北交大教授詳解:600公里高速磁浮真的要來了嗎?
世界首套時速600公里級高速磁浮交通系統在青島成功下線,該成果標誌著我國已擁有完全自主化高速磁浮成套技術和工程化能力。 這距離習近平總書記在今年5月底「科技三會」提及「時速600公里高速磁浮試驗樣車成功試跑」僅僅過去了不到兩個月的時間。
世界首套設計時速達600公里的高速磁浮交通系統在青島下線。 中國中車 供圖
時速600公里高速磁浮真的要來了嗎? 它會給民眾生活帶來哪些不同?
時速600公里的高速磁浮列車車廂內部。 中國中車 供圖
當前高速磁浮交通技術發展,你該瞭解的
高速磁浮的下線意味著除日本外,中國也具備了提供填補世界交通運輸系統譜系中居於高速輪軌系統時速400公里級和民航系統時速800公里級之間速度”空白區”的新型交通系統的全部能力。
發展高速磁浮的設想始於1905年。
德國、日本、韓國、美國和中國都先後踏上了磁浮交通系統發展之路。
實際上,從上世紀90年代初一直到本世紀初,中國在陸路高速大容量交通領域一直存在著高速磁浮和高速輪軌”兩條路之爭”,二者在中國幾乎同時起步。
目前,國際上主要的磁浮系統制式有:常導電磁懸浮、低溫超導電動懸浮、高溫超導釘扎懸浮、永磁電動懸浮、低真空管道高速磁浮等。
常導電磁懸浮技術源於並發展成熟於德國。 自1970年起,德國反覆運算開發了9代TR系列磁浮列車;1999年研製出TR08列車,在其TVE試驗線完成450km/h高速試驗,並通過了由聯邦鐵路組織的安全認證。
2002年-2006年,中德聯合率先在上海建成並開通運營世界第一條、也是截止目前唯一的高速磁浮商業運營示範線,線路總長30公里,最高時速430公里。
而高速輪軌則從1964年至今,源於日本、成於歐洲、盛於中國,成為高速大容量陸路交通的骨幹。
作為集世界各國高速鐵路「基因」之大成者,運營時速居世界之首達350公里的中國高速鐵路已成為「國家名片」和發展成就最顯著標誌之一。
在大力發展並全面形成我國自主的高速鐵路技術、產業和大規模路網建設與運營能力的同時,我國對高速磁浮技術的研發始終沒有中斷。
從”十五”到”十三五”,科技部通過國家科技計劃持續立項高強度支援高速磁浮科技創新,逐步形成了時速從80公里-600公里的全譜系磁浮交通系統技術和產業化能力,基於常導電磁懸浮機制的時速600公里高速磁浮系統則是持續20餘年的”中國結晶”。
從技術成熟性、體系完備性、系統安全可靠性、運營經濟性、環境友好性、綠色化程度、產業鏈完整性等方面綜合來看,時速600公里常導高速磁浮也是目前以及可預見的將來全球範圍內唯一可實現工程化商業應用的新型交通系統。
日本的低溫超導高速磁浮系統,由於其技術複雜性、系統的脆弱性、建設運營的高成本、產業配套的困難等諸多因素,目前舉步維艱;其他制式的磁浮系統都還分別處於概念論證、單元基礎技術研究、實驗室原理驗證和裝置級實驗等起步階段,都遠未形成完整的可技術化的系統方案。
距離滿足作為一種交通運輸系統應具備的起碼條件,既”安全有保障、經濟上合理(位移成本可接受)、系統技術經過驗證並且具有足夠高的成熟度”,還非常遙遠,需要經過實事求是、腳踏實地的長期持續和體系化創新不可。
對於600公里磁浮建設,各地呈現積極態勢
此前發佈的《交通強國建設綱要》和《國家綜合立體交通網建設規劃》都明確了發展時速600公里高速磁浮的任務和作為構建綜合立體交通網路的重要舉措。
除國家相關部門正在組織相關工作外,安徽、廣東、海南、成渝等地區都發佈了相對激進的高速磁浮建設規劃設想,有些省區已進入可研前論證階段。
然而,今年的7月底,上海市推出的綜合交通發展”十四五”規劃中提到,要積極審慎開展滬杭等磁懸浮項目規劃研究。
實際上,作為世界上首條真正意義的商業運營線,上海常導高速磁浮示範線已安全運營18年,其技術適用性、安全性、可靠性得到了充分的驗證,並積累了大量運用數據和運營經驗。
但由於缺乏全面規劃和與上海市及長三角地區其他交通方式的換乘接駁統籌安排,再加原計劃的滬杭高速磁浮線建設夭折,致使這條線成為一條”孤線”,客觀上成為上海市的財政負擔,不僅客流量很少,換乘也很不方便;當年的主導者把上海變成高速磁浮的技術基地、產業基地及向外輸出的基地的設想也失去可能性。
如今,華東地區高速鐵路網已然形成,高速磁浮也就失去了原有的價值。 這可能就是上海市持謹慎態度的原因。
時速600公里常導高速磁浮總體造價與時速350公里高速鐵路相當,但卻具有旅行速度居於高速鐵路和民航飛機之間的”速度優勢”,更是實現以軌道交通為骨幹的300公里範圍的通勤化交通、500公里範圍的同城化交通、1500公里範圍城際化交通、2500公里範圍走廊化交通、1000公里以上的高效快捷大容量貨物運輸的”2035願景”的不二選擇。
在「十五」-「十二五」創新成果基礎上,「十三五」期間,科技部通過重點專項部署了「磁浮交通系統關鍵技術」項目,經過3年多的努力,攻克了基於常導電磁懸浮的時速600公里高速磁浮關鍵核心技術,構建了完整的創新能力平臺、全系統國產化產業鏈和規模產業化配套能力體系,研製出具有自主智慧財產權的全系統、全功能、可規模產業化工程樣機, 完成了低速牽引運行和系統聯調。
時速600公里常導高速磁浮已具備工程化應用及產業化的基礎,亟需推進該技術高速線路驗證及優化。
高速磁浮宜循序漸進地積極推進
實際上,高速磁浮在高速輪軌的基礎上更進一步地壓縮了我們的時空概念。 對老百姓而言,在大範圍空間範圍內擇業、就業、生活、出行就具備了更大的靈活性和可選擇性了。
對我們這樣一個具有幅員遼闊、自然地理環境複雜多樣、區域間經濟發展極不平衡、人口和貨物流通範圍廣等特點的國家而言,高速磁浮必然成為促進廣域經濟社會發展一體化,平衡社會資源配置,便利人口異地化就業、居住和出行,成就國家層麵包括陸路、水運、航空等方式在內、速度覆蓋時速80-1000公里的全速度譜系綜合立體交通網的戰略性工具。
從短期看,時速600公里常導高速磁浮更是促進大灣區、長三角、京津冀、成渝等區域經濟社會一體化發展國家戰略儘快落地見效的”利器”。
與目前社會常議的「小時經濟圈」相比,由該系統形成的具有地理空間範圍意義的「範圍經濟圈」才對我們的社會經濟發展程度和速度具有橫向縱向可比意義。
7月底下線的高速磁浮是由中車青島四方股份公司領銜承擔的「十三五」國家重點研發計劃《先進軌道交通重點專項》旗艦專案成果。
高速磁浮交通是一個複雜的系統工程,應當遵循大型系統工程創新研發流程。
系統工程研發流程需要經歷「基礎理論研究」—”原理樣機研製”—”系統工程技術研究”—”工程樣機研製”—”線路試驗優化”—”示範工程考核”—”商業運行產業化”7個階段。
高速磁浮交通的研發流程也應遵循技術發展規律,循序漸進地進行。
常導電磁懸浮技術,我國已擁有全套自主智慧財產權的工程化方案,完成時速600公里全系統工程樣機研製,實現低速牽引運行和系統聯調,具備籌建高速試驗示範線並開展達速試驗的條件,亟需建成高速磁浮試驗線和示範運營線以推進該技術高速線路驗證及優化,完成該技術實現商業運用的”臨門一腳”。
基於系統工程創新研發流程原則和技術發展需求,建議在2021-2025年間,建設時速600公里速度級系統試驗示範線,並開展線路試驗和系統優化;在2026-2030年,建設運營示範工程,實現首條幹線的商業運營,開展適應性技術研究。
(作者 | 賈利民系北京交通大學教授、 “十三五”國家重點研發計劃先進軌道交通重點專項總體專家組組長,本報記者崔雪芹採訪整理)
本文轉自中國科學報