上海建設世界首條磁懸浮列車商運線
中國乃至世界上第一條高速磁懸浮鐵路商業運作線是2001年3月1日開工建設的上海磁懸浮列車示範線。2002年3月,這條磁懸浮列車示範線下部結構工程竣工。
上海磁懸浮列車示範線西起上海地鐵2號線龍陽路車站南側,東到浦東國際機場一期航廈東側,線路總長31.17公里,設計時速和運作時速分別為505公里和430公里,總投資89億元。
此次竣工的線路下部結構工程,包括高架橋墩(臺)1554座、龍陽路車站、維修基地及兩座牽引變電站。
什麼是磁懸浮列車
磁懸浮的構想是由德國工程師赫爾曼·肯佩爾于1922年提出的。
稍有物理知識的人都知道:把兩塊磁鐵相同的一極靠近,它們就相互排斥,反之,把相反的一極靠近,它們就互相吸引。磁懸浮列車,其實就是使用這兩種吸引力與排斥力將列車托起,使列車懸浮在軌道上方,和軌道之間沒有直接接觸,大大減小運作阻力,達到高速運作的目的。
磁懸浮列車用電磁力將列車浮起而取消輪軌,採用長定子同步直流電機將電供至地面線圈,驅動列車高速行駛,從而取消了受電弓。磁懸浮列車主要依靠電磁力來實現傳統鐵路中的支承、導向、牽引和制動功能。列車在運作過程中,與軌道保持一釐米左右距離,處於一種“若即若離”的狀態。由於避免了與軌道的直接接觸,行駛速度也大大提高,其正常的運營速度可以達到每小時430公里。世界上第一列磁懸浮列車小型模型1969年在德國出現,日本是三年後研製成功的。僅僅十年後的1979年,磁懸浮列車技術就創造了517公里/小時的速度紀錄。
磁懸浮列車大事記
1922年 德國工程師赫爾曼·肯佩爾首次考慮電磁懸浮鐵路。
1934年 赫爾曼·肯佩爾獲得製造磁懸浮鐵路的基本專利。
1935年 赫爾曼·肯佩爾運用試驗模型證實了磁懸浮。
1939年-1943年 赫爾曼·肯佩爾在格丁根空氣動力學研究所進行電磁懸浮鐵路的基本研究工作。
1953年 赫爾曼·肯佩爾寫成科學報告《電子懸浮導向的電力驅動鐵路機車車輛》。
1969年 大通過能力高速鐵路研究會開始基礎性研究。克勞斯-馬菲公司製造出電磁懸浮模型TR-01。支承和導向系統按赫爾曼·肯佩爾原則設計,由一台短定子直線電動機驅動。
1971年-1974年 先後製造了TR02、TR03、TR04號試驗車。
1975年 開發、研製和試驗第一台長定子電磁行車技術功能的設備。由蒂森·亨舍爾在卡塞爾廠區內用試驗平臺MB1進行。
1976年 生産第一台用長定子電磁行車技術的載人試驗車HMB2,在卡塞爾由蒂森·亨舍爾在廠區內進行。採用電磁式支承和導向系統,有10毫米空氣間隙,車重為2.5噸,4個座位,最大速度為36公里/小時。
1977年 聯邦德國研究技術部作出有利於發展電磁懸浮驅動系統的決定。籌建埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設施。赫爾曼·肯佩爾工程師逝世(1892年4月5日-1977年7月13日)。
1979年 在漢堡的國際交通展覽會上展出5月17日投産的TR05號並引起轟動。
1980年 開始建造TR06號。
1984年 埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設施投産,用TR06號開始作行車試驗。8月17日達到302公里/小時的速度。
1986年 在蒂森工業公司(亨舍爾)開發TR07號樣車。
1987年 埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設施第二期施工最終完成並投入使用。TR07號開始組裝。11月11日TR06號達到406公里/小時的速度。
1988年 TR06號的速度于1月22日達到412.6公里/小時。在慕尼黑國際交通展覽會上展出TR07號。
1989年 在埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設施上開始檢驗TR07號。磁懸浮鐵路快速列車技術已趨成熟。
2000年6月30日,中德兩國政府正式簽訂合作開展上海磁懸浮快速列車運營線項目可行性研究的協議。8月,國家計委批准項目建議書;同月,上海申通集團等6家公司聯合出資20億元註冊成立上海磁懸浮交通發展有限公司(後擴股為8家公司,註冊資金30億元),上海市委、市府批准成立上海市磁懸浮快速列車工程指揮部。
2001年 1月23日,上海磁懸浮交通發展有限公司與由德國西門子公司、蒂森快速列車系統公司和磁懸浮國際公司組成的聯合體簽署《上海磁懸浮列車項目供貨和服務合同》,合同總金額12.93億德國馬克;1月26日,又與德國線路及軌道梁技術聯合體(TGC)簽署《磁懸浮快速列車混凝土複合軌道梁系統技術轉讓合同》,合同使用德國政府贈款共1億德國馬克。3月1日工程正式開始。5月專用道路全線貫通。7月軌道梁生産基地投産。
2002年 2月28日,上海磁懸浮列車示範線下部結構工程 全線貫通並開始架梁。
磁懸浮列車的種類
磁懸浮列車分為常導型和超導型兩大類。常導型也稱常導磁吸型,以德國高速常導磁浮列車transrapid為代表,它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起,懸浮的氣隙較小,一般為10毫米左右。常導型高速磁懸浮列車的速度可達每小時400-500公里,適合於城市間的長距離快速運輸。而超導型磁懸浮列車也稱超導磁斥型,以日本MAGLEV為代表。它是利用超導磁體産生的強磁場,列車運作時與佈置在地面上的線圈相互作用,産生電動斥力將列車懸起,懸浮氣隙較大,一般為100毫米左右,速度可達每小時500公里以上。這兩種磁懸浮列車各有優缺點和不同的經濟技術指標,德國青睞前者,集中精力研製常導高速磁懸浮技術;而日本則看好後者,全力投入高速超導磁懸浮技術之中。
磁懸浮列車存在的問題
儘管磁懸浮列車技術有上述的許多優點,但仍然存在一些不足:
1、由於磁懸浮系統是以電磁力完成懸浮、導向和驅動功能的,斷電後磁懸浮的安全保障措施,尤其是列車停電後的制動問題仍然是要解決的問題。其高速穩定性和可靠性還需很長時間的運作考驗。
2、常導磁懸浮技術的懸浮高度較低,因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結構方面的要求較超導技術更高。
3、超導磁懸浮技術由於渦流效應懸浮能耗較常導技術更大,冷卻系統重,強磁場對人體與環境都有影響。
為什麼要發展磁懸浮列車
磁懸浮列車快速、低耗、安全、舒適、經濟、無污染:常導磁懸浮列車可達400至500公里/小時,超導磁懸浮列車可達500至600公里/小時。它的高速度使其在1000至1500公里之間的旅行距離中比乘坐飛機更優越。
運作成本和能耗低是它的又一優點。由於沒有輪子、無磨擦等因素,它比目前最先進的高速火車省電30%。在500公里/小時速度下,每座位/公里的能耗僅為飛機的1/3至1/2,比汽車也少耗能30%。因無輪軌接觸,震動小、舒適性好,對車輛和路軌的維修費用也大大減少。
磁懸浮列車交通有利於保護環境。它在運作時不與軌道發生磨擦,且爬坡能力強、轉彎半徑小,所以發出的噪音很低(只有當時速達到200公里以上時,才會産生與空氣磨擦的輕微噪音)。它的磁場強度非常低,與地球磁場相當,遠低於家用電器。由於採用電力驅動,避免了燒煤燒油給沿途帶來的污染。磁懸浮列車的爬坡能力為10%,而一般鐵路的最高坡度只有4%。磁懸浮列車一般以4.5米以上的高架通過平地或翻越山丘,從而避免了開山挖溝對生態環境造成的破壞。
磁懸浮列車在路軌上運作,按飛機的防火標準實行配置。它的車廂下端像伸出了兩排彎曲的胳膊,將路軌緊緊摟住,絕對不可能出軌。列車運作的動力來自固定在路軌兩側的電磁流,同一區域內的電磁流強度相同,不可能出現幾輛列車速度不同或相向而動的現象,從而排除了列車追尾或相撞的可能。列車的整個安全系統可以相互檢測,自動替補,這在其他交通工具是不具備的,因而它是一種高安全度的交通工具。徐壯志 王東明
新華社解放軍分社 2002年4月5日