“我們造的是列車，也是‘飛機’。不過，它的飛行高度只有8毫米。”國防科大磁浮技術研究中心教授李傑如此向科技日報記者打趣。

　　李傑口中8毫米飛行高度的“飛機”，是代號“追風者”的長沙磁浮快線。歷經4個多月試運作測試，5月6日，它正式開通試運營。

　　長沙磁浮快線是我國首條完全擁有自主智慧財産權的中低速磁浮商業運營示範線，和世界上最長的中低速磁浮商業運營線，全長18.55公里。它也是全球第二條投入試運營的磁浮快線。設計最高運作速100公里/時。目前參與試運營的三輛磁浮列車，來自株洲電力機車有限公司牽頭的“三大家”：國防科技大學、同濟大學、西南交通大學。

　　7日，記者就磁浮列車最核心的磁浮控制技術，專訪了國防科技大學磁浮技術工程研究中心李傑團隊。

　　8毫米“高度” 30年“厚度”

　　李傑介紹，磁浮列車主要利用電磁力抵消地球引力，通過自動控制手段使車體與軌間懸浮間隙保持在10毫米內，讓列車懸浮在軌道上運作。因此，磁浮列車學術界別名也叫“零高度飛行器”。長沙磁浮列車，懸浮間隙為8毫米。

　　“這種特殊飛行器‘亦飛亦跑’，涉及到總體設計整合、懸浮導向控制、轉向架和二次係、牽引控制等關鍵技術，其中最核心的是懸浮導向控制，受到國外嚴密封鎖。”李傑説。

　　首先要解決的，是列車怎樣穩定的“浮”起。磁浮列車分吸力型和斥力型。“我們採用吸力型。利用磁鐵異性相吸原理，讓車輛‘懸挂’軌道下方。這種方式漏磁小，不需要格外的防護手段。”李傑説。

　　原來，車輛採用了“抱軌”設計，讓列車“包”在軌道上運作，確保無脫軌危險。因此，所謂車輛“懸挂”軌道下方，是車輛電磁鐵部分挂在軌道下方，整車正常立於軌道之上。

　　最讓人頭疼的，是如何讓它在以時速百公里的飛奔中，保持8毫米的穩定懸浮高度。這需要面對各種環境情景、客流多寡、乘客在車廂內分佈不均衡等對軌道和車體産生影響的諸多因素。這些因素，可致列車瞬間懸浮高度在三四毫米至十幾毫米間切換，需要靠智慧控制迅速調整到8毫米的標準高度。

　　為此，國防科大付諸了近30年的努力。20世紀80年代開始，該校常文森教授率領課題組，圍繞磁浮交通核心關鍵技術開展了長期的自主創新。從課程設計中對一顆懸浮小球的控制開始，到1989年研製出國內第一輛試驗小車CMS01，再到今天商業運營的整車，國防科大磁浮列車研究歷經了幾代人。新近獲2015年度湖南省科技進步獎一等獎“中低速磁浮列車懸浮控制技術”的李傑，就是常文森教授的學生。

　　為突破磁浮控制關鍵技術，國防科大團隊從建立車輛系統動力學模型入手，充分考慮影響負載變化和系統穩定性的各種因素，運用先進的控制理論，在優化軌道和車輛結構的基礎上，創造性設計出一種新的懸浮控制演算法，較好解決了車輛動態調節能力，可使每節車廂最大有效承載重量達15噸，實現105公里時速的平穩可靠運作。經測試，其動態調節與有效承載兩項技術指標均達到世界領先水準。

　　在承前啟後的努力中，和多學科的聯合攻關下，李傑團隊新研製出了集中式懸浮控制器、一體化的電渦流感測器和轉向架産品等，掌握了具完全自主智慧財産權的數字化懸浮控制技術，它的感測器讓懸浮高度誤差在0.2毫米內。列車浮起後，轉向架負責掌控方向，控制器在接收到感測器數據後，全盤指揮。整個控制過程以每秒鐘約萬餘次的頻率進行，確保列車在8毫米懸浮高度上飛奔。

　　懸浮總重較國外提高25%

　　中高速磁浮列車研發正酣

　　國防科大中低速磁懸浮列車總體技術處於國際領先水準。每車懸浮總重比國外提高了25%，車輛對軌道不平順的適應能力成倍提高，橋梁減重16%以上。通過技術改進，系統的平均無故障時間提高了近2倍。目前，該成果除應用在長沙磁浮快線外，還用於在建的北京S1線磁浮列車。

　　世界磁浮交通界公認的技術難題，還有車軌共振問題。磁浮列車在停車和過道岔時，由於懸浮系統的主動控制，車輛和軌道容易産生共振。美國就曾出現過剛建好的線路因車軌共振而無法運作，不得不返回實驗室重新研究解決方案。我國引進德國高速磁浮技術建造的上海浦東機場磁浮交通運營線，為防止車輛在水泥樑上産生振動，也採取加大水泥梁單位長度品質、加固改造軌道等方法來解決，系統造價較高。國防科大借鑒導彈殼體的振動控制技術，提出了一種振動抑制演算法，解決了磁浮交通車軌共振難題。

　　對大家普遍關心的電磁輻射問題，李傑稱，中低速磁浮列車採用吸力型電磁懸浮，低頻交流牽引系統、新材料防護等創新手段，把電磁輻射減小到了最低程度。經嚴格測試，車廂磁場與一般家電産生的磁場相當，完全符合國際非電離輻射防護委員會制定的電磁輻射安全要求。

　　國防科大還將繼續接手該線上中期配屬兩列車的懸浮控制系統。李傑透露，團隊研究的時速在200公里的中速實驗樣車將於年底，在該校磁浮列車試驗線上下線和調試。高速磁浮列車研究上，我國也已開展了十五年。目前，我國已在上海建成了一條1.5公里的高速磁浮試驗線，研製出兩輛高速磁浮列車，但尚未經過高速和長期可靠性運作檢驗。“高速磁浮列車適合城際間軌道交通，低速磁浮列車則適合城市和城市群軌道交通。嚴格説，是兩個不同的東西。從技術難度上説，高速技術方案更為複雜。”李傑説。（科技日報長沙5月7日電）