一提磁懸浮,大家立馬就會有一種高大上的感覺,認(rèn)為磁懸浮在技術(shù)上必然是最新的、在速度上必然是最快的。畢竟列車要懸浮在軌道上飛行,這很難讓人不產(chǎn)生科幻的感覺。
真空磁懸浮概念的提出,進(jìn)一步強(qiáng)化了人們這樣一種感覺,包括美國約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及中國西南交通大學(xué)均提出了真空磁懸浮概念。
通常情況下,民用飛機(jī)的空中巡航速度在每小時(shí)850公里左右,對于超過8000公里以上的旅行,乘坐飛機(jī)耗費(fèi)的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本是驚人的,并會因?yàn)榇罅颗欧艊?yán)重污染環(huán)境。有沒有一種更高速的旅行工具能讓人們更快、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的旅行呢?
于是,真空磁懸浮就作為一個(gè)選項(xiàng)被人們提出。所謂真空磁懸浮,就是在一個(gè)真空的管道里面鋪設(shè)磁懸浮線路,然后讓列車在真空管道中運(yùn)營。由于沒有了空氣阻力,真空磁懸浮時(shí)速可達(dá)3000—4000公里,能耗不到民航客機(jī)的十分之一,而噪音、廢氣排放接近于零。
但真空磁懸浮還停留在概念階段,考慮到巨大的建設(shè)成本以及維護(hù)等問題,真空磁懸浮離實(shí)際應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的距離。
不僅是真空磁懸浮,就是普通磁懸浮技術(shù)在全球的應(yīng)用也是寥寥無幾。如此高大上的一種技術(shù),為什么沒有在全球普及?中國高鐵建設(shè)為什么沒有采用磁懸浮技術(shù)?
磁懸浮技術(shù)全球應(yīng)用的坎坷之路
與大家心目中的高大上有所不同,揭開磁懸浮的神秘面紗你會發(fā)現(xiàn)如下事實(shí):其一,磁懸浮其實(shí)并不是一項(xiàng)新技術(shù)。1922年起源于德國,1934年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就申請了磁懸浮列車專利。其二,磁懸浮并不一定意味高速。1984年,第一輛商用磁懸浮列車在英國伯明翰國際機(jī)場投入運(yùn)營,全長僅600米,運(yùn)營時(shí)速42公里,11年后因維護(hù)問題關(guān)閉。
第一種,是以德國為代表的常導(dǎo)磁懸浮。軌道是一種T型臺,列車兩邊下部要把T型軌道的兩邊包住,利用磁力上浮,列車與軌道之間的縫隙大約8—10毫米。上海浦東機(jī)場線采用的就是德國常導(dǎo)磁懸浮技術(shù),運(yùn)營速度430公里。
第二種,是以日本為代表的超導(dǎo)磁懸浮。超導(dǎo)磁懸浮就不是列車包軌道了,而是軌道包列車,列車在一個(gè)U型槽內(nèi)運(yùn)營。超導(dǎo)磁懸浮,懸浮氣隙較大,一般為100mm左右。
德國是磁懸浮的發(fā)源地,至今卻仍舊沒有一條磁懸浮線路,這項(xiàng)技術(shù)被德國媒體界被稱為“昂貴的高科技玩具”。1989年德國在柏林建設(shè)長度1.6公里的無人駕駛磁懸浮列車,并載客試運(yùn)營,1991年7月正式服務(wù),柏林墻倒掉之后被廢棄。此后2000年柏林至漢堡、2003年魯爾區(qū)特快兩條磁懸浮線先后被放棄,特別是2006年9月22日,德國拉滕—德爾彭的磁懸浮試驗(yàn)線發(fā)生脫軌事件,造成22人死,嚴(yán)重打擊了磁懸浮的發(fā)展。2003年,德國磁懸浮技術(shù)終于在中國上海開花結(jié)果,時(shí)速達(dá)到430公里,但至今仍是嚴(yán)重虧損。
中國高鐵為什么沒有選擇磁懸浮
1990年原鐵道部完成“京滬高速鐵路線路方案構(gòu)想報(bào)告”,到2008年京滬高鐵開工建設(shè),整整花費(fèi)了18年的時(shí)間。期間經(jīng)過了可行性研究、相關(guān)技術(shù)與研究等內(nèi)容,其中也包括磁懸浮與輪軌技術(shù)路線的競爭。
最后的結(jié)果是輪軌派輕松取勝。為什么?簡單說來就兩點(diǎn):
第一,磁懸浮的相對優(yōu)勢不明顯了。磁懸浮相對輪軌,最大的優(yōu)勢是速度。但是當(dāng)輪軌試驗(yàn)速度已經(jīng)突破574.8公里,運(yùn)營速度能夠突破350公里的時(shí)候,磁懸浮的速度已經(jīng)不那么明顯了。
磁懸浮不是克服了車輪與軌道之間的摩擦嗎?按說應(yīng)該優(yōu)勢很明顯呀?為什么。其實(shí)這是一個(gè)中學(xué)物理題,高速運(yùn)行物體的空氣阻力是速度的二次方,其能耗是速度的三次方,當(dāng)速度達(dá)到300公里以上時(shí),運(yùn)動(dòng)物體所受的阻力90%是空氣阻力,磁懸浮雖然沒有機(jī)械阻力,因?yàn)檫€需要磁力將列車浮起來,也要消耗大量能量。所以當(dāng)輪軌技術(shù)輕松突破時(shí)速300公里時(shí),磁懸浮技術(shù)的相對優(yōu)勢已經(jīng)不那么明顯了。
第二,磁懸浮技術(shù)有比較明顯的劣勢很難克服。比如經(jīng)濟(jì)因素,磁懸浮線的修建成本要大幅度高于輪軌線路的建設(shè)。更重要的是技術(shù)原因。高鐵要發(fā)揮最大的效用,第一要素是必須聯(lián)網(wǎng),相對一條有一條孤零零的線路,聯(lián)網(wǎng)的高鐵效能會稱幾何倍數(shù)增長。但是,在技術(shù)上磁懸浮天生就是為點(diǎn)對點(diǎn)的運(yùn)輸而生,因?yàn)樽冘壍募夹g(shù)難度非常大,所以磁懸浮很難聯(lián)網(wǎng)。常導(dǎo)磁懸浮技術(shù),列車是抱軌的所以很難變軌,超導(dǎo)磁懸浮是在U型槽內(nèi)運(yùn)行,更難變軌。難以變軌還帶來另外一個(gè)困難,那就是救援。中國上海浦東機(jī)場線磁懸浮列車,曾經(jīng)發(fā)生過一次火災(zāi)事故,一周之后才將事故列車拖走。這也是磁懸浮列車的一個(gè)命門。
中低速磁懸浮的崛起
高速磁懸浮在全球的推廣之路異??部?,唯一一條商業(yè)運(yùn)行線路上海浦東磁懸浮線,還一直處于大幅虧損狀態(tài)。但是,中低速磁懸浮線路卻另辟蹊徑,相關(guān)推廣大有燎原之勢。
第一個(gè)國家是日本,該國發(fā)展磁懸浮的路線比較務(wù)實(shí),一方面加強(qiáng)高速磁懸浮的技術(shù)儲備,并伺機(jī)推動(dòng)實(shí)施,另一方面,率先建成中低速磁懸浮運(yùn)營線路。日本第一條正式運(yùn)營的磁懸浮鐵路是名古屋市區(qū)通向愛知世博會會場的磁懸浮線路,這條鐵路于2005年3月6日正式開通,全長約9公里,中途設(shè)有9個(gè)站。該磁懸浮列車由3節(jié)車廂構(gòu)成,全程無人駕駛,最高時(shí)速為100公里/小時(shí),行駛?cè)绦枰?/span>17分鐘。
第二個(gè)國家是韓國。近幾年,韓國軌道交通技術(shù)發(fā)展很快,在全球市場上與中國企業(yè)展開激烈競爭。中低速磁懸浮技術(shù)也是韓國軌道交通發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。韓國磁懸浮的發(fā)展過程經(jīng)歷了獨(dú)立研發(fā)(1985年—1993年)、對外合作(1994年—1998年)和商業(yè)化嘗試(1999年至今)3個(gè)階段。
中國是世界上第三個(gè)擁有中低速磁懸浮技術(shù)的國家。2000年之后,中國的中低速磁懸浮推廣就有多種傳言,包括北京八達(dá)嶺線、成都青城山項(xiàng)目、北京東直門到首都機(jī)場線、滬杭磁懸浮線等,但都無疾而終。
2009年之后,中國的中低速磁懸浮建設(shè)進(jìn)入加速狀態(tài)。
2009年唐山客車廠研制的低速磁懸浮列車下線;
2011年中國南車與張家界政府在長沙簽訂長沙簽訂《張家界中低速磁懸浮項(xiàng)目合作意向書》,計(jì)劃在張家界建成我國首條中低速磁浮商業(yè)運(yùn)營線;
2012年1月,中國南車株機(jī)公司研制的中低速磁懸浮列車下線,最高時(shí)速100公里,最大載客600人;
2014年5月16日,長沙高鐵站至黃花國際機(jī)場磁懸浮工程正式開工建設(shè),預(yù)計(jì)2015年年底建成,這是我國第一條完全自主研發(fā)的商業(yè)運(yùn)營磁懸浮線。
中國在實(shí)現(xiàn)高鐵輪軌技術(shù)的快速發(fā)展后,正在磁懸浮領(lǐng)域悄然實(shí)現(xiàn)著逆襲。