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世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线

时间: 2021-1-13 01:07| 来源: 澎湃新闻|评论:   发表评论 分享到微信

摘要: 1月13日,由中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在成都下线启用,标志着高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。该车采用全碳纤维轻量化车体、低阻力头型、大载重高温超导磁浮技术等新技术和新工艺,设计时速620 ...

世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线_图1-1

世界首台高温超导高速磁浮工程化样车 中新网图


1月13日,由中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在成都下线启用,标志着高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。

该车采用全碳纤维轻量化车体、低阻力头型、大载重高温超导磁浮技术等新技术和新工艺,设计时速620千米,未来结合低真空管(隧)道技术,将为轨道交通带来前瞻性、颠覆性变革。

世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线_图1-2

中新网


高温超导高速磁浮交通样车验证段建设项目位于西南交通大学九里校区牵引动力国家重点实验室,验证段全长165米,建设占地约1250平方米。项目主要内容包括:高温超导磁浮原理工程化样车、悬浮系统、牵引制动系统、运控系统、线下土建及附属工程建设,以及整个系统工程的联调联试和综合性能检测系统。

世界首条高温超导高速磁浮工程化1:1试验线

西南交通大学研发团队成员邓自刚教授在现场介绍,此次展示的高温超导高速磁浮试验线是世界上第一条工程化1:1的试验线路。

世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线_图1-5

他在现场接受采访时解读,所谓的高温超导中的“高温”实则是相对的温度,实际温度是处于液氮的工作温度——零下196摄氏度,因此是相对低温超导体而言叫“高温”;“超导” 则是指在液氮温度下,其电阻完全消失,称作超导现象。

这一车辆具备多种黑科技:

一是自悬浮系统,邓自刚表示,这一车辆采用的是自悬浮系统,指其悬浮系统不需要外在额外的一些控制或者电源,就靠其自身的常导材料跟永磁轨道,就可以实现一个自稳定的悬浮。

二是无人驾驶,邓自刚表示,该车辆采用的是长定子的直线电机牵引,主要的控制在地面,车上主要是监控。所以可以不用司机,实现无人驾驶。

在乘坐的舒适性方面,邓自刚表示,“人体能感受到的是加速度,该类车辆的加速度和现有的高铁等轨道交通都是一样的,大概处于一米每二次方秒这个量级,因此我们希望将这一技术应用于未来的高速磁悬浮列车。”

在车辆的安全性方面,邓自刚表示,车辆具备自悬浮、自稳定、自导向特性,超导体自身的钉扎特性会保证车辆安全,不会脱轨。

在车辆的造价方面,邓自刚表示,目前因为还没有大面积应用,所以其造价可能比现有的高铁成本要高一些,但其运行成本相对要低一些,因为没有任何接触的部件,所以基本上可以称为“免维护”。

下一步要建更长试验线实现更高速度试验

需要注意的是,邓自刚提到,现在试验线因受限于场地,只有165米。“试验线非常关键,可以帮助车辆从实验室走向工程化应用,去验证研究一些关键的技术和关键的问题。此次试验车辆的所有功能和部件和未来实际应用一致,下一步可能就要找某一个地方落地实现,可能要建一个比如30~50公里的试验线,实现更高速度的试验。”

此前,西南交通大学已有搭建的全球首个真空管道超高速磁悬浮列车环形实验线平台。这是国内第一个载人高温超导磁悬浮环形实验线,线路总长45米,设计载重300 公斤,最大载重可达1吨,悬浮净高大于20毫米,是目前国际上同等载重能力,截面最小、永磁材料用量最少的超导悬浮系统,可进行0-50km/h的实际动态运行实验。

问及和环形试验线的区别,邓自刚表示,此次的试验线和环形的试验线原理一模一样,因为环形线已在西南交大运行了有6年多的时间,基本上每年有200多天的运行,“那是非常坚实的基础,有了环形线之后再把该技术放大攻关,环形线是小载重,此次下线的是大载重的悬浮技术,同时按照真正的高速磁悬浮列车概念来集成设计,所以这里面的功能比环形线要多很多,更复杂。”

西南交大此前试验的真空管道超高速磁浮也被外界称作超级高铁的雏形。邓自刚表示,超级高铁有两个概念,一个叫磁悬浮,一个叫真空管道。今天展示的是磁悬浮,下一步也会将它和真空管道结合在一起,在真空管道里面运行的话,可以进一步提高它的速度,速度有望再进一步提升,达到时速600+以上甚至时速1000公里。

问及该车辆未来的需求在哪里?他认为,人类对速度的追求是永无止境的,肯定希望是更快。比如到北京出差,算上去机场等待的时间还是挺长的。如果有一条能够跟飞机速度媲美的一个轨道交通工具,肯定有适合它的人群,这个肯定是有市场价值的。

在他看来,这一交通制式与现有交通是互补关系,“它针对的速度段不一样,让我们的速度体系更加完善,现在我们出行可以选择高铁跟航空,以后会多一种选择,可以选择磁悬浮。”

拟首先在大气环境下实现工程化

高温超导高速磁浮交通工程化样车及试验线项目的建成是推动高温超导高速磁浮列车技术走向工程化的重要实施步骤,可实现高温超导高速磁浮样车的悬浮、导向牵引、制动等基本功能,以及整个系统工程的联调联试,满足后期研究试验。结合西南交通大学校内磁浮列车模型试验台(400+弹射试验台、700滚动试验台),可验证高温超导磁浮列车高速化及长期运行可靠性,对于技术转化、工程示范、学科建设都有着重要意义。

据介绍,接下来,该技术拟首先在大气环境下实现工程化,预期运行速度目标值大于600km/h,可望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。

再下一步计划结合未来真空管道技术,开发填补陆地交通和航空交通速度空白的综合交通系统,将为远期向1000km/h以上速度值的突破奠定基础,从而构建陆地交通运输的全新模式,引发轨道交通发展的前瞻性、颠覆性变革。

高温超导磁浮具多种优越性

据介绍,高温超导磁浮列车具有多种优越性:

一是节能:悬浮和导向不需要主动控制、不需要车载电源,系统相对简单。悬浮和导向只需用廉价的液氮(77K)冷却,空气中78%是氮气。

二是环保:高温超导磁悬浮能静止悬浮,完全无噪音;永磁轨道产生的是静磁场,乘客接触的地方磁场为零,无电磁污染。

三是高速:悬浮高度(10~30mm)可根据需要设计,可用于从静止至低、中、高速和超高速运行。与其它磁悬浮技术比较,更适合真空管道交通运输(大于1000km/h)。

四是安全:悬浮力随悬浮高度的降低成指数函数增加,垂直方向无需控制的情况下也能保证运行安全。自稳定的导向系统在水平方向也可以保证运行安全。

五是舒适:高温超导体的特殊的“钉扎力”保持车体上下左右稳定,是任何交通工具都难以达到的平稳性。乘客乘坐时体会到的是“没有感觉的感觉”。

六是运行成本低:与德国的常导磁悬浮车和日本用液氦的低温超导磁悬浮车比较,具有系统重量轻、结构简单、制造和运行成本低的优点。

据了解,西南交通大学从上世纪80年代开始磁浮的研制,1997年获批国家863计划项目“高温超导磁悬浮实验车”,正式开展高温超导磁浮车的研究。

2000年12月31日,西南交通大学研制成功世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车“世纪号”。

2004年,西南交通大学提出了600km/h及以上载人超高速高温超导磁悬浮交通系统方案,并得到了包括12位院土在内的50余位专家的肯定,从此开始了高温超导磁浮车工程化的探索。

2013年,西南交通大学研制完成中国首条高温超导磁悬浮环形试验线,是当时国际上同等载重能力,截面最小、永磁用量最少的超导悬浮系统。

2014年,西南交通大学建成国际首条真空管道高温超导磁悬浮车环形试验线。

2019年,西南交通大学建成真空管道高温超导磁浮车高速试验平台,最高试验速度400km/h,可开展高温超导磁浮车动力学、气动、振动、噪声等方面的研究。

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