磁懸浮

胡麗　丁照明

汽車越來(lái)越堵，火車越來(lái)越擠，飛機(jī)經(jīng)常晚點(diǎn)，還受天氣所限。對(duì)于快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)，交通漸漸成為制約其發(fā)展的瓶頸。如何改善交通，如何讓出行變得輕松快捷，如何讓交通不再成為人們的困擾，是國(guó)家與公眾所共同關(guān)注的話題。

就目前科技發(fā)展來(lái)看，磁懸浮列車應(yīng)該是改善交通的最好、最現(xiàn)實(shí)的工具。

1814年，史蒂芬森發(fā)明了火車，1825年世界上第一條標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路出現(xiàn)，從此火車漸漸成為人們出行的主要交通工具。進(jìn)入70年代以后，隨著世界工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷加強(qiáng)，雖然經(jīng)過(guò)多次提速，火車仍然無(wú)法適應(yīng)社會(huì)快速發(fā)展的需要，人們迫切需要一種能夠更為快捷的交通工具來(lái)提高交通運(yùn)輸能力。

普通列車行駛時(shí)，車輪與鋼軌是緊緊貼在一起的，當(dāng)列車高速行駛時(shí)，車輪與鋼軌的阻力就大大增加。據(jù)科學(xué)家計(jì)算，依靠動(dòng)力牽引，車輪與鋼軌接觸的普通輪軌列車，最大時(shí)速為380km左右。如果考慮到噪音、震動(dòng)、車輪和鋼軌磨損等因素，實(shí)際速度不可能達(dá)到最大時(shí)速。所以，即使是歐洲、日本現(xiàn)在正運(yùn)行的高速列車，在速度上已沒(méi)有多大潛力。但如果能夠使火車從鐵軌上浮起來(lái)，消除了火車車輪與鐵軌之間的摩擦，就能大幅度地提高火車的速度，突破400km/h輕而易舉。如何使火車從鐵軌上浮起來(lái)呢？磁懸浮列車就應(yīng)運(yùn)而生了。

磁級(jí)間的相互作用是磁懸浮列車的基本原理。利用“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”，使列車懸浮于軌道之上即“磁性懸浮”，這樣列車完全脫離軌道行駛，成為“無(wú)輪”列車，其時(shí)速可高達(dá)幾百千米以上。

“若即若離”是磁懸浮列車的基本工作狀態(tài)。在運(yùn)行過(guò)程中，車體浮于軌道之上，其間隙約1厘米，因而有“零高度飛行器”的美譽(yù)。從這種意義上說(shuō)它已經(jīng)不是列車，而是“會(huì)飛的車”。

磁懸浮列車今天看來(lái)似乎仍是一個(gè)新鮮事物，其實(shí)它的發(fā)展已有很長(zhǎng)的歷史。

1922年德國(guó)工程師赫爾曼·肯佩爾提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請(qǐng)了磁懸浮列車的專利。1969年世界上第一列磁懸浮列車小型模型在德國(guó)出現(xiàn)。日本在3年后也成功研制了磁懸浮列車。1982年，日本就開通了第一條超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)線。日本磁懸浮列車山梨實(shí)驗(yàn)線曾在1997年12月創(chuàng)造了不載客時(shí)速550公里的世紀(jì)記錄。而在1999年4月14日，山梨實(shí)驗(yàn)線更創(chuàng)世界鐵路行車時(shí)速552公里的世界新紀(jì)錄?，F(xiàn)在的歐洲、日本在磁懸浮的研究上仍然處于世界的前例。

中國(guó)磁懸浮技術(shù)起步較晚，直到20世紀(jì)80年代，中國(guó)三位學(xué)者才幾乎同時(shí)將磁浮技術(shù)的研究提上日程表。1989年12月，我國(guó)成功研制出第一臺(tái)小型磁懸浮原理樣車。1992年，國(guó)家將“磁懸浮列車關(guān)鍵技術(shù)研究”列入“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，這表明國(guó)家正式將磁懸浮的發(fā)展納入計(jì)劃。1994年10月，西南交通大學(xué)建成了首條磁懸浮鐵路試驗(yàn)線，同時(shí)開展了磁懸浮列車的載人試驗(yàn)?！?個(gè)座位，懸浮高度為8毫米，自重4噸，時(shí)速為30公里”的指標(biāo)在今天看來(lái)有些“小兒科”，但在我國(guó)磁懸浮列車發(fā)展史上卻樹起了一個(gè)里程碑。2009年 6月15日，國(guó)內(nèi)首列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)用型中低速磁懸浮列車，在中國(guó)北車唐山軌道客車有限公司下線后完成列車調(diào)試，開始進(jìn)行線路運(yùn)行試驗(yàn)，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)具備中低速磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)化的制造能力。

盡管1969年磁懸浮列車已經(jīng)問(wèn)世，但真正商用磁懸浮列車的首次試驗(yàn)卻已經(jīng)是在33年之后的中國(guó)上海完成的。2002年12月31日，由德國(guó)制造的磁懸浮列車第一次全程駛過(guò)了世界上首條投入商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮列車線──上海浦東機(jī)場(chǎng)至龍陽(yáng)路，中國(guó)前總理朱镕基和德國(guó)前總理施羅德先生成為磁懸浮列車正式開始試運(yùn)行的第一批客人。

2003年12月，該線路進(jìn)行了面向公眾的首次商業(yè)運(yùn)行。現(xiàn)在，上海磁懸浮列車來(lái)回穿梭于市中心的龍陽(yáng)路站和浦東機(jī)場(chǎng)之間，將乘坐出租車半小時(shí)的車程縮至不到10分鐘。

與普通列車相比，磁懸浮列車具有噪音小、耗能少、無(wú)污染、安全舒適和高速高效的特點(diǎn)。特別是中低速磁懸浮列車，具有轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合城市的交通。

中國(guó)科學(xué)院邱勵(lì)儉院士認(rèn)為，好的東西不一定馬上就能用。首先，磁懸浮列車花費(fèi)太大，1千米高速公路投資需要2億人民幣，1千米磁懸浮鐵路投資翻兩番都不止。如果要修一條從北京到天津的高速公路，投資300～400億人民幣足夠，而修一條磁懸浮鐵路，沒(méi)有1 000億人民幣是不可能的；其次，磁懸浮中的電磁輻射對(duì)人體是否存在安全隱患還在進(jìn)一步的確認(rèn)之中；第三，磁浮的優(yōu)勢(shì)在于上千里的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，距離越長(zhǎng)，這種速度提高帶來(lái)的效益才會(huì)越明顯。然而短距離示范線路的不理想狀態(tài)及動(dòng)車高鐵的迅猛發(fā)展和技術(shù)的相對(duì)成熟，使得磁懸浮處于一種非常尷尬的位置，所以磁懸浮在一段時(shí)間內(nèi)估計(jì)還很難得到大面積的推廣和使用。但要真正達(dá)到那種與飛機(jī)同速，實(shí)現(xiàn)瞬間跨越世界的夢(mèng)想，恐怕最終還是要靠磁懸浮的本領(lǐng)了。

編輯/張燁