磁悬浮列车未来发展与展望

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摘要 本文简述了磁悬浮列车的技术、优缺点等，展望了磁悬浮列车在未来的应用。

关键词 磁悬浮列车；原理；发展；应用

中图分类号：U327 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-002-01

2010年4月8日，中航工业成飞公司研制成功的首列国产高速磁悬浮列车交付使用，编组成列后将在上海龙阳路至浦东机场之间的全球惟一高速磁悬浮商业线运营，最高运营速度有望达到500 km/h。

磁悬浮列车技术是人类交通史上的一次革命，它打破了车辆与轨道接触的传统运动方式，能够以与轨道无摩擦的方式进行高速运行，减少了轮轨损耗，降低运行噪音，适应性强。因与轨道无摩擦，磁悬浮列车理论时速可以达到几千公里，具有十分诱人的应用前景。

1 磁悬浮列车的主要技术

从六十年代开始，德国、日本各自投入数十亿美元，经过几十年的持续努力，在国家研究发展计划的有力支持下，分别发展成熟了常导磁吸式与超导磁斥式两种类型的高速磁悬浮列车技术。

德国的常导磁吸式磁悬浮列车以德国Transrapid为代表，利用直流电磁铁的电磁吸力原理，在车体两侧位于轨道下方的车体安装受控电磁铁，电磁铁通电后产生电磁吸力，吸引位于其上方轨道中的导磁体，当引力大于重力时即可将列车悬浮。其技术相对简单，产生的吸力较小，悬浮气隙较小，约为10 mm，但与现有的工业技术具有较好的衔接性，技术比较成熟。常导磁吸式磁悬浮列车速度可以达到400 km/h～500 km/h。

日本的超导磁斥式磁悬浮列车以日本的Maglev为代表，在列车上安装超导电磁铁，由分布在沿线的地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电，用先进的低温超导磁体技术产生强磁场，在列车运行时与地面上的绕组相互作用，产生斥力使列车悬浮，其悬浮气隙较大，可达100 mm，利用交流线性电动机驱动列车前进，技术相比德国更为复杂，但适应性较好，易于达到更高速度。

2 磁悬浮列车特点

1）速度快。常导磁悬浮列车运行速度可达400 km/h～500 km/h，超导磁悬浮列车运行速度可达500 km/h～600 km/h。传统地面交通工具速度一般400 km/h以下。因此磁悬浮列车具有较大的速度优势。

2）选线自由度大，土地占用少。磁悬浮列车爬坡能力较强（据估计可达10%），转弯半径小，因此其选线自由度大，可以缩短线路，减少对天然地形地貌的破坏，减少对自然生态环境的不利影响，适用于对环境保护要求较高的地区。同时节约土地面积，减少耕地征用，降低了投资成本，也对保护土地资源起到了积极的作用。

3）能耗低。据德国相关资料介绍，在300 km/h速度下，磁悬浮列车比ICE3（德国高速动车组）能耗少28%；在500 km/h速度下，磁悬浮列车的能耗仅为飞机的1/3至1/2，其相比汽车耗能也少。磁悬浮列车能耗低成为其发展的巨大优势。

4）噪音小、污染小。磁悬浮列车采用无接触的悬浮、导向，因此相比于轮轨列车，没有车轮与轮轨的巨大摩擦噪音。同时，磁悬浮列车采用电力驱动系统，污染小，对于城市环境保护与能源节约有着积极的推动作用。

5）平稳、安全、舒适。在磁场分布均匀的情况下，悬浮的列车振动小，运行平稳，舒适性是轮轨列车无法比拟的。同时，由于磁悬浮列车车体环抱轨道，不容易脱轨。磁悬浮列车还具有控制简单、智能化程度高的特点，可有效避免人为安全事故的发生，保证列车的安全运行。

6）运行维护费用低。由于不存在轮轨之间的摩擦，没有受电弓结构，减少了轨道等机构的机械磨损，维护主要发生在电力电子设备等方面，因此大大降低了维护费用。

7）缺点：磁悬浮列车发展与实际运营仍然面临着困难与挑战，高投资，高造价，利润回收期长，在应用中较少实例可供借鉴，投资的风险系数较高，这些因素都制约了磁悬浮列车的发展。同时，磁悬浮列车作为新型的交通工具，在建设与运营方面经验不足，技术不成熟，断电后磁悬浮的安全保障措施及列车停电后的制动问题等都需要进一步解决。

3 磁悬浮技术发展展望

改革开放以来，随着经济的高速发展，我国主要发达地区面临着人口密度日益增大，交通出行需量激增，人均土地资源日益减少的问题。高速磁悬浮列车技术的发展应用可有效缓解交通出行压力。而占地少，污染少，能耗低的特点也利于磁悬浮技术应用于城市交通系统中。磁悬浮技术良好的爬坡能力及上述特点也使其适用于景区及观光旅游所用。

3.1 中国应发展高速磁悬浮列车

作为高速铁路技术的开拓者和领跑者，日本在不断发展传统轮轨高速铁路的同时，丝毫没有搁置和减少对于磁悬浮技术的投入和发展。日本JR东海铁路集团正在规划一种新型新干线高速磁悬浮实验列车，该项目预计能够在约40年后进入日本全国路网部署，其速度可达到500 km/h以上。而中国和日本具有相似的交通状况，都具有较高的人口密度和不断增加的交通出行需求量，人均资源占有量都处于较低水平，这些都决定日本的磁悬浮交通方案值得我国借鉴。日本、德国的磁悬浮技术研究进行了几十年，研究具有持久性，这种持久性确保了其研究的实力。我国在高速磁悬浮列车技术方面的研究也应保持这种持久性，有了持续的研究，才能在这一前沿技术应用领域取得成果。

纵观我国的高速轮轨铁路技术的发展史，我们在较短的时间内实现技术的引进吸收和再消化，实现了跨越式发展。因此，有理由相信，在不久的将来，中国的高速磁悬浮技术也将走到世界的前列。随着高速磁悬浮列车技术的发展成熟，其建设及运营成本将大幅度降低，磁悬浮技术的独特优势及巨大经济效益也将日益显现出来。

3.2 磁悬浮技术在城市交通中的应用前景

如今，面对日益增长的城市交通压力，磁悬浮技术显示出优势。磁悬浮列车环抱轨道、不易脱轨、占地少、噪音小、污染少、爬坡能力强的特点使其轨道线路选择自由度较大，理论上可以利用城市中的一切可行空间资源铺设轨道，磁悬浮列车运用于城市交通受到的地理限制将减少。

2000年西南交通大学研制成功高温超导磁悬浮试验车，利用车载高温超导块材与永磁轨道的相互作用实现车体悬浮。其独特的“磁通钉扎”原理使车体可以实现稳定的悬浮，不需自动控制，只需直线电机加速即可在轨道运行。这一技术如果能在未来应用于城市交通，则会大大减少轨道铺设的条件限制，具有更好的适应性，可取得巨大的社会效益和经济效益。

3.3 磁悬浮列车应用于旅游观光

磁悬浮列车作为一种噪音小、污染少、低能耗的现代化交通工具，其具有先天的环境保护优势。磁悬浮列车的选线自由度高，如果磁悬浮观光列车能够投入运营，可以对原有生态环境造成最小的影响。

同时，磁悬浮列车作为一种高科技景观类型的主题体验，应用于城市观光与景区旅游，既可体现城市科技发展的前沿性，又彰显城市的时代感，提升民众的自豪感。而磁悬浮列车技术自身也是现代科技文明发达的标志，更加具有感召力，可以为城市或景区吸引更多的游客，促进城市的发展。

磁悬浮观光列车的打造，将前沿科技融入城市和景区，为其增添新的亮点，人们可以在穿越自然的过程中亲身感到科技的力量，使原有景观焕发出新的活力。磁悬浮观光列车作为一种新的景观元素，其景观功能和交通功能同样重要，它是融于自然山水之间的轨道艺术，在科技和民众之间搭起一座文化桥梁。

当然，磁悬浮列车这一新兴交通工具，与历史上任何新兴事物一样，只有积累经验，解决问题，不断发展，才能够在世界交通史上占据一席之地。

基金项目

西南交通大学第七期大学生科研训练计划（SRTP）资助项目。

参考文献

[1]程建峰，苏晓峰.磁悬浮列车的发展及应用[J].铁道车辆，2003，41（11）：14-17.