10年前,西南交通大學啟動了世界最高時速的列車試驗臺,為軌道交通和列車試驗提供了時速600公里的模擬實驗平臺,在2017年的《周游中國》第5集系列《不行的高鐵》中,我們看到了未來的高鐵,4年后的1月13日,世界上第一輛高溫超導高速磁懸浮工程模型車在成都下線,時速620公里,最高時速800公里,高速試驗線同時運行,這表明高溫超導高速磁懸浮工程化研究從無向有突破,具備工程化試驗模式的情況。
從小型模型到第一輛有人高溫磁懸浮列車,再到現在的“工程型”,沒有捷徑走不動,一步一步困難,那么,世界上第一個高溫超導高速磁懸浮工程模型車有什么不可思議的呢,會對我國的高鐵產業產生什么樣的影響呢。
自主研發設計,完美實現高溫超導磁懸浮列車的高速列車,單手推進。
2021年1月13日西南交通大學九里校區的陽光格外燦爛,世界上第一個完全自主擁有知識產權的高溫超導高速磁懸浮工程模型車和試驗線正式下線運行,“工程化”是指以1:1的比例,根據實際工程實際建設,全長165米,實驗車型的設計非常前衛,有未來感。
該試驗線和試驗車可以驗證懸浮系統、牽引系統、剎車系統等一系列工程化問題,為完成今后600公里級的高速磁懸浮提供足夠的技術儲備,可以說每一米的軌道都包含著科學研究者的精心努力,每米都是我國高溫超導高速磁懸浮技術的一大步,這使我國從原理機驗證到工程化應用邁出了實質性重要的一步。
從現場可以看到機翼較差的機型,車體前端非常長,呈鴨嘴狀的喙,全身流線型的設計,從外形可以看出設計速度的高低,車體采用全碳纖維輕量化車體、低阻頭型設計、大負荷高溫超導磁懸浮技術等新技術和新技術,預計設計時速620公里,最高時速800公里,創造大氣環境下陸地交通速度新記錄。
在上海,我知道國內首輛磁懸浮列車運行了15年,行駛速度可達430公里,比現在的高鐵列車快得多我們放棄了這種德國技術的磁懸浮技術,轉向高溫超導磁懸浮。
那么,高溫超導到底有什么樣的魅力,花了40年突破難關,產業化又有什么樣的難題呢,實際上,從80年代開始,我國開始研究磁懸浮技術,伴隨著超導技術的抬頭,結合超導磁懸浮列車,向科學家們展示了未來高速運行軌道列車的希望。
將超導體轉化為零下196度的液氮會出現超導現象,使用特殊材料的乘用車實現無源的自我穩定懸浮,輕輕按壓手指便可繞軌道數周,我國的高溫線性技術是從這樣一個小實驗開始的,不需要通電,只要向小型車注入液氮就可以實現這種不可思議的效果,超導線性技術對西南大科學家們著迷。
1997年,國家863計劃項目“高溫超導磁懸浮實驗車”被批準,正式開展高溫超導磁懸浮列車的研究,2000年,學校成功開發了世界上第一輛載人高溫超導磁懸浮實驗車“世紀號”。
2013年,西南交通大學開發完成了中國首個高溫超導磁懸浮試驗線,當時,在國際上具有同等的承載能力,截面最小,永久磁使用量最少的超導懸浮系統。
2014年,國際首條真空管高溫超導磁懸浮環線建成。
2019年,建成真空管高溫超導磁浮球高速測試平臺,最高測試速度為400km/h,可開展高溫超導磁浮球動力學、氣動、振動、噪音等研究。
是的,從理論構想到理論實踐,從實驗樣品到工程實例,一年中,幾代科學家不斷驗證和實踐高溫超導磁懸浮的技術路徑和工程實施方案,現在,試驗線和工程機型的正式下線意味著正式開始使用,筆者的城市合肥也計劃在蕪湖之間建設磁懸浮列車線,如果推遲幾年建成的話,預計也能趕上這項技術真正投入工程的例子。
核心技術引領世界,掀起世界性鐵路顛覆性技術革命,與高鐵互補。
高溫超導磁浮動車組是我國自主研發、設計、建造全系列樣機和實驗平臺的國家重器,在高溫超導上我國核心技術占據世界領先地位美國實驗的超高速鐵路也基于超導技術,屬于低溫超導的范疇,其經濟效果、工程技術等需要長期攻克難關,日本建設的也是低溫磁懸浮列車,車輛暫時助跑后產生磁力,車體必須浮起,世界不需要其他能源,不需要助跑就能實現“自我浮現”的黑技術,只有中國這個模型才有這樣的能力。
值得注意的是,基于美國真空管的低溫磁懸浮列車成功了,2004年,沈志云教授論證了真空管軌道交通技術,2013年建成了國內首個有人高溫超導磁懸浮環線,建成了國際首個真空管超導磁懸浮實驗系統“Super-Mglev”,目前,在自然環境下實驗工程的機型和試驗線成功啟用,為真空管高溫超導懸浮車系統的構建邁出了堅實的一步。
2019年,西南交通大學牽引動力國家重點實驗室建設了多功能高速列車運行模擬試驗臺,設計最高試驗速度達430公里/h,管道輸送、高速輔助、超導磁懸浮的未來是“觸手可及”。
高溫超導磁懸浮鐵路的制造價格預計在2億5000萬元左右,比現在時速350公里的高鐵高出0.5億-1億元,但隨著磁軌道和直線電機等的量產,相關產業鏈關閉,成本大幅下降,由于車身輕量化,土建的涵橋隧道等的成本也有可能被削減。
據現場記者采訪的報道,現實中的高溫超導高速磁懸浮列車真的是商業性的,如果不在3-5年的階段實施的話真的無法使用,165米的試驗線不是為了線的飛出速度,主要是為了驗證工程試制面的技術和路線,要真正提高水平需要“3步走”。
一是從技術方面繼續進行高速驗證,積累各種極端的數據,進行安全性、可靠性、壽命等數據收集,第二,從產品方面制造真正的汽車,按照工業制造的全過程,現在高鐵必須做的所有相關實驗都要做,第三,要建設數十公里的試驗區間,跑60萬公里才能真正著陸。
西南交通大學的何川副校長說:“今天出現了真正的汽車,從技術成熟度來說已經達到了7度,到了9度就形成了流水線,”。
中國的軌道交通每年都會刷新世界排名,開通里程數和建設工程數都位居世界首位,在高寒列車、變軌列車等定制車型上更是創下了世界首個紀錄。
從高鐵大國到高鐵強國,這些科學研究院每月的工程部門一起實現了產業的抬頭,現在,我國不僅擁有高鐵強國,而且擁有世界上最大的高鐵網絡,未來將是磁懸浮列車,我們也將繼續引領潮流,現在,我們制作的是“機翼比飛機少一對”的高速磁懸浮列車,預計將刷新陸上交通的速度新記錄,今后,這項技術將在真空管中以時速1000公里的速度實現與飛機相匹敵的新速度。
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