當(dāng)前，我國(guó)城市軌道交通科研正在加速發(fā)展當(dāng)中，城市鐵路不僅為人們?nèi)粘３鲂刑峁┛焖俦憬莘绞剑€豐富了我們的科技人文娛樂(lè)生活。當(dāng)前我國(guó)科研領(lǐng)域頻頻爆出軌道交通領(lǐng)域最新研究成果：我國(guó)首條自主研發(fā)中低速磁懸浮線路長(zhǎng)沙項(xiàng)目正式啟動(dòng)，全球首例川“熊貓”空中懸掛式軌道列車(chē)掛線運(yùn)營(yíng)，14年首個(gè)真空管超高速磁懸浮列車(chē)原型測(cè)試已在西南交大實(shí)驗(yàn)室誕生、預(yù)計(jì)將于2017年建成真空管道試驗(yàn)線...雖然部分技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)階段，但相信用不了多久將會(huì)與大家見(jiàn)面。

　　相關(guān)專家認(rèn)為，速度是引領(lǐng)軌道交通技術(shù)的發(fā)展的核心動(dòng)力，下一代高速列車(chē)、高速磁懸浮軌道交通、真空管道軌道交通將成為未來(lái)軌道交通技術(shù)在高速方向重點(diǎn)發(fā)展的三個(gè)領(lǐng)域。

　　我國(guó)首例無(wú)人駕駛地鐵投入運(yùn)營(yíng)

　　根據(jù)日前報(bào)道，香港鐵路有限公司南港島線正式開(kāi)通，這并非一條普通的地鐵線，它是全國(guó)首條運(yùn)營(yíng)全自動(dòng)駕駛地鐵車(chē)輛的線路，而剩下的南港島線東段也將于12月28日正式啟用。

　　據(jù)了解，該線路地鐵車(chē)輛由中車(chē)長(zhǎng)客股份公司自主研發(fā)制造，打造的是一款GOA4(Grades of AutomaTIon 4)等級(jí)的全自動(dòng)無(wú)人駕駛地鐵車(chē)輛。

　　南港島線全線共10列車(chē)3，列車(chē)為3輛編組的不銹鋼A型地鐵車(chē)，其運(yùn)行最高時(shí)速可達(dá)到80公里。它最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，例如自動(dòng)喚醒、自動(dòng)運(yùn)營(yíng)、自動(dòng)故障診斷及自動(dòng)清洗功能等。而且車(chē)廂前后也沒(méi)有駕駛室，列車(chē)兩端是開(kāi)放式空間。

　　全球首列懸掛式軌道列車(chē)問(wèn)世

　　今年11月下旬，世界第一列以鋰電池動(dòng)力包為牽引動(dòng)力的空中懸掛式軌道列車(chē)”(以下簡(jiǎn)稱“空鐵”)在成都正式掛線。據(jù)了解，此次四川“熊貓”空鐵因其可愛(ài)憨厚的造型、新穎獨(dú)特的設(shè)計(jì)，自問(wèn)世之日起就引得了眾多群眾與網(wǎng)友們的熱情關(guān)注。

　　據(jù)悉，“新能源空鐵”由民營(yíng)企業(yè)四川中唐空鐵集團(tuán)有限公司全資，西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭，聯(lián)合中國(guó)中車(chē)、中國(guó)中鐵、攀枝花鋼鐵公司等7家大型國(guó)有企業(yè)協(xié)同研制。

　　位于成都雙流西南航空港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)生產(chǎn)園區(qū)的U型空鐵試驗(yàn)線，白色的單軌軌道梁全長(zhǎng)1400米，每隔約10米由一根離地5米高的樁基支撐。整條試驗(yàn)線由乘客車(chē)站、一條正線軌道、一條副線及列車(chē)、靜調(diào)庫(kù)等相關(guān)配套設(shè)備構(gòu)成，可以完全真實(shí)地模擬新能源空鐵在實(shí)際運(yùn)行中的直線、彎道、爬坡等性能，并通過(guò)10000公里的運(yùn)行測(cè)試，形成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。

　　新能源空鐵是一款我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型軌道交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用新能源、新材料、新設(shè)計(jì)、集成若干相關(guān)成熟技術(shù)建造。系統(tǒng)具有平穩(wěn)舒適安全性高、節(jié)能環(huán)保噪音低、占地少適應(yīng)性強(qiáng)、建設(shè)工期短難度小、景象美觀視野開(kāi)闊等優(yōu)點(diǎn)。

　　根據(jù)西南交大教授翟婉明介紹，新能源空鐵從圖紙畫(huà)下第一根線到出廠，只用了4個(gè)月10天，勘稱奇跡。據(jù)稱，該條試驗(yàn)線最高時(shí)速60公里，最大運(yùn)能可達(dá)每小時(shí)2萬(wàn)人次，每公里建設(shè)成本僅為地鐵的六分之一到八分之一，其各項(xiàng)建設(shè)指標(biāo)完全適應(yīng)商業(yè)運(yùn)營(yíng)要求。

　　國(guó)產(chǎn)首創(chuàng)真空管磁懸浮軌道車(chē)

　　現(xiàn)今，磁懸浮列車(chē)已經(jīng)在我國(guó)得到深入廣泛的應(yīng)用，目前，我國(guó)科研也正在大力發(fā)展磁懸浮列車(chē)技術(shù)。2003年上海浦東機(jī)場(chǎng)建成了世界首列正式商業(yè)化的高架磁懸浮列車(chē)，在當(dāng)時(shí)是世界上最快的商業(yè)線路，時(shí)速可達(dá)431公里，全程運(yùn)行僅需要短短的8分鐘。

　　然而工程師對(duì)于速度的追求是無(wú)止境的，2014年西南交通大學(xué)超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室正式對(duì)外公布全球首個(gè)真空管超高速磁懸浮列車(chē)原型測(cè)試平臺(tái)，高速懸浮列車(chē)運(yùn)行速度再次升級(jí)!

　　事實(shí)上，西南交大早在2013年3月便研制出了最初的高溫超導(dǎo)磁懸浮(HTS)測(cè)試環(huán)線，而最新的這個(gè)模型則加入了真空管道，成為世界上首個(gè)真空管道運(yùn)輸(ETT)系統(tǒng)。

　　根據(jù)研究人員的估算，未來(lái)真空管高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)的運(yùn)行速度最快可達(dá)近3000公里/時(shí)。因此這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠用于客運(yùn)，而且還能被用于軍用/商業(yè)航空器的發(fā)射技術(shù)。

　　我國(guó)首條中低速磁懸浮列車(chē) - 長(zhǎng)沙“追風(fēng)號(hào)”

　　2015年10月6日，長(zhǎng)沙磁懸浮列車(chē)項(xiàng)目正式試車(chē)，據(jù)悉，這是我國(guó)首條商用的磁懸浮列車(chē)，也是我國(guó)自主研發(fā)的首個(gè)中低速磁懸浮線路項(xiàng)目。長(zhǎng)沙磁懸浮列車(chē)路線全長(zhǎng)18.7公里，設(shè)計(jì)時(shí)速為120公里，全程約只需10分鐘車(chē)程。

　　據(jù)了解，長(zhǎng)沙磁浮工程長(zhǎng)沙磁浮工程西起長(zhǎng)沙高鐵南站，東至黃花機(jī)場(chǎng)，均為高架線。項(xiàng)目投資估算總額為41.95億元。全線初期設(shè)長(zhǎng)沙火車(chē)南站、榔梨站和黃花機(jī)場(chǎng)站。工程已于2015年上半年末正式開(kāi)工，2015年底實(shí)現(xiàn)通車(chē)，2016年上半年投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。列車(chē)采用3輛編組，車(chē)輛最高運(yùn)營(yíng)速度100公里/小時(shí)。

　　中低速磁浮交通技術(shù)是指依靠電磁力將列車(chē)懸浮，利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軌道交通技術(shù)，運(yùn)行時(shí)速為100～120公里。具有噪聲低、環(huán)保性能好(距線路10米處不高于64分貝)、線路適應(yīng)性強(qiáng)(正線轉(zhuǎn)彎半徑75米，爬坡能力70‰)、乘坐舒適、運(yùn)行安全可靠，建設(shè)、維護(hù)成本低、運(yùn)營(yíng)效益好等特點(diǎn)。適用于大中城市市內(nèi)、近距離城市間和旅游景區(qū)的交通連接。

　　另外根據(jù)最新消息稱，京瀘線時(shí)速600公里高速磁浮鐵路，將于2020年交付首臺(tái)樣車(chē)測(cè)試使用，并在山東建成一條高速磁浮試驗(yàn)鐵路。

　　看過(guò)了這么多我國(guó)的城市軌道交通取得的驚人的科研成果，相信再過(guò)幾年，高速磁懸浮列車(chē)、高速高空軌道列車(chē)、真空軌道列車(chē)將會(huì)給我們帶來(lái)對(duì)軌道交通顛覆性的促進(jìn)作用。既然聊到城市軌道交通，下面我們就來(lái)了解一下我國(guó)近年來(lái)在高速軌道交通科研上取得的科研進(jìn)展及相關(guān)軌道技術(shù)。

　　何為磁懸浮列車(chē)?

　　根據(jù)百度百科的解釋，磁懸浮列車(chē)是一種現(xiàn)代高科技軌道交通工具，它通過(guò)電磁力實(shí)現(xiàn)列車(chē)與軌道之間的無(wú)接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車(chē)運(yùn)行。

　　磁懸浮列車(chē)運(yùn)行時(shí)與軌道保持一定的間隙，因此運(yùn)行起來(lái)更安全、平穩(wěn)舒適、無(wú)噪聲，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。

　　磁懸浮列車(chē)的使用壽命可達(dá)35年，相比普通輪軌列車(chē)則僅僅只有20—25年。磁懸浮列車(chē)路軌的壽命是80年，普通路軌則只有60年。

　　磁懸浮列車(chē)的原理

　　磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮列車(chē)也有兩種相應(yīng)的形式

　　一種是利用磁鐵同性相斥原理而設(shè)計(jì)的電磁運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車(chē)，它利用車(chē)上超導(dǎo)電磁鐵形成的磁場(chǎng)與軌道上線圈形成的磁場(chǎng)之間所產(chǎn)生的相斥力，使車(chē)體懸浮運(yùn)行的鐵路;

　　另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設(shè)計(jì)的電動(dòng)力運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車(chē)，它是在車(chē)體底部及兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵，在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導(dǎo)軌間保持10—15毫米的間隙，并使導(dǎo)軌鋼板的排斥力與車(chē)輛的重力平衡，從而使車(chē)體懸浮于車(chē)道的導(dǎo)軌面上運(yùn)行。

　　上述兩種磁懸浮的方式，也可以稱之為常導(dǎo)磁吸式(EMS)和 超導(dǎo)磁斥式。

　　其次，磁懸浮列車(chē)的高速前進(jìn)也是利用電磁體間的磁力完成的。 簡(jiǎn)單的講就是，在位于軌道兩側(cè)的線圈里流動(dòng)的交流電，能將線圈變?yōu)殡姶盆F。由于它與列車(chē)上的超導(dǎo)電磁體的相互作用，就使列車(chē)開(kāi)動(dòng)起來(lái)。列車(chē)前進(jìn)是因?yàn)榱熊?chē)頭部的電磁體(N極)被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體(S極)所吸引，并且同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體(N極)所排斥。當(dāng)列車(chē)前進(jìn)時(shí)，在線圈里流動(dòng)的電流流向就反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)了。其結(jié)果就是原來(lái)那個(gè)S極線圈，現(xiàn)在變?yōu)镹極線圈了，反之亦然。這樣，列車(chē)由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。根據(jù)車(chē)速，通過(guò)電能轉(zhuǎn)換器調(diào)整在線圈里流動(dòng)的交流電的頻率和電壓。

　　中低速磁懸浮是什么，有什么優(yōu)點(diǎn)?

　　顧名思義，中低速磁懸浮速度將低于高速磁懸浮列車(chē)運(yùn)行速度，一般認(rèn)為，中低速磁懸浮只適用于城市近距離交通用途，并且時(shí)速不超過(guò)約一兩百公里。

　　相比高速磁懸浮列車(chē)，中低速磁懸浮具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　首先，能耗更低。以長(zhǎng)沙磁浮運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為例，其噸公里綜合能耗為1.9度電，比同等長(zhǎng)度的城軌耗電低0.2度。在企業(yè)的試驗(yàn)線上，中低速磁浮的能耗比城軌高20%。但投入運(yùn)營(yíng)才發(fā)現(xiàn)，運(yùn)距變長(zhǎng)后，磁浮能耗反而降低。

　　其次是噪音更小。地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲一般達(dá)80分貝，而磁浮列車(chē)約為60分貝，比普通人打電話的聲音還小。如果列車(chē)采用的國(guó)產(chǎn)電機(jī)、空調(diào)能進(jìn)一步優(yōu)化，噪音還可更低。

　　再次是工期更短，造價(jià)更低。修相同距離磁浮線的工期，不足地鐵的一半。

　　另外，在輻射安全問(wèn)題上，磁浮列車(chē)車(chē)輛內(nèi)電磁輻射的安全限值和地鐵同一標(biāo)準(zhǔn)。

　　真空管道軌道技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　從2013年開(kāi)始，有著對(duì)軌道速度狂熱執(zhí)著追求的科技達(dá)人馬斯克對(duì)于“真空運(yùn)輸”概念，首次提出“超級(jí)高鐵”的理念。而根據(jù)他的預(yù)想，超級(jí)高鐵時(shí)速將達(dá)到1200公里，接近音速。這一速度將比現(xiàn)在最快的子彈頭列車(chē)快兩三倍，比飛機(jī)的速度快兩倍。超級(jí)高鐵正是真空管道軌道的概念現(xiàn)實(shí)化的載體。

　　超級(jí)高鐵在真空管道中運(yùn)行，車(chē)廂像一個(gè)膠囊。每一個(gè)膠囊被放置于管道中，像炮彈一樣被發(fā)射至目的地。膠囊處于幾乎沒(méi)有摩擦力的環(huán)境中，無(wú)間斷地行駛。

　　據(jù)悉，超級(jí)高鐵將采用自供電設(shè)計(jì)，通過(guò)在管道上部鋪設(shè)太陽(yáng)能面板，產(chǎn)生足夠的電能維持運(yùn)行。真空管道運(yùn)輸達(dá)到超高速度乘客也絲毫不會(huì)感受到任何加速度，比火車(chē)和飛機(jī)也更安全、更便宜、更安靜。

　　在真空管道軌道的設(shè)計(jì)原型中，其技術(shù)原理是在地面或地下建一個(gè)密閉管道，用真空泵將管道抽成真空或部分真空。在這樣的環(huán)境中運(yùn)行的車(chē)輛，行車(chē)阻力會(huì)大大減小，從而有效地降低能耗，同時(shí)氣動(dòng)噪聲也可以大大降低。

　　國(guó)內(nèi)最早的超級(jí)地鐵研究專家已表明，經(jīng)過(guò)技術(shù)的不斷改進(jìn)，超級(jí)高鐵未來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)速6500公里在技術(shù)上基本上不存在任何問(wèn)題，但關(guān)鍵問(wèn)題是真空管道軌道路程長(zhǎng)，而且全程都需要抽氣以適應(yīng)真空運(yùn)輸環(huán)境，整體造價(jià)數(shù)額驚人，甚至比地鐵建設(shè)成本還高出好幾倍。