10年前，西南交通大學(xué)啟動(dòng)了世界最高時(shí)速動(dòng)車組試驗(yàn)臺(tái)，為軌道交通和動(dòng)車組實(shí)驗(yàn)提供了時(shí)速600公里的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。2017年《走遍中國》5集系列片《了不起的高鐵》里我們看到了屬于未來的高鐵。4年后的1月13日，全球首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車在成都下線，時(shí)速可達(dá)620公里，最高可達(dá)最高時(shí)速800公里，高速試驗(yàn)線同期啟用，這標(biāo)志著高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化研究從無到有的突破，具備了工程化試驗(yàn)示范工況。

從微小模型，到首臺(tái)載人高溫磁懸浮樣車，再到現(xiàn)在的“工程化樣車”，沒有捷徑可以走，每一步都很難。那么這臺(tái)全球首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車有何神奇？對(duì)于我國高鐵產(chǎn)業(yè)將會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響呢？

自主研發(fā)設(shè)計(jì)，完美實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)磁懸浮高速動(dòng)車組，一只手就能推動(dòng)

2021年1月13日的西南交通大學(xué)九里校區(qū)的陽光格外燦爛，全球首臺(tái)，并具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車及試驗(yàn)線正式下線并啟用。所謂“工程化”是指1:1比例按照實(shí)際工程實(shí)際建造，全場(chǎng)長165米。實(shí)驗(yàn)車型設(shè)計(jì)非常前衛(wèi)，極具未來感。

這條試驗(yàn)線和試驗(yàn)車可以用來驗(yàn)證懸浮系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等一系列工程化問題，為以后完成600公里級(jí)高速磁浮作出充分技術(shù)儲(chǔ)備?？梢哉f每一米軌道都飽含科研人員的傾心努力，每一米都是我國高溫超導(dǎo)高速磁浮技術(shù)的一大步，因?yàn)槲覈痛诉~出了由原理機(jī)驗(yàn)證向工程化應(yīng)用的實(shí)質(zhì)性關(guān)鍵的一大步。

從現(xiàn)場(chǎng)可以看到比飛機(jī)就差翅膀的機(jī)型，車體前端非常修長，呈現(xiàn)鴨嘴狀長喙，全身流線型設(shè)計(jì)，從外形就可以看出其設(shè)計(jì)速度之高。車身采用了全碳纖維輕量化車體，低阻力頭型設(shè)計(jì)、大載重高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)等新技術(shù)和新工藝，設(shè)計(jì)時(shí)速620千米，最高時(shí)速可達(dá)800公里，這也就意味著其有望創(chuàng)造在大氣環(huán)境下陸地交通的速度新紀(jì)錄。

我們知道在上海，國內(nèi)首條磁懸浮列車已經(jīng)運(yùn)行了15年，行駛的速度能達(dá)到430公里，比現(xiàn)在的高鐵動(dòng)車組還是快很多，但是我們已經(jīng)放棄了這項(xiàng)德國技術(shù)的磁懸浮列車技術(shù)轉(zhuǎn)而向高溫超導(dǎo)磁懸浮攻關(guān)。

??那么高溫超導(dǎo)到底有什么魅力，要花費(fèi)40年攻關(guān)克難，產(chǎn)業(yè)化還有哪些難題呢？其實(shí)從80年代開始，我國就開始研究磁懸浮技術(shù)，隨著超導(dǎo)技術(shù)的崛起，結(jié)合超導(dǎo)的磁懸浮軌道讓科學(xué)家看到了未來高速運(yùn)行軌道列車的希望。

讓超導(dǎo)體處于零下196度的液氮中就會(huì)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，使用特殊材料的小車就能實(shí)現(xiàn)無源的自穩(wěn)定懸浮，手指輕輕一推，就讓環(huán)繞軌道數(shù)周。我國的高溫磁懸浮技術(shù)就是從這樣的小實(shí)驗(yàn)開始的，不需要通電，只要在小車?yán)锩嬷T如液氮就能實(shí)現(xiàn)如此神奇的效果，超導(dǎo)磁懸浮的技術(shù)零西南較大的科學(xué)家們著迷。

1997年獲批國家863計(jì)劃項(xiàng)目“高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車”，正式開展高溫超導(dǎo)磁浮車的研究。2000年，學(xué)校研制成功世界首輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車“世紀(jì)號(hào)”。

2013年，西南交大研制完成我國首條高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形試驗(yàn)線，是當(dāng)時(shí)國際上同等載重能力，截面最小、永磁用量最少的超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)。

2014年，建成國際首條真空管道高溫超導(dǎo)磁懸浮車環(huán)形試驗(yàn)線。

2019年，建成真空管道高溫超導(dǎo)磁浮車高速試驗(yàn)平臺(tái)，最高試驗(yàn)速度400km/h，可開展高溫超導(dǎo)磁浮車動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)、振動(dòng)、噪聲等方面的研究。

是的，從理論構(gòu)想到理論實(shí)踐，從實(shí)驗(yàn)樣機(jī)到工程實(shí)例，一年年，幾代科學(xué)家不斷驗(yàn)證、實(shí)踐高溫超導(dǎo)磁懸浮的技術(shù)路徑和工程實(shí)施方案，現(xiàn)在試驗(yàn)線和工程機(jī)型的正式下線意味著正式投入使用近了，筆者所在城市——合肥，也規(guī)劃了與蕪湖之間建立一條磁懸浮列車線，如果晚建幾年，估計(jì)還能趕上該項(xiàng)技術(shù)的正式投入工程實(shí)例。

核心技術(shù)世界領(lǐng)先，掀起世界范圍的鐵路顛覆性技術(shù)革命，與高鐵互補(bǔ)

高溫超導(dǎo)磁浮動(dòng)車組是我國自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造全系列樣機(jī)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的國之重器，在高溫超導(dǎo)商我國的核心技術(shù)居世界領(lǐng)先地位，美國實(shí)驗(yàn)的超級(jí)高鐵雖然也是基于超導(dǎo)技術(shù)，但是還是屬于低溫超導(dǎo)范疇，其經(jīng)濟(jì)效益、工程技術(shù)等還需要長期攻關(guān)。日本正在建設(shè)的也是屬于低溫低溫磁懸浮，需要車輛助跑一段時(shí)間才能產(chǎn)生磁力，車體才能浮起來。而全球能實(shí)現(xiàn)不需要其他能源，不需要助跑就能實(shí)現(xiàn)“自懸浮“的黑科技只有我國這款樣機(jī)有這樣的能力。

值得注意的是美國基于真空管道的低溫磁懸浮已經(jīng)取得了成功，而我國早在2004年，沈志云教授就組織論證了真空管道軌道交通技術(shù)，并于2013年搭建了國內(nèi)首條載人高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形線，并搭建完成了國際首個(gè)真空管道超導(dǎo)磁懸浮車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)“Super-Maglev”?，F(xiàn)在自然環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)工程機(jī)型和試驗(yàn)線成功啟用，為后續(xù)建立真空管道高溫超導(dǎo)懸浮車系統(tǒng)邁出堅(jiān)實(shí)的一步。

據(jù)了解，2019年，西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在建設(shè)多功能高速列車運(yùn)行模擬試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)最高試驗(yàn)速度達(dá)430km/h。管道運(yùn)輸、高速助推、超導(dǎo)磁浮的未來已“觸手可及”。

根據(jù)相關(guān)測(cè)算預(yù)計(jì)高溫超導(dǎo)磁浮軌道線造價(jià)為2.5億人民幣左右，只比現(xiàn)在時(shí)速350公里的高鐵高0.5-1億元，但是隨著磁軌、直線電機(jī)等量產(chǎn)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈形成閉環(huán)，那么成本就會(huì)大大降低。由于其輕質(zhì)化的車身，可能還會(huì)減少土建的涵橋隧洞等成本。

而根據(jù)發(fā)布現(xiàn)場(chǎng)記者采訪的報(bào)道現(xiàn)實(shí)高溫超導(dǎo)高速磁浮列車真正商用，還需要3-5年分步驟實(shí)施才能真正投入使用。165米的試驗(yàn)線并不是為了線跑出速度，主要是為了驗(yàn)證工程試制方面的技術(shù)和路線，而要真正跑出水平，還得經(jīng)過“三步走”：

一是，從技術(shù)層面繼續(xù)做高速驗(yàn)證，積累各種極端數(shù)據(jù)，對(duì)安全性、可靠性、壽命等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；二是，從產(chǎn)品方面要造真車，按照工業(yè)制造全過程來做，所有現(xiàn)在高鐵要做的相關(guān)實(shí)驗(yàn)也必須要做；三是，要修建長達(dá)幾十公里的試驗(yàn)段，跑個(gè)60萬公里才算是真正落地了。

用西南交通大學(xué)副校長何川的話說：“我們今天已經(jīng)出來了真車，如果按照技術(shù)成熟度來說，已經(jīng)達(dá)到了7度。而達(dá)到9度就可以做流水線了。”

l? 總結(jié)

從無到有，從落后到超前，從引進(jìn)到全部國產(chǎn)，從引進(jìn)來到走出去，從單一客運(yùn)到貨運(yùn)專車……中國的軌道交通每年都在刷新世界榜單，無論是通車?yán)锍虜?shù)，還是在建工程數(shù)量都居世界領(lǐng)先地位，并且在高寒列車、變軌列車等定制車型上取得了更多的全球首創(chuàng)。

從高鐵大國到高鐵強(qiáng)國，正是這些科研院所月工程單位一起實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的崛起，現(xiàn)在我國不僅是高鐵強(qiáng)國，有著全球最龐大的高鐵網(wǎng)絡(luò)，未來在磁懸浮列車上，我們也將繼續(xù)保持領(lǐng)先地位?，F(xiàn)在我們創(chuàng)造了的是“比飛機(jī)少一對(duì)翅膀”的高速磁浮列車，有望刷新陸地交通的速度新紀(jì)錄。未來，憑借該技術(shù)我們將在真空管中沖刺實(shí)現(xiàn)時(shí)速1000公里媲美飛機(jī)的新速度。

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文末答疑：

1.????? 為什么一個(gè)人就可以推動(dòng)幾十噸的實(shí)驗(yàn)車？

一是車體離軌道尚有10毫米左右的空隙，這是因?yàn)榱熊嚨撞堪惭b有超導(dǎo)體，軌道則是永磁體，在液氮的作用下，兩者產(chǎn)生了“若即若離、又不離不棄”的“釘扎”特性，也就是“自懸浮”，是其物理特性，不需要額外的能源。再加上車體采用碳纖維制作，所以軌道間懸浮都沒有阻力和摩擦力，不但一個(gè)人可以推動(dòng)，就是一只手就是可以推動(dòng)的。

2 .沒有軌道會(huì)不會(huì)高速時(shí)候脫軌？

不會(huì)，就像兩個(gè)磁鐵不同極性相吸，“只要超導(dǎo)態(tài)存在，不論對(duì)車輛施加上下左右任何一個(gè)方向的力，這個(gè)系統(tǒng)都能自動(dòng)把車體“拉回來”?！白詰腋?、自穩(wěn)定、自導(dǎo)向，是它最大的特點(diǎn)?！?/p>

3.動(dòng)力系統(tǒng)在哪里，如此高速怎么實(shí)現(xiàn)高速剎車？

?車輛動(dòng)力實(shí)際在軌道上，處于兩根永磁體軌道中間，從圖片上看就是一圈圈橘紅色的線圈，其實(shí)就是直線電機(jī)。其驅(qū)動(dòng)力可以先前也可以向后，從而實(shí)現(xiàn)剎車、降速、停車等動(dòng)作。結(jié)合車輛上的無人只會(huì)操作系統(tǒng)，安全性能較高。

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