“纜車式”城鐵，磁浮空軌的奧秘

紀中展

2021年12月14日，國內(nèi)首輛磁浮空中軌道列車“興國號”在武漢下線，這是全世界范圍內(nèi)首次將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于空軌車輛，引起社會各界廣泛關(guān)注。

磁浮空軌列車，準確地說是懸掛式單軌磁浮交通系統(tǒng)，屬于輕型、中速的交通工具，主要形態(tài)是軌道在列車頂上，車廂被吊起來在空中運行，由鋼鐵或水泥立柱支撐在空中，即把地面交通轉(zhuǎn)移到空中，不需要改造、擴展和占用城市現(xiàn)有道路設(shè)施。

空軌技術(shù)的應(yīng)用，將路面、供電/信息通信/系統(tǒng)等相關(guān)信息全部集成于軌道梁內(nèi)——為列車提供承重以及導(dǎo)向作用。磁浮空軌的建設(shè)和運營成本比地鐵、高架輕軌等低很多，在北上廣深等大城市可以作為地鐵的延伸，也可以成為中小城市的主要軌道交通工具，實現(xiàn)人在路上、車在空中。那時，大城市堵車、中小城市交通不便的問題都將有效解決。

相比現(xiàn)有的軌道交通，使用磁浮技術(shù)的空軌列車在造價、方便性和速度上有更多的優(yōu)勢和未來性。說到這里，必須先科普一下磁浮列車。它們擁有一套完全無接觸的電磁懸浮、驅(qū)動和導(dǎo)向的列車系統(tǒng)。與其他輪軌型鐵路相比，磁浮列車沒有輪軌接觸。它們沒有車輪，完全通過磁極的同性相斥、異性相吸原理，與地心引力對抗工作，借助磁極的排斥力讓列車懸?。ㄟ\行時磁浮列車與軌道保持一定的間隙，一般為1厘米至10厘米），動能就是磁極的吸引力。

準確來說，磁浮列車上裝有超導(dǎo)磁鐵，軌道底部安裝線圈。通電后地面線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的電磁體極性始終一致。兩者“同性相斥”，產(chǎn)生的排斥力使列車懸浮起來。軌道兩“纜車式”城鐵，磁浮空軌的奧秘側(cè)裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w，與列車上的磁鐵相互作用，使列車前進。

事實上，磁浮列車并不是新事物。早在1922年，德國一位工程師就提出相關(guān)設(shè)想。1971年，德國正式建成首條磁懸浮鐵路試驗線，與高鐵幾乎是同一時期發(fā)展的。

磁浮技術(shù)主要分為三類：電磁懸?。ㄖ袊堰\營的3條磁浮列車均屬于此）、低溫超導(dǎo)磁懸浮、高溫超導(dǎo)磁懸浮。目前高溫超導(dǎo)磁懸浮還在試驗階段，但相比電磁懸浮更有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

上世紀80年代，中國開始研發(fā)磁浮技術(shù)。目前，中國的磁浮列車技術(shù)和應(yīng)用走在世界前列：2002年開通全長30公里的上海磁浮列車示范運營線;之后掌握中低速磁浮技術(shù)，在2016年建成、開通完全享有自主知識產(chǎn)權(quán)、全長18.55公里的長沙中低速磁浮示范線;2017年開通全長10.2公里的北京市郊鐵路S1線;以及最近下線的“興國號”空軌列車。

在未來，磁浮技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將完全顛覆人類對軌道交通的認知，并強有力地推動城市發(fā)展。如果高鐵線路全部采用磁浮技術(shù)，其速度將大幅提升，甚至在一定程度上超過飛機，并且更加環(huán)保。

有人問，磁浮技術(shù)先進且環(huán)保，為什么全球范圍內(nèi)并沒有大規(guī)模地應(yīng)用普及？這是因為一些難題亟待解決：軌道電磁系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)難題，包括路基線路的要求、電纜的鋪設(shè)等;如何與現(xiàn)有的輪軌交通兼容等。這一切有賴于技術(shù)的推動。只有當(dāng)高速磁浮層面的高溫超導(dǎo)進入實驗階段、中低速磁浮解決更低成本、更加安全等問題，磁浮技術(shù)才能夠真正造福人類。