20世紀80年代,因初步掌握了高速磁懸浮鐵路技術而成竹在胸的德國人,對歐洲以外最有可能修建磁懸浮鐵路的國家和地區作了一次排序:
1.美國和加拿大2.東南亞3.日本4.澳大利亞5.蘇聯6.沙烏地阿拉伯7.中華人民共和國8.南美同時德國人還強調,磁懸浮鐵路在國外建造應有一個前提,就是要在德意志聯邦共和國內決定使用這種線路之後。
然而,斗轉星移20年,在這份排序表中差一位墊底的中國卻拔了頭籌,甚至走到了磁懸浮鐵路的鼻祖德國人的前面。
21世紀的第一個春天,2001年3月1日,世界第一條磁懸浮列車商運線在中國上海浦東挖下了第一鏟土。儘管這條消息的新聞價值絲毫不亞於當年我國開工修建第一條高速公路,但國內眾多媒體卻對此保持了異常的沉默。
2002年3月1日,記者來到中鐵十六局三處承建的浦東磁懸浮鐵路工地,一年前還是一片農舍田園的龍陽路地鐵車站外,已矗立起一座鋼梁穹頂的巨型建築。以此為起點,一排內實外美、猶如巨型工藝品的高架橋墩拔地而起,沐浴在濛濛春雨之中蜿蜒伸向30公里外的浦東國際機場;驅動磁懸浮列車的關鍵設備——軌道梁,被輕盈地挂在龍門吊上,一根接一根鋪設到位。不經意間,這條令全球矚目的磁懸浮鐵路已輪廓初顯。
因為追求速度,人們想起了赫爾曼 肯佩爾和他的磁懸浮
人類發展輪軌客運交通的目的,不外便捷二字。尤其為了一個“捷”字,更是使人絞盡腦汁。從1825年美國修建斯托克頓至達靈頓間鐵路開始,170餘年間,世界上的鐵路越修越長,火車則先蒸汽、後內燃、再電力越跑越快。然而,儘管人們使出了18般武藝,傳統的輪軌交通運營速度在衝到了300至350公里/小時後,似乎已走到極限。在尋求能夠帶來更快運營速度的新的交通方式的過程中,人們想起並將目光聚焦在德國工程師赫爾曼 肯佩爾1922年提出的磁懸浮列車的構想上。這位老先生為實踐他的這一構想,一直努力工作,甚至在炮火紛飛的第二次世界大戰中也沒有停頓過。
磁懸浮列車與傳統輪軌列車不同,它用電磁吸力或電動斥力來克服車輛重力和産生過彎道時的導向力,以電磁力將列車浮起,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,從而既取消了輪軌也取消了受電弓,實現了不觸地、不帶燃料的地面“飛行”,因而有“地上飛機”之美譽。
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。如果京滬間修建磁懸浮鐵路,2個半小時便可一“飛”而至。
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。
發展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。
磁懸浮鐵路的造價,只比高速輪軌交通高出20%至50%,而相對於它的速度,其造價並不是一個突出的劣勢,並且隨著産業的發展與經驗的積累,其降低投資的可能性與幅度將遠大於高速輪軌。理論測算票價相當於今天火車的軟臥。
目前世界上共有兩種類型的磁懸浮列車:一種是常導吸力型(如德國的TR型和日本的HSST型),另一種是超導斥力型(如日本産的MLU型)。我國西南交通大學和國防科技大學正在研究的屬常導吸力型磁懸浮列車,目前已在四川青城山建成了全長425米、時速100公里的磁懸浮列車旅遊觀光線。
20年磨一“箭”,卻沒有先在德國“開弓”
1969年,聯邦德國交通部正式提出了“大通過能力高速鐵路的研究”發展計劃。值得一提的是,在聯邦政府的資助下,踴躍加盟這一計劃的,均為德國一流的大企業——MBB、克勞斯-馬菲、蒂森 亨舍爾……
在科學家們的努力下,以生産“豹Ⅱ”坦克而聞名的克勞斯-馬菲公司于1969年設計出第一台帶短定子線性傳動裝置的電磁懸浮實驗室模型。兩年後,MBB公司造出了第一台原理車輛,並在700米長的軌道上跑出了100公里/小時的速度。
1979年的漢堡國際交通展覽會,是許多德國人為之驕傲並終生難忘的。科學家們用18個月造出的第一輛長27米,帶70個座位的兩節磁懸浮示範車“TR05”,在長900米、架高4.7米的鋼軌上,進行了為期三周的正點持續運作,共運輸旅客50000多人次,車速達到了100公里/小時。許多曾對磁懸浮列車抱懷疑態度的德國人,在“奇跡”面前收回了他們的不滿。
與此同時,在聯邦德國研究技術部的敦促下,克勞斯-馬菲、MBB、西門子和蒂森 亨舍爾等企業組建了磁懸浮鐵路聯合體,並著手在埃姆斯蘭建造大型試驗設施。1988年1月22日,試驗列車“TR06”在這個設施的線路上創下了412.6公里/小時的載人磁懸浮列車世界紀錄。
比德國稍晚,日本人也發現了磁懸浮鐵路的美妙前景並著手研究。1972年,在慶祝日本首條鐵路建成100週年之際,第一輛由日本國家鐵道協會開發研製的電動磁浮懸原理車輛在公眾面前亮相,並在480米長的試驗線路上跑出了60公里/小時的速度。日本人的腳步很快,1979年,其研製的試驗車ML-500就達到了517公里/小時創紀錄的速度。
上個世紀80年代末,德國人認為,磁懸浮列車的研究已進入成熟期,20年終於磨成一“箭”,他們的目光開始轉向建造實用商業運營線,換句話説,即開始轉向市場。於是,便有了本文開頭的那份排序。
然而,由於種種原因(囿于篇幅不再展開),曾經炒得沸沸颺颺的柏林-漢堡線、洛杉磯-拉斯維加斯線、巴黎-布魯塞爾-科隆/阿姆斯特丹線、東京-名古屋-奈良-大阪線等等,在20世紀最後一輪太陽落山之際,仍然還擱置在貯存設計圖紙和論證書的磁片中。歷史把機遇留給了中國,為什麼外國沒有中國就不敢有?
當外國科學家們百倍熱情地研究磁浮懸鐵路之際,絕大多數中國人卻把熱情投入到了“史無前例”的“運動”中。不過,極具責任感的中國科學家們卻沒有放過人類交通科技的哪怕每一點進步。而改革開放,則使他們的視界更為開闊和深遠。
在積極倡導磁懸浮鐵路的中國科學家中,特別要提到中國科學院院士嚴陸光。嚴院士是老一輩科學家嚴濟慈的長子,20世紀50年代留學蘇聯,回國後進入中科院,曾任中科院電工所所長、中科院能源研究委員會主任,人稱“嚴大鬍子”。他認為時速達500公里的磁懸浮列車主要適用於長距離、大城市間、大流量的客運。就世界範圍而言,德國和日本面積較小,而美國綜合運輸體系又特別發達,中國無疑是發展磁懸浮鐵路的沃土。他曾多次上書國務院高層領導,呼籲中國應修建磁懸浮鐵路。上個世紀末,朱鎔基總理訪德期間親自乘坐了試驗線上的磁懸浮列車。回國後,在中國科學院與中國工程院院士大會上,總理提出鐵路為什麼不採用先進的磁懸浮技術的問題,引起了科技界的廣泛重視。此後,國內召開了多次專題會議,對是否應領世界之先首吃“螃蟹”發展磁懸浮鐵路的問題,進行了長達兩年的研討。
正如在世界範圍內哪搞磁懸浮哪就有爭議一樣,我國也曾經歷了一個激烈論爭的過程。國內力主修建磁懸浮列車商運線的專家認為,我國人口多,幅員遼闊,快速發展的經濟使人流量加大,急需一種大流量、快速度的現代客運工具。目前國內主要客運專線多在100公里以上,磁懸浮列車比高速輪軌列車在旅客選擇民航或鐵路中具有顯著的優越性。磁懸浮列車商運線的投資成本雖然是高速輪軌的1.2到1.5倍,但相對於它的速度,成本並不是一個突出的劣勢。除此之外,高速磁懸浮鐵路體系的發展將帶動眾多前沿高新技術的發展。這些高新技術本身又將形成新興産業,對經濟發展可發揮重要拉動作用。及時抓住高速磁懸浮鐵路的建設,將為我國在21世紀相關産業發展中處於前列奠定良好基礎。磁懸浮列車技術在上個世紀80年代就已經成熟,我們應該改變“外國沒有中國就不敢有”的心態,搶先在世界交通史上寫下濃墨重彩的一筆。
為慎重起見,國務院決定先在上海浦東修建一條引進德國技術的磁懸浮列車商運示範線。通過有效地開展國際合作,引進與消化國際先進技術,逐步實現國産化;積累經驗並掌握設計和工程建設與運營管理的理論與方法,等獲得了圓滿成功後,再考慮其他長線。2000年6月30日,中德兩國政府正式簽訂了合作開展上海磁懸浮列車運營線項目可行性研究的協議。經過相當艱苦的談判,又于2001年初簽訂了工程設備供貨及服務合同。
這一世界首條磁懸浮列車商運線,西起上海地鐵2號線龍陽路站南側,東到浦東國際機場一期航廈東側,正線全長29.863公里,加上維修基地出入走行線和檢修線,線路總長折合雙線約31.17公里。設計時速和運作時速分別為505公里和430公里。運作列車設計為9節車廂,一次可乘坐959人,每小時可發車12列,雙向運量可達203萬人;按每天運作18小時計算,最大年運量可達1.5億人次。開通後,乘客僅需7分鐘就可從上海市區到達浦東國際機場。項目總投資約為89億元,上海採取企業化、市場化運作的方式籌措資金。由上海申通集團有限公司、上海汽車工業總公司、上海寶鋼集團有限公司和申能集團有限公司等8家企業共籌措註冊資本30億元,強強聯手組成上海磁懸浮交通發展有限公司,具體負責磁懸浮列車示範線的建設和運作。工程所需的其他資金則用包括德國政府捐贈、市場化運作等方式融得。至此,曾率先修建我國第一條高速公路——滬嘉高速公路的上海,又開始著手修建起世界上首條磁懸浮列車商運示範線。
修築“世界第一磁懸浮”的同時,順帶創造了另一個“世界第一”
上海磁懸浮列車示範線,是一條集城市交通、觀光、旅遊于一體的商業運營線,其主線高架和軌道工程由中方承建,德方工程師協助並提供工程技術和建築材料。在中德兩國政府正式簽訂合作協議後的短短7個月內,上海就完成了項目審批、公司組建、資金籌措、工程動遷等一系列工作,並於2001年3月1日正式開工,再次創造了“上海速度”。
為了確保工程品質,上海磁懸浮交通發展有限公司採用邀請招標的方式,在全國擇優選定施工承包單位。中鐵十六局三處和上海建工集團第四、第七公司承建主線工程;中鐵養馬河橋梁廠、寶雞橋梁廠等承擔軌道梁的製造安裝和鋪架。這些在國內乃至世界都屬“王牌”的施工勁旅,在世界首條磁懸浮列車商運線的建設中大展雄才,創造了一流的施工進度和品質,令協助施工的德國專家讚嘆不已。2002年3月2日上午,記者來到由中鐵十六局三處承建的主線工程第一標段施工現場,伸手觸摸那拔地而起的高架橋墩,感覺其表面光滑如鏡,猶如大理石雕築的巨型工藝品一般。三處是一支由原鐵道兵部隊集體轉業、有著光榮歷史和優良傳統的築路“鐵軍”,曾在建築市場奪得10個“全國第一”,並在我國建橋史上創出過“世界奇跡”,解決了23項世界性尖端技術難題。聞知國家批准上海磁懸浮列車項目,處長孔文亞便一頭扎進大上海,密切配合投標小組積極做工作,終於以強勁的競爭實力中標主線工程第一標段,成為全國鐵建系統唯一躋身磁懸浮的企業,並於2001年6月10日打進了主體工程的第一根樁。
磁懸浮給“鐵軍”帶來了前所未有的挑戰。首先是工程精確度要求特別高。譬如磁懸浮列車軌道梁定位最大允許誤差豎向只有0.6毫米,橫、縱方向只有0.1毫米,這個精度連國産監測儀都分辨不出來。其次是工期要求特別緊。原定工期為472天,後來壓縮掉兩個月,要求每天至少要完成工程投資300萬元、打樁2786延米、澆築鋼筋混凝土500多立方米。三是工程重點難點多。龍陽路車站橋墩基礎、架梁與站房同步施工,相互干擾大;穿越交通繁忙的羅山路、浦東運河和川楊河,施工中不能中斷車來船往;上有30萬伏的高壓電線,下有水管、煤氣管、通訊電纜等10多種地下管線,無異於在天羅地網中作業,尤其是在高壓線下打樁架梁,施工安全面臨嚴重威脅;上海地區屬典型的軟土地質,所有市政及基礎設施建設都需要進行深基處理,管樁和商品混凝土供應本來就十分緊張,磁懸浮工程開工後,這一供需矛盾會更加突出,必將成為影響工期的重要制約因素。
為了戰勝這些前所未有的困難,打破外國人“搞磁懸浮交通中國人不行”的歧視性預言,三處黨委書記郭品雲和處長孔文亞果斷拍板,選派強將精兵組成以副處長淩樹雲為項目經理、紀委書記朱發為項目黨工委書記的分項目部,攜帶投資1000多萬元新購置的目前國內最先進的施工機械設備前來參戰。他們和上海的同行們緊密配合、晝夜突擊、頑強拼搏,戰勝了施工中一個又一個“攔路虎”,使線路主體下部結構、龍陽路車站、維修基地等土建工程保質保量提前竣工。
有關專家認為,磁懸浮鐵路的施工將使我們在創造“世界第一”的同時,順帶創造了另一個“世界第一”:一支全世界第一個掌握磁懸浮鐵路實際建造技術的工程隊伍。面對潛在的龐大的國際國內磁懸浮鐵路工程市場,這個“第一”的意義就絕不僅僅是榮譽性的。
在建築工地,記者拿到了上海磁懸浮工程餘下的日程表:2002年9月第一列列車安裝調試。2003年1月單線一列三節列車試運作。2003年9月雙線折返試運作。2003年12月全線完成考核驗收。
同時我們還獲知:到2050年,我國鐵路網中除了22000公里的客貨混跑快速路網和90000公里的普通鐵路網外,還要建成8000公里的高速客運專線網;我國具有完全自主智慧財産權的高速磁懸浮列車項目,已列入國家863計劃。由眾多部門組成的中國長大幹線採用磁懸浮列車技術課題組也正在積極工作,致力於磁懸浮列車這種陸上“客機”在我國的“起飛”。如果上海磁懸浮列車示範線能建設成功並取得完美的結局,那麼,我國規劃中的近8000公里的高速客運專線網,則是磁懸浮列車交通發展的廣闊天地。(朱羽 董國隆)
背景資料:磁懸浮鐵路大事記
1922年 德國工程師赫爾曼 肯佩爾首次考慮電磁懸浮鐵路(電磁對車道的吸引原則)。
1934年 赫爾曼 肯佩爾獲得製造磁懸浮鐵路的基本專利(1934年8月14日德國國家專利643316)。
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 線路主體下部結構全線貫通並開始架梁。
《經濟參考報》2002-03-11