“缆车式”城铁,磁浮空轨的奥秘

2022-07-22 23:02纪中展
风流一代·经典文摘 2022年7期
关键词:磁悬浮轮轨电磁

纪中展

2021年12月14日,国内首辆磁浮空中轨道列车“兴国号”在武汉下线,这是全世界范围内首次将磁悬浮技术应用于空轨车辆,引起社会各界广泛关注。

磁浮空轨列车,准确地说是悬挂式单轨磁浮交通系统,属于轻型、中速的交通工具,主要形态是轨道在列车顶上,车厢被吊起来在空中运行,由钢铁或水泥立柱支撑在空中,即把地面交通转移到空中,不需要改造、扩展和占用城市现有道路设施。

空轨技术的应用,将路面、供电/信息通信/系统等相关信息全部集成于轨道梁内——为列车提供承重以及导向作用。磁浮空轨的建设和运营成本比地铁、高架轻轨等低很多,在北上广深等大城市可以作为地铁的延伸,也可以成为中小城市的主要轨道交通工具,实现人在路上、车在空中。那时,大城市堵车、中小城市交通不便的问题都将有效解决。

相比现有的轨道交通。使用磁浮技术的空轨列车在造价、方便性和速度上有更多的优势和未来性。说到这里,必须先科普一下磁浮列车。它们拥有一套完全无接触的电磁悬浮、驱动和导向的列车系统。与其他轮轨型铁路相比,磁浮列车没有轮轨接触,它们没有车轮,完全通过磁极的同性相斥、异性相吸原理,与地心引力对抗工作,借助磁极的排斥力让列车悬浮(运行时磁浮列车与轨道保持一定的间隙,一般为1厘米至10厘米),动能就是磁浮的吸引力。

准确来说,磁浮列车上装有超导磁铁,轨道底部安装线圈。通电后地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性始终一致。两者“同性相斥”,产生的排斥力使列车悬浮起来。轨道两侧装有线圈,交流电使线圈变为电磁体,与列车上的磁铁相互作用,使列车前进。

事实上,磁浮列车并不是新事物。早在1922年,德国一位工程师就提出相关设想。1971年,德国正式建成首条磁悬浮铁路试验线,与高铁几乎是同一时期发展的。

磁浮技术主要分为三类:电磁悬浮(中国已运营的3条磁浮列车均属于此)、低温超导磁悬浮、高温超导磁悬浮。目前高温超导磁悬浮还在试验阶段,但相比电磁悬浮更有发展潜力。上世纪80年代,中国开始研发磁浮技术。目前,中国的磁浮列车技术和应用走在世界前列:2002年开通全长30公里的上海磁浮列车示范运营线;之后掌握中低速磁浮技术,在2016年建成、开通完全享有自主知识产权、全长18.55公里的长沙中低速磁浮示范线;2017年开通全长10.2公里的北京市郊铁路S1线;以及最近下线的“兴国号”空轨列车。

在未来,磁浮技术的发展和应用,将完全颠覆人类对轨道交通的认知并强有力地推动城市发展。如果高铁线路全部采用磁浮技术,其速度将大幅提升,甚至在一定程度上超过飞机,并且更加环保。

有人问,磁浮技术先进且环保,为什么全球范围内并没有大规模地应用普及?这是因为一些难题亟待解决:轨道电磁系统建设的技术难题,包括路基线路的要求、电缆的铺设等;如何与现有的轮轨交通兼容等。这一切有赖于技术的推动。只有当高速磁浮层面的高温超导进入实验阶段、中低速磁浮解决低成本、更加安全等問题,磁浮技术才能够真正造福人类。

(小白摘自《环球人物》2022年第1期)

猜你喜欢
磁悬浮轮轨电磁
第二章 磁悬浮装置
中低速磁浮道岔与轮轨道岔的差异
三维多孔电磁复合支架构建与理化表征
神奇的磁悬浮
掌握基础知识 不惧电磁偏转
中低速磁浮与轮轨交通信号系统的差异
非线性稳态曲线通过时轮轨滚动接触的数值求解方法
不同轮轨冲角下高速轮轨稳态滚动接触的蠕滑特性
电磁换向阀应用探讨
瞬变电磁法在煤矿防治水中的应用