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超级高铁从历史到现实 真空管道是超高速不二法门

2018-07-11 07:52:18 北京日报

  磁悬浮技术多有斩获

  引起全球热炒的“超级回路”超高速列车,由美国亿万富翁埃隆·马斯克在2013年首次提出,最初的构想也是利用气动悬浮技术,但是在实验中认为不可行,最后改成了磁悬浮技术。

  和屡败屡战的气动悬浮列车不同,磁悬浮技术经过四十多年的发展,如今已经实现了商用化,并且形成了三大独立的技术,分别是电磁悬浮、电动悬浮和高温超导磁悬浮。上述三项技术的代表国家是德国、日本和中国。

  谈起磁悬浮技术的起源,可以追溯到114年前。在1904年,美国火箭先驱罗伯特·戈达德作为一名大学新生,发表了一篇论文,提出可以通过电磁排斥力让列车悬浮在导轨上,进而在真空管道中高速运行,这是对真空管道磁浮列车概念的首次提出。对磁悬浮列车技术做出开创性贡献的,是德国磁浮列车技术先驱赫尔曼·肯佩尔,他是全世界第一个将磁浮列车当成严肃科学并认真对待的科学家,被称为“磁浮列车之父”。赫尔曼从1922年开始研究磁浮列车技术,10年的艰苦攻关之后,他向柏林专利局申请了一项磁浮列车的专利并获批准。德国的磁浮列车就是基于赫尔曼的发明而发展来的。

  日本研发的低温超导电动悬浮技术借鉴自美国。在1966年,美国两位磁浮先驱詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比联合发表了一篇关于超导磁悬浮的论文,阐述了一种利用超导磁体产生的磁场来悬浮和移动列车的方式,列车的速度可达每小时592千米。日本受此启发,独立研发出低温超导高速磁浮列车技术。在2003年,日本的低温超导高速磁浮列车试验速度达到581千米/小时,保持记录12年。到了2015年4月16日,磁浮列车的速度突破了590千米/小时。仅仅5天之后的4月21日,列车的速度就达到了603千米/小时,创造了高速交通系统的世界新记录。

  对于高温超导磁悬浮技术,我国的技术研发具有代表性。2000年西南交通大学研制成功世界首台高温超导磁悬浮实验车“世纪号”,2013年建成高温超导磁悬浮测试环线。在“十三五”期间,我国启动了“国家先进轨道交通重点专项”的研究,开始了对时速200千米、时速400千米和时速600千米的高速、超高速磁浮列车的联合技术攻关。预计在2020年左右,实用化的高速磁浮样车就会问世。

  真空管道运输设想由来已久

  谈及真空管道运输的技术发展,需要回顾一下在19世纪早期出现的管道气动客货列车。在当时,蒸汽机车尚未普及,电力和内燃牵引更是杳无踪迹,那些智慧满满的技术先驱们,就尝试在密封的管道内通过压缩空气作动力驱动列车运行,称之为“管道气动运输系统”,此时的密封管道还无法做成真空。

  进入20世纪之后,真空管道运输的概念才出现,首次提出这个设想的是美国火箭专家罗伯特·戈达德。到了20世纪30年代,德国的科学家赫尔曼·肯佩尔提出将磁悬浮列车系统放置于低压环境的密闭管道中,设想列车运行速度将会达到1800千米/小时。20世纪50年代,美国麻省理工学院的科学家们也提出了建设真空管道线路的计划。

  1978年,美国兰德公司的技术专家提出建造名为“运输之星”的交通运输系统,由建设在地下的具有低压环境的管道和磁悬浮列车系统构成。1999年,美国著名工程师达里尔·奥斯特取得真空管道交通系统的发明专利。

  对真空管道磁浮列车技术,我国的研发不算晚。在2004年12月,我国召开了由8名两院院士参与、多名国内权威专家出席的“真空管道高速交通”研讨会。2005年,牵引动力专家沈志云院士撰文阐述了真空管道高速列车的技术方案和实现途径。2011年,西南交通大学研发出“真空管道磁浮车实验系统”,系统压力达到0.012个标准大气压,这是全球第一个同时结合真空管道、磁悬浮及线性驱动技术的完整真空管道试验设备。

  2014年,西南交大建成全球首个真空管道超高速磁悬浮列车环形实验线平台和国内第一个载人高温超导磁悬浮环形实验线,研究并验证了“真空管道+高温超导磁悬浮”的可行性,列车测试速度达到了400千米/小时。根据研发计划,在2018年年底,世界上时速最快的真空高温超导磁悬浮比例模型车实验线将在成都建成并投入试验测试。

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编辑:卢云
 
 

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