高溫超導電動懸浮技術如何改變未來出行？|天天熱頭條

如果說從北京到上海

(資料圖片)

1200公里坐火車兩小時就能到達

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(xiàn)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(nèi)首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統(tǒng)，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(xiàn)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(qū)，此時被加速至時速50公里，進入懸浮區(qū)后車輛支撐輪脫離走行面，成功進入電動懸浮階段，持續(xù)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？

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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(xiàn)象，很多物質要在零下250℃以下才能實現(xiàn)超導。而能夠在液氮的溫度，也就是在零下196℃以上實現(xiàn)超導狀態(tài)，就算是高溫超導了。因此，高溫超導電動磁懸浮系統(tǒng)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(tǒng)？

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(chǎn)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(xiàn)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(yōu)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(tài)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(nèi)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)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(fā)展，而且能夠推動電力電子、通信、基建等上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。此外，時速可達600公里以上的運行，也將優(yōu)化交通運行。

中車長客磁浮研究所系統(tǒng)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(jīng)濟發(fā)達、人口稠密的地區(qū)，比如說京津冀、長三角、珠三角、成渝等等這些地區(qū)，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(qū)域經(jīng)濟發(fā)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(nèi)，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(xiàn)象實現(xiàn)的，是被動自穩(wěn)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(tǒng)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(nèi)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(qū)域，并且能夠可靠制動、平穩(wěn)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(tǒng)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(fā)生故障或者發(fā)生損傷，里面的電流也是在幾個小時之內(nèi)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(tài)不會發(fā)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(tǒng)，涉及的關鍵技術非常之多。按照技術體系，可以分為系統(tǒng)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(tǒng)，成功完成了首次懸浮運行，這當中都實現(xiàn)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(jīng)過幾年的時間，國內(nèi)的企業(yè)、高校、科研院所在各系統(tǒng)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(tǒng)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(nèi)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(lián)合研發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(jīng)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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