán)形線要多很多，更復(fù)雜。”西南交大此前試驗(yàn)的真空管道超高速磁浮也被外界稱作超級高鐵的雛形。鄧自剛表示，超級高鐵有兩個(gè)概念，一個(gè)叫磁懸浮，一個(gè)叫真空管道。今天展示的是磁懸浮，下一步也會將它和真空管道結(jié)合在一起，在真空管道里面運(yùn)行的話，可以進(jìn)一步提高它的速度，速度有望再進(jìn)一步提升，達(dá)到時(shí)速600+以上甚至?xí)r速1000公里。問及該車輛未來的需求在哪里？他認(rèn)為，人類對速度的追求是永無止境的，肯定希望是更快。比如到北京出差，算上去機(jī)場等待的時(shí)間還是挺長的。如果有一條能夠跟飛機(jī)速度媲美的一個(gè)軌道交通工具，肯定有適合它的人群，這個(gè)肯定是有市場價(jià)值的。在他看來，這一交通制式與現(xiàn)有交通是互補(bǔ)關(guān)系，“它針對的速度段不一樣，讓我們的速度體系更加完善，現(xiàn)在我們出行可以選擇高鐵跟航空，以后會多一種選擇，可以選擇磁懸浮。”擬首先在大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)工程化高溫超導(dǎo)高速磁浮交通工程化樣車及試驗(yàn)線項(xiàng)目的建成是推動(dòng)高溫超導(dǎo)高速磁浮列車技術(shù)走向工程化的重要實(shí)施步驟，可實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)高速磁浮樣車的懸浮、導(dǎo)向牽引、制動(dòng)等基本功能，以及整個(gè)系統(tǒng)工程的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，滿足后期研究試驗(yàn)。結(jié)合西南交通大學(xué)校內(nèi)磁浮列車模型試驗(yàn)臺（+彈射試驗(yàn)臺、700滾動(dòng)試驗(yàn)臺），可驗(yàn)證高溫超導(dǎo)磁浮列車高速化及長期運(yùn)行可靠性，對于技術(shù)轉(zhuǎn)化、工程示范、學(xué)科建設(shè)都有著重要意義。據(jù)介紹，接下來，該技術(shù)擬首先在大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)工程化，預(yù)期運(yùn)行速度目標(biāo)值大于600km/h，可望創(chuàng)造在大氣環(huán)境下陸地交通的速度新紀(jì)錄。再下一步計(jì)劃結(jié)合未來真空管道技術(shù)，開發(fā)填補(bǔ)陸地交通和航空交通速度空白的綜合交通系統(tǒng)，將為遠(yuǎn)期向1000km/h以上速度值的突破奠定基礎(chǔ)，從而構(gòu)建陸地交通運(yùn)輸?shù)娜�新模式，引發(fā)軌道交通發(fā)展的前瞻性、顛覆性變革。高溫超導(dǎo)磁浮具多種優(yōu)越性據(jù)介紹，高溫超導(dǎo)磁浮列車具有多種優(yōu)越性：一是節(jié)能：懸浮和導(dǎo)向不需要主動(dòng)控制、不需要車載電源，系統(tǒng)相對簡單。懸浮和導(dǎo)向只需用廉價(jià)的液氮（77K）冷卻，空氣中78%是氮?dú)�。二是環(huán)保：高溫超導(dǎo)磁懸浮能靜止懸浮，完全無噪音；永磁軌道產(chǎn)生的是靜磁場，乘客接觸的地方磁場為零，無電磁污染。三是高速：懸浮高度（10~30mm）可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，可用于從靜止至低、中、高速和超高速運(yùn)行。與其它磁懸浮技術(shù)比較，更適合線km/h）。四是安全：懸浮力隨懸浮高度的降低成指數(shù)函數(shù)增加，垂直方向無需控制的情況下也能保證運(yùn)行安全。自穩(wěn)定的導(dǎo)向系統(tǒng)在水平方向也可以保證運(yùn)行安全。五是舒適：高溫超導(dǎo)體的特殊的“釘扎力”保持車體上下左右穩(wěn)定，是任何交通工具都難以達(dá)到的平穩(wěn)性。乘客乘坐時(shí)體會到的是“沒有感覺的感覺”。六是運(yùn)行成本低：與德國的常導(dǎo)磁懸浮車和日本用液氦的低溫超導(dǎo)磁懸浮車比較，具有系統(tǒng)重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)了解，西南交通大學(xué)從上世紀(jì)80年代開始磁浮的研制，1997年獲批國家863計(jì)劃項(xiàng)目“高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車”，正式開展高溫超導(dǎo)磁浮車的研究。2000年12月31日，西南交通大學(xué)研制成功世界首輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車“世紀(jì)號”。2004年，西南交通大學(xué)提出了600km/h及以上載人超高速高溫超導(dǎo)磁懸浮交通系統(tǒng)方案，并得到了包括12位院土在內(nèi)的50余位專家的肯定，從此開始了高溫超導(dǎo)磁浮車工程化的探索。2013年，西南交通大學(xué)研制完成我國首條高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形試驗(yàn)線，是當(dāng)時(shí)國際上同等載重能力，截面小、永磁用量少的超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)。2014年，西南交通大學(xué)建成國際首條真空管道高溫超導(dǎo)磁懸浮車環(huán)形試驗(yàn)線年，西南交通大學(xué)建成真空管道高溫超導(dǎo)磁浮車高速試驗(yàn)平臺，試驗(yàn)速度km/h，可開展高溫超導(dǎo)磁浮車動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)、振動(dòng)、噪聲等方面的研究。
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