
这一天,中国让世界震惊;这一天,青岛成为“中国速度”的新起点;这一天,地面速度有了新概念;这一天,贴地日行万里成为现实……7月20日,由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的我国时速600公里高速磁浮交通系统在青岛成功下线,这是世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统,标志着我国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。它的成功研制,对于打造我国高端装备产业新引擎,形成轨道交通领跑新优势,抢占科技竞争制高点,加快构建现代化综合立体交通网、支撑“科技强国”“交通强国”战略具有重大而深远的意义。
1研发
历时5年高速磁浮列车下线
从浮起来、动起来,到跑起来、飞起来,首列高速磁浮列车,重新赋予地面速度全新的概念。
为掌握高速磁浮关键技术,在科技部“十三五”国家重点研发计划先进轨道交通重点专项课题支持下,由中国中车组织,中车四方股份公司牵头,汇集国内磁浮、高铁领域30多家高校、科研院所和企业“产学研用”联合开展了时速600公里高速磁浮交通系统的研制。
项目于2016年10月启动,2019年研制出试验样车,并于2020年6月在上海同济大学试验线上成功试跑,经过系统优化确定最终技术方案,于2021年1月研制出成套系统并开始了6个月的联调联试。至此,历时5年攻关,时速600公里高速磁浮交通系统正式下线,成功攻克关键核心技术,实现了系统集成、车辆、牵引供电、运控通信、线路轨道等成套工程化技术的重大突破。
自主研制了我国首列5辆编组的时速600公里高速磁浮工程化列车。开发出新头型及气动方案,解决了超高速条件下的空气动力学难题。采用先进激光复合焊和碳纤维技术,研制了满足超高速气密承载要求的轻质高强度车体。自主开发悬浮导向和测速定位装置,控制精度达到国际领先水平。突破关键制造工艺,掌握了悬浮架、电磁铁及控制器等关键核心部件制造技术。
2安全
采用“车抱轨”的运行结构
随着蓝色的列车如光影般飞驰而过,时速600公里高速磁浮交通系统已完成了集成和系统联调,5辆编组列车在厂内调试线上实现了整列稳定悬浮和动态运行,各项功能性能良好。
“此次下线的高速磁浮,是世界首套时速600公里速度级的高速磁浮交通系统。采用成熟可靠的常导技术,其基本原理是利用电磁吸力使列车悬浮于轨道,实现无接触运行。具有高效快捷、安全可靠、运能强大、编组灵活、准点舒适、维护便利、绿色环保等技术优势。 ”高速磁浮项目技术总师、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁介绍,攻克大功率IGCT牵引变流、高精度同步牵引控制等关键技术,完成了高速磁浮牵引供电系统的自主化研制。掌握高速条件下车地通信超低时延传输、分区交接控制等关键技术,创新建立了适应长大干线自动追踪运行的高速磁浮运控系统。开发了满足列车高速平稳运行的高精度新型轨道梁。
在系统集成方面进行创新,突破运用场景和复杂环境适应性技术瓶颈,使高速磁浮满足长途、通勤多场景运用需求,适应江河隧道、高寒等复杂地理气候环境。
时速600公里高速磁浮,是当前可实现的速度最快的地面交通工具。按“门到门”实际旅行时间计算,是1500公里运程范围内最快捷的交通模式。采用“车抱轨”的运行结构,安全可靠。牵引供电系统布置在地面,随列车位置分段供电,相邻分区只有一列车运行,基本没有追尾风险。空间宽敞,乘坐舒适。单节载客量可超过百人,并可在2到10辆范围内灵活编组,满足不同载客量需求。
3高效
青岛到北京只需1个多小时
速度高、安全可靠、噪音低、震动小、载客量大、维护量少……这些统统都是高速磁浮列车的优点。发展高速磁浮,有利于抢占轨道交通技术制高点,保持我国高铁领域的领先优势,助力交通强国建设。作为一种国际尖端技术,高速磁浮是世界轨道交通技术的一个“制高点”。
高速磁浮拥有“快起快停”的技术优点,能发挥出速度优势,也适用于中短途客运。此次下线的时速600公里高速磁浮工程样车,加速到每小时600公里,只需要3.5分钟。
据材料显示:复兴号动车组的头型总长为12米,而高速磁浮列车的头型总长为16米。二者最大的不同就是有轨高铁通过轮子作用在轨道上,与轮轨接触驱动列车前进,而高速磁浮列车没有传统的“车轮”,无轮轨摩擦,维护量也更少,具备全寿命周期成本优势。也正是因为高速磁浮列车与轨道不发生接触,列车运行时的噪音比轮轨列车要小,车内噪音能够控制在70分贝左右,基本在一般汽车行驶噪音之下。
目前,高铁最高运行速度为350公里/小时,飞机巡航速度为800-900公里/小时,时速600公里的高速磁浮列车可以填补航空和轮轨高铁之间的速度空白。按实际旅行时间计算,在1500公里运程范围内,高速磁浮列车是最快的交通方式。以北京至上海为例,加上旅途准备时间,乘飞机需要约4.5小时,高铁需要约5.5小时,高速磁浮列车仅需2.5小时左右。
比如:从青岛到北京的660多公里路程,按时速600公里计算,只需一小时多一点,根据乘坐前的准备工作细细算起来,将来乘坐高速磁浮列车,一般在1500公里之内,要比飞机节省时间。
4未来
5到10年有望坐上高速磁浮列车
高速磁浮项目技术总师、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁透露,下一步的计划是修建一条实际的线路进行测试,线路长度至少需要50公里。目前,他们在积极与各地联系,会结合地方政府和国家部委的情况统筹考虑,选择线路在何处落地。同时,相关部委将统筹考虑,择机择地修建一条实际的线路进行测试,线路长度至少需要三站两区间。
“经过近20年的持续研究和技术积累,我国基本实现了高速磁浮交通全系统的自主研制能力,形成了成套工程化技术,实现了自主可控的产业配套能力,我国高速磁浮已从研发阶段进入高速试验阶段,将逐步过渡到示范运营、产业化发展阶段。时速600公里高速磁浮交通系统成功下线,标志着已具备了推进线路试验和工程化示范的条件。 ”中国工程院副院长何华武说。
虽然时速600公里高速磁浮工程样车已经下线,但国内目前尚无一条时速600公里高速磁浮列车行车所需要的轨道线。公开资料显示,目前,我国已有三条处于运营状态的磁悬浮线路,分别是北京磁悬浮S1线、长沙磁浮快线和最早投入使用的上海磁浮列车示范运营线。
长沙磁浮快线于2005年10月试跑成功,2016年5月正式运营,这是中国首条完全有自主知识产权的中国磁悬浮商业运营示范线。不过,由于自主研发建造的第一条线路技术还不是很成熟,所以设计的速度只有100公里/小时。另外,包括沪杭磁浮线、成渝磁浮等地也已进入研究论证阶段。
中车四方股份公司副总经理、总工程师梁建英在此前参加央视《开讲啦》栏目时表示,未来5到10年,能真正实现乘坐时速600公里的高速磁浮列车。
/ 延伸 /
高铁之城跑出“中国速度”
回顾中国轨道交通的进化史,一幅奋进的画卷在美丽的黄海之滨青岛徐徐展开。
100多年前的胶州湾畔,“中车四方”的前身,也就是“四方机厂”诞生了。
从新中国第一台蒸汽机车 “八一号”从青岛出发,结束了中国不能自行制造机车的历史。此后,中国铁路工业一个个 “第一”在青岛问世;实现了中国铁路客车走出国门“零的突破”。1986年,在距青岛老城区30多公里的棘洪滩,四方客车新厂打下第一根桩。伴随着1997年开始的历次铁路大提速,这片新土地肩负起更为重大的时代使命。
如今这里拥有中国中车3家头部企业及威奥股份等300余家轨道交通装备配套企业,全国近60%的动车组和25%的地铁车辆都从这里驶出。这里建设了完整的高速列车及轨道交通装备技术创新体系,创新能力实现了从跟跑、并跑到领跑的三级跨越。今年3月,青岛轨道交通装备产业集群成功入选工信部组织评选的全国先进制造业集群。让代表着“中国速度”的青岛制造,正向着青岛智造、青岛创造前进。
瞄准目标,不等不靠,青岛唯有全力以赴,才能匹配“地表”最快交通新时速。坐落在城阳区棘洪滩的青岛轨道交通产业示范区,将在未来编织起一座高铁之城,成为领跑世界轨道交通技术的创新高地,更多“青岛造”列车将从这里驶向全球。当时速600公里高速磁浮抓住 “复兴号”交过的接力棒,为站稳世界轨道交通技术巅峰不懈努力时,青岛轨道交通装备产业集群因深深根植这样的创新基因,未来发展的思路明确而清晰——央地协同,构建汇聚全球高速列车技术创新链、产业链和资金链等创新要素协同联动的全新生态。
世界500强投资企业德国汉高集团签约落地、全球最大的轨道交通行业和商用车行业的制动技术企业德国克诺尔青岛生产检修基地正式投入使用、总投资13亿元的中钛国创产业园项目正式开工、总投资100亿元的轨道交通关键装备产业园项目开工奠基……
今年上半年,一个个重点项目落户青岛轨道交通产业示范区,这些产业链核心项目的落户,将推动青岛轨道交通装备产业集群的完善,拉升轨道交通产业的发展。
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我国高速磁浮发展大事记
■1989年 国防科技大学研制成中国第一台小型磁悬浮原理样车。
■1992年 研制载人磁悬浮列车被正式列入国家“八五”科技攻关重点项目。
■1994年 西南交大研制成功中国第一辆可载人常导低速磁浮列车,但是只能在完全理想的实验室条件下运行成功。
■2002年12月31日 上海磁悬浮列车示范线开通试运行。
■2017年12月30日 北京首条中低速磁浮交通线路S1线试载客运营。
■2018年1月25日 时速600公里高速磁浮交通系统技术方案在青岛通过专家评审。
■2019年5月23日 时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线。
■2021年7月20日 世界首套时速600公里的高速磁浮交通系统在青岛亮相。
/ 背景 /
高速磁浮的技术路线
自德国1922年提出电磁悬浮理论,经历数十年持续发展,世界范围内高速磁浮研究已沉淀形成了基于常导电磁悬浮和超导电动悬浮两种主要悬浮机制,通过直线电机驱动的磁浮交通系统技术体系,以及衍生出现的高温超导钉扎悬浮、永磁电动悬浮、低真空管道磁浮等多种磁浮系统模式。
德国自1970年起选择并坚持采用常导电磁悬浮技术路线,历经40年3个阶段9代产品迭代,于2002年12月31日在上海高速磁浮交通示范线实现了商业化运营。
日本结合国情,选择研究低温超导电动悬浮技术路线,1972年完成首次悬浮走行试验,历经40年7代产品迭代,实现从原理样机到工程样机的转化。计划于2027年开通时速500公里磁悬浮中央新干线,实现商业运营。
20日下线的时速600公里高速磁浮交通系统也是常导磁浮技术。目前我国已全面掌握该项技术,具备工程化和产业化能力。
本版撰稿观海新闻/青岛早报记者
康晓欢图片由中车四方提供时速600公里高速磁浮列车内部