如果說從北京到上海

1200公里坐火車兩小時就能到達

(資料圖)

聽起來是不是像開玩笑

時速600公里的列車的確尚未實際應用

但在不久的將來也許就會成為現實

近日,由中車長春軌道客車股份有限公司自主研制的國內首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統,完成了首次懸浮運行,這標志著我國在高溫超導電動懸浮領域實現重要技術突破。

在試驗過程中,試驗車在行駛68米后進入懸浮區,此時被加速至時速50公里,進入懸浮區后車輛支撐輪脫離走行面,成功進入電動懸浮階段,持續4秒,試驗取得了圓滿成功。

雖然只有短短的4秒鐘,卻讓高溫超導電動懸浮列車離我們又近了一大步,而這種列車的運行速度,輕松就可以達到每小時600公里以上。

什么是高溫超導電動懸浮?

會給我們未來的出行帶來哪些改變?

乘坐高溫超導電動懸浮列車安全嗎?

我們什么時候才能體驗到它飛一般的速度?

一起找答案↓↓↓

接近零下200℃為何是“高溫”?

什么是高溫超導,這里面的“高溫”究竟指的是多高的溫度呢?

所謂超導是指在極低的溫度下,某些材料的電阻消失,也就是零電阻的現象,很多物質要在零下250℃以下才能實現超導。而能夠在液氮的溫度,也就是在零下196℃以上實現超導狀態,就算是高溫超導了。因此,高溫超導電動磁懸浮系統中的高溫,并不是幾百幾千度的溫度,而是接近零下200℃。

什么是高溫超導電動懸浮交通系統?

了解了高溫與超導兩大特性,它們又是如何被應用到軌道交通的設計中呢?相比普通列車,高溫超導電動懸浮列車又有哪些特點?

高溫超導電動懸浮,是一種將高溫超導技術和磁懸浮技術相結合的新型交通工具。該技術利用了高溫超導材料的零電阻特性,可以通入大電流、產生強磁場,再通過車載超導磁體與地面線圈磁場的相互作用,實現靠磁力支撐、導向、驅動的無接觸運輸方式。

上海交通大學電氣工程系副教授 吳蔚:它會帶來一些額外的好處,一個是車載的高溫超導磁體可以使用低成本的制冷方式,來維持車載磁體零電阻傳輸大電流的優點。另外,它雖然是一種電磁鐵,但是一旦給它注入電流,它是可以在完全沒有電力供應的狀態下工作的。

專家用一根繩子綁定金屬扳手進行試驗,在距離超導電磁體30厘米時,扳手就被牢牢吸引住了。

上海交通大學電氣工程系副教授 吳蔚:我們通過這種方式給大家建立一個直觀感受,它的磁場大概有多強。從定量的角度來說,它在磁體內部最大的磁場能夠到達3個特斯拉,特斯拉是一個磁感應強度的單位,是地磁場的大概10萬倍。磁力強是磁浮制式能夠實現更大的懸浮和導向間隙的一個前提條件,意味著車輛安全控制可以做得更加高,第二個它的軌道建造成本就可以顯著減小。

高溫超導電動懸浮技術如何改變未來出行?

高溫超導電動懸浮技術,被認為是當前世界軌道交通技術的“制高點”之一。這項前沿科技,將會給未來出行帶來什么樣的改變?

高溫超導電動懸浮是一種高技術、大產業的新型交通工具。它能夠帶動電學、電磁學、材料學等基礎學科的發展,而且能夠推動電力電子、通信、基建等上下游產業鏈的發展。此外,時速可達600公里以上的運行,也將優化交通運行。

中車長客磁浮研究所系統技術室副主任 邵南:未來我們希望它能夠填補高鐵和飛機之間的速度空白,縮短人們的出行時間,提高出行效率。如果高速磁浮可以應用,首先的一個場景可能會在我們國家經濟發達、人口稠密的地區,比如說京津冀、長三角、珠三角、成渝等等這些地區,可以通過高速磁浮的線路完成它們交通的一體化。這幾個都市圈大城市之間就可以更加合理分配資源,比如說機場基礎的設施資源,這個非常有利于區域經濟發展。

乘坐高溫超導電動懸浮列車安全嗎?

時速可達600公里以上,而且還是懸浮在軌道之上,這完全就是在貼地飛行。速度這么快,乘坐高溫超導電動懸浮列車,安全有保障嗎?

專家介紹,相比其他交通工具軌道,高溫超導懸浮列車需要運行在U型半包圍的軌道之內,不存在脫軌問題。此外,車輛的懸浮導向是通過車載磁體與地面線圈之間的電磁感應物理現象實現的,是被動自穩定懸浮,不需主動控制,高速運行可靠性更高。

中車長客磁浮研究所系統技術室副主任 邵南:由于我們使用了高溫超導的線圈,通過合理設計,在以后的使用過程中,即使是車輛斷電了,高溫超導線圈也可以保持1到2個小時之內磁場不大幅衰減,這樣車輛就有足夠的時間行駛到救援或者疏散比較便利的區域,并且能夠可靠制動、平穩停車。

不僅于此,專家介紹說,高溫超導線圈的繞制工藝也有其獨特之處。

中車長客磁浮研究所系統技術室副主任 邵南:我們的高溫超導線圈,繞制工藝非常特殊,在這種繞制工藝下的高溫超導線圈,即使在使用過程中,有某一個部位發生故障或者發生損傷,里面的電流也是在幾個小時之內緩慢地下降,它永遠都不會突然就沒有電流,也就是我們車輛的行駛狀態不會發生突然改變,就保障了乘客的安全性。

哪些“卡脖子”關鍵技術被突破?

高溫超導電動懸浮,妥妥的高科技,它是車軌高度耦合的大系統,涉及的關鍵技術非常之多。按照技術體系,可以分為系統集成、車輛、線路軌道、牽引供電、運行控制以及安全保障六個大類。其中很多的關鍵技術,都被國外實施了技術封鎖。此次我國首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統,成功完成了首次懸浮運行,這當中都實現了哪些技術突破?

專家介紹,超導磁體、感應供電、線路軌道等專用技術都受到了國外的技術封鎖,但是經過幾年的時間,國內的企業、高校、科研院所在各系統的關鍵技術研究方面都有了一定的階段性成果。

中車長客磁浮研究所系統技術室副主任 邵南:對我們來說最困難的肯定還是高溫超導磁體。對國內來說,可車載的高溫超導磁體是沒有的。之前有過的一些磁體,面向地面應用的很大,磁場很高,耗電量也很大,并不適合車載應用。所以對于高溫超導磁體,比如說里面的線圈以及整個支撐結構,還有外面的低溫恒溫保溫結構,我們聯合研發團隊都做了非常多的攻堅工作。

此次懸浮運行試驗的成功,對超導磁體、直線同步牽引、感應供電及低溫制冷等超導電動懸浮交通系統的關鍵核心技術,進行了充分驗證,為推動超導電動磁浮交通系統工程化應用奠定了堅實基礎。

時速600公里的“貼地飛行”還有多遠?

這種時速600公里的“貼地飛行”,什么時候我們才能真正體驗到?近日我國首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統完成首次懸浮運行后,該項目的負責人表示,在此基礎上,我國其實已經具備了設計工程樣車的能力。下一步工作的重點就將圍繞高速懸浮工程樣車開展方案設計,預計今年年底就能完成一些部件的制造。相信在不久的將來,大家一定能夠坐上電動懸浮列車。

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