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電磁力實現(xiàn)列車“無接觸”運(yùn)行 中國速度再次震撼世界

2021-10-18 11:32:30    來源:科技日報    

今年7月20日,中國速度再次震撼世界。由中國中車承擔(dān)研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在青島成功下線,標(biāo)志著我國掌握了高速磁浮成套技術(shù)和工程化能力。

作為“大國重器”,高速磁浮是當(dāng)前世界軌道交通技術(shù)的一大“制高點”,已成為全球交通科技競爭的戰(zhàn)略高地。它是怎樣一種高速交通模式?相較傳統(tǒng)交通方式它有何獨(dú)特優(yōu)勢?未來高速磁浮將有怎樣的應(yīng)用前景?

用電磁力實現(xiàn)列車“無接觸”運(yùn)行

藍(lán)灰相間的車身、子彈型車頭、硬朗飄逸的雙側(cè)堆疊棱線、獨(dú)特的“抱軌”結(jié)構(gòu)……高速磁浮列車一經(jīng)亮相,就以科技感十足的外形驚艷世人。

時速600公里,這是當(dāng)前可實現(xiàn)的“地表最快”交通工具。因此,高速磁浮也被形象地稱為“貼地飛行”。

“時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)采用的是成熟可靠的常導(dǎo)技術(shù)。”高速磁浮項目技術(shù)總師、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁說,它的基本原理,是利用電磁力來實現(xiàn)列車“無接觸”運(yùn)行。

車輛底部的懸浮架裝有電磁鐵,與鋪設(shè)在軌道下方的鐵芯相互吸引,產(chǎn)生向上的吸力,從而克服地心引力,使車輛“懸浮”起來,再利用直線電機(jī)驅(qū)動列車前行。

“高速磁浮運(yùn)行時,通過精確控制電磁鐵中的電流,車體與軌道之間始終保持約10毫米的懸浮間隙。”丁叁叁說。

高速磁浮這種無接觸的運(yùn)行方式,取代了傳統(tǒng)輪軌的機(jī)械接觸支承,從根本上突破了傳統(tǒng)輪軌關(guān)系的約束,因而可以達(dá)到更高的運(yùn)行速度,實現(xiàn)時速600公里的極速“凌空飛行”。

從零加速到時速600公里只需3分半鐘

“作為一種新興高速交通模式,除了超高顏值,高速磁浮還有著超強(qiáng)實力,具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。”丁叁叁說。

按實際旅行時間計算,在1500公里運(yùn)程范圍內(nèi),高速磁浮是最快的交通方式。由于不受輪軌黏著限制,它還具備更強(qiáng)的加減速能力。輪軌高鐵加速到時速350公里需要6分鐘,而高速磁浮從零加速到時速600公里,只需3分半鐘。快起快停,使它能更加充分地發(fā)揮速度優(yōu)勢。“高速磁浮可以大幅縮短旅行時間,重塑時空觀念。”丁叁叁說。

高速磁浮采用“車抱軌”的運(yùn)行結(jié)構(gòu),車輛底部的懸浮架有兩個臂從外側(cè)包住軌道,列車環(huán)抱著軌道行駛,這種結(jié)構(gòu)保證了車輛不會脫軌,安全可靠性高。與傳統(tǒng)交通方式不同,它的牽引供電系統(tǒng)布置在地面,隨列車位置分段供電,相鄰分區(qū)只有一列車運(yùn)行,基本沒有追尾風(fēng)險。不僅如此,高速磁浮交通系統(tǒng)還采用了GOA3級全自動運(yùn)行控制,系統(tǒng)安全防護(hù)滿足SIL4最高安全等級要求。

全天候運(yùn)行正點率可達(dá)99%以上

走進(jìn)車廂內(nèi)部,高速磁浮采用寬車體設(shè)計,空間寬敞。單節(jié)車廂可容納超過百人,運(yùn)力強(qiáng)大,且能夠“靈活編組”,在2—10輛范圍內(nèi)任意搭配車廂節(jié)數(shù),更好適應(yīng)客流變化。行駛時車體震動小,綜合舒適度好。

高速磁浮還具備很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。爬坡能力更強(qiáng)大,最大坡道可達(dá)100‰,允許的轉(zhuǎn)彎半徑更小,因此它的選線靈活。同時,在高溫、高寒、風(fēng)雨冰雪等各種復(fù)雜惡劣天氣條件下,高速磁浮可全天候運(yùn)行。磁浮列車的正點率可達(dá)99%以上。

從環(huán)保角度看,高速磁浮使用電力牽引,不排放有害氣體;無輪軌機(jī)械噪聲,也不會產(chǎn)生金屬粉塵污染。它的磁場水平,實際上跟其他軌道交通車輛相當(dāng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際、國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全限值,不會對人體和環(huán)境造成危害。

經(jīng)濟(jì)性方面,由于沒有傳統(tǒng)的“車輪”,磁浮列車行駛時與軌道無接觸,沒有傳統(tǒng)的輪軌、齒輪箱等磨耗,因此它的維護(hù)量少,大修周期長,全壽命周期經(jīng)濟(jì)性好。

時速600公里高速磁浮填補(bǔ)了航空和輪軌高鐵之間的速度空白,可助力形成航空、高鐵、高速磁浮和城市交通速度梯度層級完善、高效、靈活便捷的多維交通構(gòu)架。

“經(jīng)過近20年的持續(xù)研究和技術(shù)積累,我國基本實現(xiàn)了高速磁浮交通全系統(tǒng)的自主研制能力,形成了成套工程化技術(shù)和自主可控的產(chǎn)業(yè)配套能力。”丁叁叁說,目前已構(gòu)建了包含車輛、牽引供電、運(yùn)控通信、線路軌道在內(nèi)的全系統(tǒng)仿真、試驗平臺,搭建了從核心零部件、關(guān)鍵系統(tǒng)到系統(tǒng)集成的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。

[責(zé)任編輯:h001]

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