■ 吴晓颖 王迪 周洪双 李晓东
●这是1月13日拍摄的高温超导高速磁浮工程化样车及试验线启用仪式现场。新华社记者 刘坤/摄
13日上午,一节银黑相间的工程化样车在位于成都的试验线上缓缓行驶。这是由我国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线正式启用,设计时速620千米,标志着我国高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。
据悉,高温超导高速磁浮工程化样车及试验线项目位于西南交通大学牵引动力国家重点实验室,验证段全长165米,由西南交通大学联合中车公司、中国中铁等单位协同攻关研发。
样车停下后,静静地悬浮在轨道上方,间隙大约10毫米。用力一推,重达十余吨的车体居然移动起来了。
“它在静止状态下是浮起来的,和轨道之间没有摩擦阻力,这也是它能跑得快的原因。”西南交通大学教授邓自刚说。
据了解,高温超导中的“高温”是相对于低温超导而言的,其工作温度是零下196摄氏度。在样车底部安装有超导体,轨道则是永磁体,当液氮将温度降至零下196摄氏度后,超导体电阻消失,电流在超导体中产生强大磁场,车体自然就悬浮起来了。该磁悬浮技术还有“若即若离又不离不弃”的“钉扎”特性,不论对车辆施加哪个方向的力,系统都能自动把车体“拉回来”。
“就像钉子扎在木板上一样,列车只能沿着轨道运行,可以说是永不脱轨。”西南交通大学设计研究院有限公司高级工程师吴自立说。
高温超导磁浮技术具有自悬浮、自导向、自稳定特征,适合未来的真空管道交通运输,高温超导磁浮列车在低真空状态下,理论预计速度可高于时速1000公里。高温超导磁浮列车技术拥有无源自稳定、结构简单、节能、无化学和噪声污染、安全舒适、运行成本低等优点,是理想的新型轨道交通工具,适用于多种速度域,尤其适合高速及超高速线路的运行,是面向未来发展、应用前景广阔的新制式轨道交通方式。
如今,采用西南交通大学原创技术的世界首个高温超导高速磁浮样车在大气环境下实现工程化,让高速磁悬浮列车成为现实,预期运行速度目标值大于600 km/h,可望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。
目前,高铁最高运营速度为350km/h,飞机巡航速度为800-900km/h,那么时速600公里的高速磁浮,事实上正好可以填补高铁和航空运输之间的速度空白。而且在距离上,在1500公里运程范围内,高速磁浮是最快的交通方式。
虽然在2017年,上海磁浮列车实现通车运营,最高运营时速431公里,是世界上第一条商业运营的高速磁浮列车线路,也是目前世界上速度最快的商业运营列车线路,但是其技术却源自德国。而此次在成都下线的高速磁浮列车,属于原创,具有完全的自主知识产权。
中车唐山机车车辆有限公司副总经理吴胜权说,高温超导磁浮技术利用超导体在磁场中的“钉扎”效应实现悬浮和导向,具有悬浮导向无须实时控制、前进方向阻力小等优势,是实现磁浮车辆高速化的技术线路之一,具有广阔的应用和发展前景。
记者看到,高温超导高速磁浮工程化样车车头采用流线设计,形状如子弹头。不同于高铁靠车载电源驱动在钢轨上“奔跑”,该样车悬浮在永磁轨道上,轨道中间铺有直线电机,在车子底部装有超导悬浮装置替代了车轮。
成都西南交通大学设计研究院有限公司高级工程师吴自立介绍,样车采用全碳纤维轻量化车体、低阻力头型、大载重高温超导磁浮技术等新技术和新工艺,设计时速620千米,有望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。
据悉,该样车及试验线,结合西南交通大学校内磁浮列车模型试验台,可验证高温超导磁浮列车高速化及长期运行可靠性,对于技术转化、工程示范、学科建设都有重要意义。
“试验线非常关键,可以帮助车辆从实验室走向工程化应用,去验证研究一些关键的技术和关键的问题。此次试验车辆的所有功能和部件,与未来实际应用一致,下一步可能就要找一个地方落地实现,可能要建一个30至50公里的试验线,实现更高速度的试验。”邓自刚说。
“该技术拟首先在大气环境下实现工程化,可望创造陆地交通的速度新纪录。”工作人员表示,下一步计划结合未来真空管道技术,开发填补陆地交通和航空交通速度空白的综合交通系统,将为远期向1000km/h以上速度值的突破奠定基础,从而构建陆地交通运输的全新模式,引发轨道交通发展的前瞻性、颠覆性变革。