北交大教授详解:600公里高速磁浮真的要来了吗?

2021年08月08日 16:06 次阅读 稿源:中国科学报 条评论

7月底,世界首套时速600公里级高速磁浮交通系统在青岛成功下线,该成果标志着我国已拥有完全自主化高速磁浮成套技术和工程化能力。这距离习近平总书记在今年5月底“科技三会”提及“时速600公里高速磁浮试验样车成功试跑”仅仅过去了不到两个月的时间。

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世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统在青岛下线。中国中车 供图

世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统在青岛下线。中国中车 供图

时速600公里高速磁浮真的要来了吗?它会给民众生活带来哪些不同?

时速600公里的高速磁浮列车车厢内部。中国中车 供图

时速600公里的高速磁浮列车车厢内部。中国中车 供图

当前高速磁浮交通技术发展,你该了解的

高速磁浮的下线意味着除日本外,中国也具备了提供填补世界交通运输系统谱系中居于高速轮轨系统时速400公里级和民航系统时速800公里级之间速度“空白区”的新型交通系统的全部能力。

发展高速磁浮的设想始于1905年。

德国、日本、韩国、美国和中国都先后踏上了磁浮交通系统发展之路。

实际上,从上世纪90年代初一直到本世纪初,中国在陆路高速大容量交通领域一直存在着高速磁浮和高速轮轨“两条路之争”,二者在中国几乎同时起步。

目前,国际上主要的磁浮系统制式有:常导电磁悬浮、低温超导电动悬浮、高温超导钉扎悬浮、永磁电动悬浮、低真空管道高速磁浮等。

常导电磁悬浮技术源于并发展成熟于德国。自1970年起,德国迭代开发了9代TR系列磁浮列车;1999年研制出TR08列车,在其TVE试验线完成450km/h高速试验,并通过了由联邦铁路组织的安全认证。

2002年-2006年,中德联合率先在上海建成并开通运营世界第一条、也是截止目前唯一的高速磁浮商业运营示范线,线路总长30公里,最高时速430公里。

而高速轮轨则从1964年至今,源于日本、成于欧洲、盛于中国,成为高速大容量陆路交通的骨干。

作为集世界各国高速铁路“基因”之大成者,运营时速居世界之首达350公里的中国高速铁路已成为“国家名片”和发展成就最显著标志之一。

在大力发展并全面形成我国自主的高速铁路技术、产业和大规模路网建设与运营能力的同时,我国对高速磁浮技术的研发始终没有中断。

时速600公里的高速磁浮列车内部。中国中车 供图

从“十五”到“十三五”,科技部通过国家科技计划持续立项高强度支持高速磁浮科技创新,逐步形成了时速从80公里-600公里的全谱系磁浮交通系统技术和产业化能力,基于常导电磁悬浮机制的时速600公里高速磁浮系统则是持续20余年的“中国结晶”。

从技术成熟性、体系完备性、系统安全可靠性、运营经济性、环境友好性、绿色化程度、产业链完整性等方面综合来看,时速600公里常导高速磁浮也是目前以及可预见的将来全球范围内唯一可实现工程化商业应用的新型交通系统。

日本的低温超导高速磁浮系统,由于其技术复杂性、系统的脆弱性、建设运营的高成本、产业配套的困难等诸多因素,目前举步维艰;其他制式的磁浮系统都还分别处于概念论证、单元基础技术研究、实验室原理验证和装置级实验等起步阶段,都远未形成完整的可技术化的系统方案。

距离满足作为一种交通运输系统应具备的起码条件,既“安全有保障、经济上合理(位移成本可接受)、系统技术经过验证并且具有足够高的成熟度”,还非常遥远,需要经过实事求是、脚踏实地的长期持续和体系化创新不可。

对于600公里磁浮建设,各地呈现积极态势

此前发布的《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网建设规划》都明确了发展时速600公里高速磁浮的任务和作为构建综合立体交通网络的重要举措。

除国家相关部门正在组织相关工作外,安徽、广东、海南、成渝等地区都发布了相对激进的高速磁浮建设规划设想,有些省区已进入可研前论证阶段。

然而,今年的7月底,上海市推出的综合交通发展“十四五”规划中提到,要积极审慎开展沪杭等磁悬浮项目规划研究。

实际上,作为世界上首条真正意义的商业运营线,上海常导高速磁浮示范线已安全运营18年,其技术适用性、安全性、可靠性得到了充分的验证,并积累了大量运用数据和运营经验。

但由于缺乏全面规划和与上海市及长三角地区其他交通方式的换乘接驳统筹安排,再加原计划的沪杭高速磁浮线建设夭折,致使这条线成为一条“孤线”,客观上成为上海市的财政负担,不仅客流量很少,换乘也很不方便;当年的主导者把上海变成高速磁浮的技术基地、产业基地及向外输出的基地的设想也失去可能性。

如今,华东地区高速铁路网已然形成,高速磁浮也就失去了原有的价值。这可能就是上海市持谨慎态度的原因。

时速600公里常导高速磁浮总体造价与时速350公里高速铁路相当,但却具有旅行速度居于高速铁路和民航飞机之间的“速度优势”,更是实现以轨道交通为骨干的300公里范围的通勤化交通、500公里范围的同城化交通、1500公里范围城际化交通、2500公里范围走廊化交通、1000公里以上的高效快捷大容量货物运输的“2035愿景”的不二选择。

在“十五”-“十二五”创新成果基础上,“十三五”期间,科技部通过重点专项部署了“磁浮交通系统关键技术”项目,经过3年多的努力,攻克了基于常导电磁悬浮的时速600公里高速磁浮关键核心技术,构建了完整的创新能力平台、全系统国产化产业链和规模产业化配套能力体系,研制出具有自主知识产权的全系统、全功能、可规模产业化工程样机,完成了低速牵引运行和系统联调。

时速600公里常导高速磁浮已具备工程化应用及产业化的基础,亟需推进该技术高速线路验证及优化。

高速磁浮宜循序渐进地积极推进

实际上,高速磁浮在高速轮轨的基础上更进一步地压缩了我们的时空概念。对老百姓而言,在大范围空间范围内择业、就业、生活、出行就具备了更大的灵活性和可选择性了。

对我们这样一个具有幅员辽阔、自然地理环境复杂多样、区域间经济发展极不平衡、人口和货物流通范围广等特点的国家而言,高速磁浮必然成为促进广域经济社会发展一体化,平衡社会资源配置,便利人口异地化就业、居住和出行,成就国家层面包括陆路、水运、航空等方式在内、速度覆盖时速80-1000公里的全速度谱系综合立体交通网的战略性工具。

从短期看,时速600公里常导高速磁浮更是促进大湾区、长三角、京津冀、成渝等区域经济社会一体化发展国家战略尽快落地见效的“利器”。

与目前社会常议的“小时经济圈”相比,由该系统形成的具有地理空间范围意义的“范围经济圈”才对我们的社会经济发展程度和速度具有横向纵向可比意义。

7月底下线的高速磁浮是由中车青岛四方股份公司领衔承担的“十三五”国家重点研发计划《先进轨道交通重点专项》旗舰项目成果。

高速磁浮交通是一个复杂的系统工程,应当遵循大型系统工程创新研发流程。

系统工程研发流程需要经历“基础理论研究”—“原理样机研制”—“系统工程技术研究”—“工程样机研制”—“线路试验优化”—“示范工程考核”—“商业运行产业化”7个阶段。

高速磁浮交通的研发流程也应遵循技术发展规律,循序渐进地进行。

常导电磁悬浮技术,我国已拥有全套自主知识产权的工程化方案,完成时速600公里全系统工程样机研制,实现低速牵引运行和系统联调,具备筹建高速试验示范线并开展达速试验的条件,亟需建成高速磁浮试验线和示范运营线以推进该技术高速线路验证及优化,完成该技术实现商业运用的“临门一脚”。

基于系统工程创新研发流程原则和技术发展需求,建议在2021-2025年间,建设时速600公里速度级系统试验示范线,并开展线路试验和系统优化;在2026-2030年,建设运营示范工程,实现首条干线的商业运营,开展适应性技术研究。

作者 | 贾利民 系北京交通大学教授、 “十三五”国家重点研发计划先进轨道交通重点专项总体专家组组长,本报记者崔雪芹采访整理)

本文转自中国科学报

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