6月21日,由中車四方股份公司承擔研制的時速600公里高速磁浮試驗樣車,在同濟大學嘉定校區(qū)磁浮試驗線上成功試跑,這標志著我國高速磁浮研發(fā)取得重要新突破。
在同濟大學高速磁浮試驗線上,試驗樣車首次進行系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,開展了多種工況下的動態(tài)運行試驗,包括不同軌道梁以及道岔、小曲線、坡道、分區(qū)切換等,完成七大項200多個試驗項點,對懸浮導(dǎo)向、測速定位、車軌耦合、地面牽引、車地通信等關(guān)鍵性能進行了全面的測試。
“在多工況試驗條件下,車輛懸浮導(dǎo)向穩(wěn)定,運行狀態(tài)良好,各項關(guān)鍵技術(shù)指標符合設(shè)計要求,達到設(shè)計預(yù)期。”高速磁浮課題負責人、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁表示。
據(jù)中車四方方面介紹,此次試驗樣車成功試跑,實現(xiàn)了從靜態(tài)到動態(tài)運行的突破,獲取了大量關(guān)鍵數(shù)據(jù),高速磁浮系統(tǒng)及核心部件的關(guān)鍵性能得到了初步驗證,為后續(xù)高速磁浮工程樣車的研制優(yōu)化提供了重要的技術(shù)支持。
據(jù)介紹,目前,時速600公里高速磁浮項目研發(fā)進展順利,試驗樣車成功試跑的同時,一列5輛編組高速磁浮工程樣車的研制也在穩(wěn)步推進中,按照計劃預(yù)計在2020年底下線,屆時將形成高速磁浮全套技術(shù)和工程化能力。
那么,時速600公里高速磁浮是一種怎樣的交通制式?其技術(shù)先進性體現(xiàn)在哪里?作為高鐵大國,為何我國還需要時速600公里高速磁???該項目研制的意義和目的是什么?圍繞這些問題,近日,澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者專訪了同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院院長、(國家)磁浮交通工程技術(shù)研究中心主任陳小鴻教授,以期對時速600公里高速磁浮項目做全面深入了解。
為何將指標定在時速600公里
陳小鴻告訴澎湃新聞記者,高速磁浮交通系統(tǒng)可分解為4個子系統(tǒng),一是線路軌道系統(tǒng);二是車輛系統(tǒng);三是牽引及控制系統(tǒng);四是運行控制系統(tǒng)。
她介紹,現(xiàn)在全世界面向應(yīng)用的高速磁浮系統(tǒng)有三大類,一類是發(fā)源于德國、落地在上海的常導(dǎo)長定子系統(tǒng),現(xiàn)在我國正在研發(fā)的時速600公里高速磁浮系統(tǒng)也屬于這一類系統(tǒng);第二類是日本的低溫超導(dǎo)系統(tǒng),日本正在建設(shè)的東京到大阪設(shè)計時速500公里的高速磁浮便屬于這類;第三類是管道式磁浮,目前美國、英國正在研發(fā),這類系統(tǒng)設(shè)計速度更高,比如膠囊列車。
為何我國要將高速磁懸浮的技術(shù)指標定為時速600公里?陳小鴻解釋,時速500公里和時速600公里的系統(tǒng),從運營的角度來講,并沒有特別本質(zhì)的區(qū)別。但時速500-600公里的運輸技術(shù),是一個完全不同于現(xiàn)在高速列車的系統(tǒng)。速度越高,則說明技術(shù)水準越高。
“把系統(tǒng)目標速度放在600公里,與我國國土空間尺度和連接核心城市間的距離也有關(guān)系。”陳小鴻表示,像日本的高速磁浮線規(guī)劃是從東京到名古屋到大阪,差不多是500公里的距離,用時速500公里系統(tǒng)點對點一小時內(nèi)就能到。但對我們國家來講,像北京、上海、廣州這樣的核心大城市,間距在1000多公里,如果要讓大都市群相互聯(lián)系,并且能在時間效益上發(fā)揮優(yōu)勢,兩點間加上停站希望是三小時可達。
“因此,我們國家把目標速度放在了600公里,有這個需要。當然這也給我們國家整個的工業(yè)制造水平、研發(fā)水平提出了更高的要求。”陳小鴻說道。
時速600公里高速磁浮與輪軌優(yōu)劣對比
對比輪軌,陳小鴻認為,時速600公里高速磁浮具有6大優(yōu)勢:
一是速度更快。
二是更高運輸速度的技術(shù)經(jīng)濟性。從高速輪軌系統(tǒng)本身的技術(shù)能力,可以達到時速350-400公里,但存在能耗、制動安全性和長期運營維護問題。因此從技術(shù)經(jīng)濟性角度,并不適宜去追求更高速度并大面積鋪開。對比而言,高速磁浮也被叫做地面飛行,在非粘著、無摩擦往前運行的情況下,適宜跑到500-600公里的速度,這是它最重要的特點和優(yōu)點。
三是適應(yīng)能力更強。比起高鐵可以爬更高的坡,可以有更小的轉(zhuǎn)彎半徑,在建設(shè)的過程當中,意味著高速磁浮對地形、地貌、地勢的適應(yīng)能力更強,適合我國地形復(fù)雜多變的情況。比如高速磁浮建設(shè)完全可以沿著已經(jīng)建成的高速公路,不會給選線帶來很大的限制。
四是安全、受氣候條件影響小。由于高速磁浮是抱軌運行,沒有脫軌風險。無論是臺風、暴雨甚至是雨雪冰凍,氣候條件都不會影響它的安全運行。
五是可維護性強。高速磁浮系統(tǒng)的主要特色就是冗余設(shè)計、并且具備智能運維條件,在運行過程當中,其關(guān)鍵設(shè)備部件的狀況在監(jiān)控中心就可了解,有問題在夜間回庫時可以立即進行替換和維修。
六是可縮短門到門的距離。盡管在達到500-600公里速度時,磁浮列車和空氣摩擦的噪聲會相對較大,但在時速200公里以下,磁浮列車的噪聲會低于輪軌列車,“所以在進站速度降下來時,磁浮其實是很安靜的系統(tǒng),這也意味著可以把它的站建得離城區(qū)更近一些,讓門到門的接駁時間更短一些。”
不過,陳小鴻也坦言,輪軌系統(tǒng)已有100多年歷史,且在我國已有一張覆蓋非常好的網(wǎng)絡(luò),因此,時速600公里高速磁浮需要在現(xiàn)有綜合交通體系內(nèi)尋找到它的位置,比如在重要的走廊帶上,是否會有速度的互補性、有運力需要填充等,“作為后發(fā)的系統(tǒng),要尋找到它的發(fā)展空間還是有一定的難度,公眾在接受度、認識度上也會有一點點欠缺。”
此外,磁浮列車總避不開討論電磁輻射的話題。對此,陳小鴻強調(diào),其實磁浮列車的電磁輻射比看電視更低,甚至還不如打手機。原因在于磁浮列車是抱軌運行,提供動力的電磁場均鎖定在內(nèi)部。“所以大家對它的認知熟悉程度是不夠的,缺乏宣傳會給工程推廣帶來一定的困難。”
接下來可能在國內(nèi)推廣嗎
澎湃新聞記者注意到,高速磁浮在全球范圍內(nèi)并沒有得到很大面積推廣,對此,陳小鴻認為,“作為一個后發(fā)的系統(tǒng)要尋找它合適的空間,不是一件非常容易的事情。”
她解釋稱,雖然磁浮最早發(fā)源地在德國,但德國的國土面積小,大約相當于中國的一個省,且歐洲鐵路發(fā)展最早最成熟,在歐洲幾乎很難找到一些有足夠客流的大城市聚集帶,且距離足夠長到要用時速500公里左右的速度才能達到需求。
她回憶,現(xiàn)在每兩年開一次的國際磁浮會議,其中最積極的國家包括巴西、俄羅斯、德國,本來今年在中國開,“巴西在自主研發(fā)自己的系統(tǒng),俄羅斯也在做磁懸浮貨運系統(tǒng),美國有馬斯克在推1000公里時速的膠囊列車,中國當然當仁不讓,也非常積極地去推動,而且中國的國土面積需要有一個更高速的系統(tǒng)。”
陳小鴻提到,對國土面積較小的國家來講,的確沒有這個高速連接需要。但這里要說到日本,日本雖然國土面積不大,但國家經(jīng)濟的大部分都集聚在太平洋沿岸城市群,即東京到大阪的城市帶。在1964年東海道新干線通車的三年后,自1967年就開始籌劃東海道磁浮新干線,2017年正式開工建設(shè)、2027年東京至名古屋段建成。因為其在這個走廊帶上有足夠的、不同速度要求的客流需求。
那么,時速600公里磁浮的研發(fā)是否意味著是接下來可能在國內(nèi)推廣的一個起點?
對此,陳小鴻認為,這是一個重要的里程碑,“要真正做工程實施,一定要有能夠自主研發(fā)、能夠有完整生產(chǎn)能力的體系。現(xiàn)在這一款車設(shè)計是按照600公里時速的要求來設(shè)計的,這應(yīng)該說是一個很重要的起點,它標志著我們有能力去做這個車。除了車以外,其他系統(tǒng)同時也在研發(fā),最終要把它集成為一個完整的系統(tǒng),能夠達到600公里的時速,這是我們的目標。”
“我個人的觀點是,隨著整個系統(tǒng)和技術(shù)的成熟,高速磁浮一定會在我們國家開始投入應(yīng)用,只不過在哪條線上先做、在什么時候做是問題,做本身不是問題。”陳小鴻說道。
為何還需要時速600公里高速磁浮
在相對完善的高速鐵路網(wǎng)下,為什么我國還需要時速600公里的高速磁???
陳小鴻認為,盡管目前高鐵網(wǎng)在某一些走廊上還有一點提速的空間,但不會太大?,F(xiàn)在粵港澳、京津冀、長三角等城市群,的確有快速聯(lián)系的時間需求。此外,在重要的走廊上,光有一條高鐵是不夠的,將來的京滬,包括整個沿海大通道,從整個客流需求上都有增加線路、提高運力的要求。
“問題是再去造一條同樣速度、同樣能力的一模一樣的線路,還是說提供給客流有分層選擇,就像飛機和鐵路各有分工一樣。”陳小鴻說道。
目前,飛機的巡航速度在時速800公里左右,高鐵在時速300公里左右,磁浮時速定在500~600公里,便既能補充重要走廊上的能力不足,還能夠提供一個差異化的服務(wù)。
“我不認為高速磁浮會與高鐵網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖突,這一點在交通業(yè)內(nèi)是達成了共識的。”她解釋稱,在服務(wù)群體上,高速磁浮與高鐵沒有沖突,在重要的干線走廊上,在已經(jīng)有了高鐵的情況下,磁浮是對通道運力的補充,是對速度區(qū)段的填充。
“所以從目前來講,建設(shè)落地肯定是要跟著市場走、跟著需求走,有需要就去建,而不是在一開始就想要做一張大網(wǎng)絡(luò),不會用這種方式去考慮。”陳小鴻表示,高速磁浮未來實際上會是一種走廊型、自然形成的局部網(wǎng)絡(luò),這是目前能夠看到的它的未來應(yīng)用場景。
她表示,比如長三角一體化,肯定是要在交通的便利化、同城化下才能真正做到一體化。此外,在城市群的內(nèi)部,也有半小時的可達范圍、一小時大都市圈等需要,實際上也需要更高速度的運輸系統(tǒng)來提供服務(wù)。
造價會比輪軌高很多嗎
陳小鴻表示,從經(jīng)濟的角度來說,高速磁浮的造價不會比輪軌高很多,且成本不僅僅包括建設(shè)成本,還包括長期的運行維護成本,需要同線路同等條件下來做比較才有意義。
她舉例稱,東京到大阪的磁浮新干線在建設(shè)前做過仔細研究,整體來講磁浮成本比輪軌高10%多,“從這點來說,高速磁浮的確不能算是一個很昂貴的不能接受的系統(tǒng),雖然整個建設(shè)運營成本會高一些,但往返時間縮短也有社會經(jīng)濟價值。以京滬為例,若未來京滬間使用磁浮運行,時間可以縮短到三小時。”
那么這是否意味著未來磁懸浮在我國大規(guī)模投入商業(yè)運營是可能的?
對此,陳小鴻表示,目前還很難說是否能大規(guī)模投入商業(yè)運營,但我們國家會堅定不移地在高速磁浮的產(chǎn)業(yè)化與工程化應(yīng)用上走下去,“這是毋庸置疑的。”
為何要啟動時速600公里高速磁浮項目
之所以我國要啟動時速600公里高速磁浮項目的研究,陳小鴻表示主要出于2點考慮,一是國家需要,二是技術(shù)研發(fā)。
在國家需要方面,時速600公里高速磁浮項目首先要服務(wù)于我國的經(jīng)濟社會發(fā)展,即我國地理空間尺度的確需要這一速度段的載運工具,成為綜合交通系統(tǒng)的一部分,使各種交通方式能夠互補并互相銜接。
在技術(shù)研發(fā)方面,交通運輸任何一代的新技術(shù),都會對相關(guān)技術(shù)產(chǎn)生非常大的引領(lǐng)和帶動作用。“看上去是研制一個新的交通工具,其實是讓我們國家交通行業(yè)的整個研發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)體系不斷迭代更新,不斷向前走。600公里時速的磁浮系統(tǒng),不僅僅局限于磁浮技術(shù)本身,實際上還會對關(guān)聯(lián)的新技術(shù)、新材料應(yīng)用等帶來很重要的引領(lǐng)和貢獻。”
據(jù)中國中車方面介紹,時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)的研制,是科技部國家重點研發(fā)計劃“先進軌道交通”重點專項課題。該項目由中國中車組織,中車四方股份公司技術(shù)負責,聯(lián)合30余家企業(yè)、高校、科研院所共同攻關(guān),目的是攻克高速磁浮核心技術(shù),研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的時速600公里高速磁浮工程化系統(tǒng),形成我國高速磁浮產(chǎn)業(yè)化能力。
二十年的堅持
陳小鴻表示,能夠取得今天這樣的重要突破,源自在國家科技部、上海市等各方力量的堅定支持下,同濟大學磁浮交通工程技術(shù)研究中心與國內(nèi)一大批科研團隊,堅持二十年,堅持自主創(chuàng)新、緊密合作,為今天高速磁浮系統(tǒng)研發(fā)及工程化研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。
早在2000年,為支持世界上首條商業(yè)運營的高速磁浮線——往返于上海地鐵龍陽路站與浦東國際機場的上海高速磁浮示范運營線,科技部支持籌建了國家磁浮交通工程技術(shù)研究中心,開展磁浮交通技術(shù)的國產(chǎn)化和創(chuàng)新研究。
磁浮中心在“十五”期間組織科研團隊,自主研發(fā)建成了位于同濟大學嘉定校區(qū)的這條高速磁浮試驗線,該1.5公里長的試驗線是目前世界上唯一一條在用的常導(dǎo)長定子磁浮交通系統(tǒng)綜合試驗線,可為高速磁浮交通技術(shù)的研發(fā)、系統(tǒng)集成、軟件調(diào)試、部件性能考核與改進提供試驗條件。
“十一五”研制了時速500公里的國產(chǎn)化樣車(一列4節(jié))并用于上海高速磁浮示范線,形成直線電機、道岔等設(shè)備和材料的國產(chǎn)化能力,當時籌劃滬杭線、上海二個機場之間的快線,有一個“小高潮”。“十二五”期間,以保障上海高速磁浮示范線穩(wěn)定運行為目標,開展了系統(tǒng)研發(fā)替代進口關(guān)鍵零部件和維護檢測設(shè)備的工作。有了科研的有力支持,在無返廠大修情況下保障了上海高速磁浮示范運營線近18年的持續(xù)安全穩(wěn)定運行。同時,持續(xù)完善試驗平臺,形成能夠支持對自主研發(fā)磁浮系統(tǒng)開展集成試驗與功能驗證的能力。
“十三五”國家繼續(xù)為高速磁浮設(shè)置重點研發(fā)計劃項目,中國中車組織、中車四方股份公司負責時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)研究,同濟大學承擔“高速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)仿真驗證與優(yōu)化設(shè)計研究”、“高速磁浮交通系統(tǒng)運行環(huán)境與影響因素分析及系統(tǒng)服役性能與環(huán)境可靠性關(guān)鍵技術(shù)”、“復(fù)雜環(huán)境下列車-軌道-隧道多元耦合與控制”等研究課題,繼續(xù)研究車輛如何優(yōu)化、控制系統(tǒng)接口間配合,研究如何形成檢驗各類系統(tǒng)的能力,車軌關(guān)系與軌道高精度快速檢測技術(shù),以及設(shè)施設(shè)備的長期服役性能等工程化、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)和前瞻性技術(shù)。
除了時速600公里高速磁浮項目的研究工作和試驗外,磁浮中心也作為核心單位之一,在開展低真空管道磁浮的前期研究工作。
此外,磁浮中心還自主研發(fā)了位于上海臨港新城、總長1.72公里的中低速磁浮工程化試驗線。這是國內(nèi)第一條具備完整的線路與車輛性能綜合試驗?zāi)芰Φ墓こ淘囼灳€,已先后為國內(nèi)多家單位完成中低速磁浮關(guān)鍵設(shè)備和整車測試工作。該試驗線還支持了磁浮中心為國內(nèi)首條投入運行的中低速磁浮項目——長沙磁浮項目提供了包括設(shè)計、建設(shè)、系統(tǒng)調(diào)試和運營維護在內(nèi)的全過程技術(shù)支持,并為軌道和車輛等關(guān)鍵設(shè)備的制造提供技術(shù)支撐。
對上海的意義
陳小鴻認為,上海在這些年圍繞高速磁浮系統(tǒng)所做的工程、營運與技術(shù)研究,不僅僅有直接的產(chǎn)品產(chǎn)出,更重要的是形成了扎實的基礎(chǔ)和完整的體系。此次時速600公里高速磁浮在上海試驗,她認為至少有二點意義:
一是體現(xiàn)了研究的延續(xù),從“十五”到現(xiàn)在,科技部對磁浮研究支持在不斷地一步一步地往前走,原來所有的積累在現(xiàn)在的研究中,都發(fā)揮了應(yīng)有的作用。
二是能夠增強信心,“從整個國家規(guī)劃與建設(shè)推進來說,能夠讓相關(guān)研究單位、工程單位以及決策層看到這個系統(tǒng)的實實在在的進展,看到新一代國產(chǎn)自主研發(fā)的車在跑,能夠增強大家繼續(xù)推動該項目實施的信心。”
2020年底形成高速磁浮全套技術(shù)和工程化能力
據(jù)中國中車方面介紹,目前高速磁浮項目研發(fā)進展順利,試驗樣車成功試跑的同時,一列5輛編組工程樣車的研制也在穩(wěn)步推進中。
按照計劃,時速600公里高速磁浮工程樣機系統(tǒng)預(yù)計在2020年底下線,將形成高速磁浮全套技術(shù)和工程化能力。
未來,通過高速磁浮示范工程建設(shè),進行時速600公里線路運行等相關(guān)工作,可以推動該技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化落地,拉動我國高端裝備制造升級和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
問及何時老百姓有可能真正體驗到高速磁???陳小鴻坦言,這取決于兩方面,一是系統(tǒng)的技術(shù)成熟,一是規(guī)劃建設(shè)項目的落地,缺一不可。
“我們當然也非常期待。一方面是爭取營造一個更好的性能測試環(huán)境,持續(xù)驗證,希望通過一段時間的努力,能夠讓它具有工程化示范運營的環(huán)境和條件。但是在這一點上,不僅僅取決于技術(shù)的成熟,還要經(jīng)過規(guī)劃、決策、審批、建設(shè)等程序,老百姓才可能有機會去乘坐這么一條真正能‘飛起來’的磁浮線。”她說道。