五年前，如此高速的磁浮系統及工程化應用在我國仍屬空白。中國的磁浮速度為什麼能獨占鰲頭？科技為速度插上騰飛之翼。
據介紹，此次下線的高速磁浮，採用成熟可靠的常導技術，構建了包含車輛、牽引供電、運控通信、線路軌道在內全系統仿真、試驗平台，搭建了從核心零部件、關鍵系統到系統集成的國產化產業鏈。
在車輛方面，科技人員自主研製了我國首列5輛編組的時速600公里高速磁浮工程化列車，不僅開發出新頭型及氣動方案，解決了超高速條件下的空氣動力學難題，還採用先進激光復合焊和碳纖維技術，研製了滿足超高速氣密承載要求的輕質高強度車體。
據了解，磁浮列車實現高速運行的關鍵，一是要“浮起來”，二是要“跑起來”。這需要強勁的動力，而其核心動力裝備則是直線電機和電磁鐵。
讓沒有輪子的磁浮列車“浮起來”，奧秘是電磁鐵。據中車株洲電機磁浮產品研究所所長何雲風介紹，產生磁吸力的電磁鐵好比是“無影腿”，能夠使車輛保持一定間隙穩定懸浮於軌道上方，“貼地”高速“飛行”。時速600公里高速磁浮列車用懸浮電磁鐵，電磁間隙是12.5mm。同時，電磁鐵還具有發電作用，在車輛達到一定運行速度後，能利用諧波發電給車載蓄電池充電，實現車輛的非接觸供電，保證車輛高速運行的供電可靠性。
而讓時速600公里高速磁浮列車“跑起來”的關鍵則是直線電機。高速磁浮列車採用長定子直線電機作為強勁動力，定子和轉子分別安裝在磁浮軌道和磁浮列車上，依靠電磁力直接驅動電機動子運動，電能轉化為列車前進的動能，憑無接觸傳遞力引導推動列車飛馳。
牽引系統方面，則全新自主研發世界首套基於有源中點嵌位（ANPC）技術的24MVA大功率牽引變流系統，以及高速多分區牽引控制系統。
在強勁的牽引系統加持下，此次下線的磁浮列車加速到每小時600公里，只需要3.5分鐘。
高速磁浮採用“車抱軌”的運行結構，跑得快“抱”得緊又停得穩
據介紹，時速600公里高速磁浮交通系統項目於2016年10月啟動，2019年研製出試驗樣車，並於2020年6月在上海同濟大學試驗線上成功試跑，經過系統優化確定最終技術方案，於2021年1月研製出成套系統並開始了六個月的聯調聯試。至此，歷時5年攻關，正式下線。
時速600公里，也就意味著該磁浮列車每秒鐘可行進167米。速度如此之快，其安全性可靠性如何保證？五年時間，科研人員在保障其安全性可靠性方面做了不少努力、攻克了不少技術難題。
據中車四方股份公司有關負責人介紹，此次下線的高速磁浮交通系統採用“車抱軌”的運行結構，即從車身下端伸出兩排彎曲的“胳臂”將鐵軌抱住，同時在“胳臂”內安裝磁鐵。磁鐵通電產生強大磁力，使得鐵軌被磁力吸引。而軌道是靜止的，所以整個列車會因吸力而懸浮。除此之外，抱軌運行還能降低列車脫軌的風險。
不僅如此，牽引供電系統布置在地面，隨列車位置分段供電，相鄰分區只有一列車運行，基本沒有追尾風險。
與此同時，科研人員還設計了一套“非常規”的制動系統——渦流制動器，確保在緊急情況下“停得穩”。
據了解，一般情況下，高速磁浮列車在正常運行過程中，依靠同步直線電機進行制動；而當出現直線電機故障等緊急情況時，必須通過渦流制動器實現制動停車，這是高速磁浮列車實現安全運行的最後也是最重要的一道安全保障。
特殊的道岔也是保障高速磁浮列車安全運行的重要一環。據中鐵寶橋集團有限公司總工程師吉敏廷介紹，由於磁浮列車通過時速度很快，經過道岔時，如果道岔剛性不匹配，就會發生共振，產生劇烈震動。一旦共振，車輛就無法通過，甚至可能造成道岔、車輛的損害，誘發重大事故。為解決這一問題，他們打造了一個特殊的道岔——單開可撓型右開道岔，可以控制列車從一個股道轉入另一個股道，進而控制列車沿著調度控制系統規劃的路線行駛。“這是目前世界上通過速度最高的高速磁浮道岔。”
目前，該高速磁浮交通系統已完成了集成和系統聯調，5輛編組列車在廠內調試線上實現了整列穩定懸浮和動態運行，各項功能性能良好。
“經過近20年的持續研究和技術積累，我國基本實現了高速磁浮交通全系統的自主研製能力，形成了成套工程化技術，實現了自主可控的產業配套能力，我國高速磁浮已從研發階段進入高速試驗階段，將逐步過渡到示範運營、產業化發展階段。”中國工程院副院長何華武表示。
高速快捷、安全可靠、綠色環保、壽命周期長……作為高速交通運輸模式，高速磁浮可以成為高速高品質出行的有效途徑之一。那麼我們何時才能真正乘坐時速600公里的高速磁浮列車？中車四方股份公司副總經理、總工程師梁建英給出的答案是未來五到十年。
從沒有一寸高鐵到高鐵里程世界最長，從時速350公里的高鐵時代，到今天時速600公里的高速磁浮帶來“磁浮時代”的全新想象，在不斷創新、不斷超越中，中國正在創造讓世界驚嘆的奇跡。 |
