吴广宁：磁悬浮技术在未来城轨交通中的应用与发展

嘉宾观点：

今天讲的主题是未来城市，我给大家讲的题目是《磁悬浮技术在未来城轨交通中的应用与发展》。

前一段时间航天科工集团在新闻发布会上说了希望利用超导磁悬浮技术和真空管道，打造最高时速超过4000公里的“高速飞行列车”，这个大家比较感兴趣。中国最早的时候，在国内面对磁悬浮和高铁的技术产生了很大的争论，高铁现在完全普及了，大家应该切身体会到了高铁的舒适和方便。磁悬浮应该说现在还在规划中，所以今天给大家介绍一下。我这里从四个方面把磁悬浮的技术给大家回顾一下，再展望一下发展趋势。

由于轮轨间的粘着作用和损耗，高铁很难实现更高的速度，磁悬浮速度高、爬坡能力强、转弯半径小，能耗低、噪音低、振动小，是未来可行的交通工具。我们国家做磁悬浮列车有这么几个标志性的事件，1989年国防科技大学研制了第一台磁悬浮样车，1994年西南交通大学研制出了第一辆可载人磁悬浮列车，1995年我们成都建立了实验线，2003年我国首辆磁悬浮列车在上海正式运行，2016年我国有自主知识产权的中低速磁悬浮列车在长沙试运行。磁悬浮按照线圈导体的属性可以分为常导型以及超导型。对于磁悬浮列车，它最重要的三个系统就是悬浮、驱动和导向。这里边把常导和超导都给大家介绍一下。常导的技术主要是德国的，右边的原理图可以看到有悬浮的电磁铁和底下的转向架，这边是导向轨，总体上是看列车包着轨道的这样一个形式。对于导向系统，常导磁悬浮在车辆侧面安装了用于导向的电磁铁，车辆发生偏移的时候，车辆的导向电磁铁与导向轨侧面相互作用，使车辆恢复正常位置，控制系统可以控制导向磁体中的电流来控制车辆运行方向。另外就是推进系统，磁悬浮推进的系统把旋转电机展开成直线电机。常导这种列车的优势和劣势的对比来说，优势在于它不需要专门设置专用的着地的支承装置，相对技术比较简单。它的难点是什么呢？它的列车轨道之间缝隙大概是8到10毫米，对控制的精度要求是比较高的。这个是目前在上海用的磁悬浮列车，就是用到的常导的技术，可以看到它可以跑到400到500公里。

第二个给大家介绍超导的磁悬浮列车，也是这三个方面，一个是悬浮系统。超导磁浮列车的悬浮系统是利用车载的超导磁体，和铺设到导轨两侧的无源线圈相对高速运动，超导磁体通电流产生强磁场。这种导向系统的原理就是利用铺设在两侧轨道内壁8字形的零磁通量的线圈，当列车设置的超导磁体位于线圈对称中心线上时，线圈内的磁场为零。这种超导磁浮列车它的推进系统主要采用的是长定子的同步直线电机，当向导轨两侧推进线圈提供与车辆速度、频率相一致的三相交流电时，会产生一个移动的电磁场，在导轨上产生电磁波。它的优势，就超导的磁悬浮列车来说，它的运行速度很高的，可以实现500公里以上的（速度），劣势相对来说是需要屏蔽发散的电磁场。

目前世界上已商用的高速磁悬浮技术就是常导的，德国应该说做到很高了，跑到400多公里，除此之外还有低温超导和高温超导磁悬浮技术。高温超导目前在我们学校已经有很雄厚的基础了。9月7号我们学校的两个教授在《光明日报》差不多占了一版的篇幅发表了文章。在2000年年底我们学校首先研制出了世界首辆载人高温超导磁悬浮列车“世纪号”。2004年和2011年，德国分别研制了他们第一代和第二代的实验车，一个是轨道长7米，第二个是可载2个人，轨道长80米。14年巴西又研究了一个。

再给大家汇报一下，现在真空管道的磁悬浮列车，当达到400公里以上的时候，83%的牵引力会被空气阻力消耗，同时气动噪声也会超过90分贝。这个概念基础上，我们学校在2014年做了一个真空管道高温超导磁悬浮试验平台“Super-Maglev”。这个试验线长度是45米，整个限制车速只能到50千米/小时，真的跑的时候可以做到更高。第二个真空管道，就是13年的时候美国电动汽车公司特斯拉和科技公司ET3公布了胶囊高铁，这个胶囊高铁在内华达进行了推进的实验，当时报道达到96千米/每小时。

最后给大家说一下磁悬浮列车发展趋势，应该说我们国家的中低速磁悬浮的优点在这里，现在已经做成的就是长沙这一条，大概是16年的5月份投入的商业运行，从长沙的机场到城里边再到火车站，完全可以试坐一下。第二个就是磁悬浮的个人快速运输系统，14年以色列提出利用磁悬浮提供小型化、个人化的轨道交通运输系统，速度可以达到70公里。第三个就是海底真空隧道的磁悬浮的运输系统，它启用了水下的桥隧和真空磁悬浮的技术，理论上速度可以超过2000公里每小时。它的优势特点就是速度高、噪音小、抗震能力强、绿色节能、造价低。

我给大家的介绍就到这里，谢谢大家！ 

报告PPT：