高速磁浮发展方向探讨

张伟增

济南轨道交通集团有限公司 山东济南 250014

时速600公里的高速磁浮试验样车已在青岛下线[1]，这标志着中国在高速磁浮交通技术领域的自主创新实现重大进展。中车磁浮试验技术已引入同济嘉定校区试验线，600公里时速的磁浮技术将走出实验室进行线下试验，高速磁浮将会引领新一轮的发展。

1 国内外高速磁浮的研究情况

1.1 日本超导磁浮技术研究

始于1962年，1972年完成首次磁悬浮走行试验。在车载低温技术和超导材料得以工程应用的条件下，选择了低温超导高速电动悬浮，正在开展工程化应用试验验证和载客体验运行，计划2027年开通中央新干线。日本先后建设两条高速磁浮试验线，分别为：宫崎试验线、山梨试验线[2]。

1.2 德国常导电磁悬浮系统研究

自1970年起，德国选择和坚持采用常导电磁悬浮系统（EMS）的技术路线，先后开发了系列化的Transrapid磁浮系统，并率先实现商业化运用和技术输出。位于埃姆斯兰的高速磁浮试验线（TVE）于1984年建成，该试验线总长31.5km，包括道岔、曲线、钢制轨道梁和混凝土轨道梁等多种工况的线路条件，TR06之后的所有磁浮系统均在试验线上进行研究和试验验证[3]。

常导电磁悬浮系统在德国通过了独立安全认证，基于TR08成熟技术平台的上海示范线自2003年投入试运行，至今已安全稳定运行了16年，为高速磁浮系统的商业化运营和检修维护积累了丰富的经验。

1.3 美国在高速磁浮系统领域研究

艾伦·马斯克于2013年提出了超级高铁计划，美国目前尚未建成工程化的高速磁浮试验线，迄今为止仅在临时搭建的试验线路上进行了几次试验，暂无最新进展[4]。

1.4 我国高速磁浮研究

我国高速磁浮的研究分为三种模式：高速常导磁浮、高温超导磁浮、永磁电动悬浮等。

高速常导磁浮最有代表性的是上海示范线，该线引进了TR08技术，完成上海线集成，2003年试运行，2006年商业运营，已安全运行16年，并对部分关键部件进行了开发研究；十一五期间，我国消化引进技术，对车体自主研发和车辆初步集成创新；十二五期间，我国开展了永磁+电磁混合悬浮技术应用研究，研制了原理样机，在1.5公里试验线进行了低速试验。通过系统研究，基本掌握高速磁浮关键技术，进行了部分核心部件的国产化研制和装车验证，具备了进一步提速和工程化应用的基础。

高温超导磁浮方面，开展了高温超导磁悬浮实验室阶段的机理研究，以液氮为冷却介质，应用高温超导体的钉扎效应原理实现悬浮导向。2012年建成我国首条高温超导磁悬浮环形试验线，2014年建成真空管道高温超导磁悬浮车试验平台[5]。

永磁电动悬浮方面，采用低温超导电动悬浮技术，正开展真空管道超高速磁浮关键技术研究。

2 高速磁浮技术优势

高速磁浮具有运行快捷、载客量大、可灵活编组（2-10节编组），快速起停、安全、准点、舒适、维护量少等特点，既适用于长途运行，也可用于快速交通。

2.1 运营速度高

运行速度可达500-600km/h，在1500公里左右平均旅行时间为3.5h，磁浮具有明显的速度优势，是目前旅行时间最短的大型客运交通工具。

2.2 系统运能大

单车定员可达110人，加减速能力强（最大1.3m/s²），可实现5-8分钟间隔高密度发车，8编组干线模式年最大运能约1亿人次、区域模式年最大运能约1.3亿人次。

2.3 运行安全可靠

采用抱轨运行，车辆无脱轨风险；驱动系统布置在地面，线路分段供电，在同一供电线段上只能一列车行驶，无碰撞风险；高精度、多冗余的故障导向安全设计，实现全自动控制和完善的防护功能，系统可靠性高。

2.4 节能环保性能优良

运行速度为500-550km/h，人均能耗6.7-8.4kW·h/100km，约为飞机的1/2，能耗低、零排放、无污染、噪声及辐射满足标准，环境友好。

2.5 选线适应性强

爬坡能力强，高速通过曲线半径小（550km/h速度运行时，通过最小曲线半径6500m，高铁最小曲线半径12000m），选线建设经济性好。

2.6 技术经济性好

无接触运行，磨耗小，维护量小，高级修周期长（磁浮10年/次，高铁3年/次），系统可用性高，具有全寿命周期的技术经济竞争力。

3 高速磁浮的运用场景

磁浮具有综合比较优势，作为现代高速轨道交通的一种补充，可以实现城市群内的快速通勤，城市群之间的同城化交通，以及东西部的战略走廊联络。

（1）适用于经济发达、体量大、一体化程度高的地区枢纽间，可以构建0.5-1小时经济圈，如京津雄、山东半岛、珠三角等。

（2）适用于经济互补，流通性强的核心城市间，可构建2-3小时经济圈，如京沪、成渝、广贵、济青烟等。

（3）适用于东西部带动效应强，均衡性发展，需求大的中心城市间，可构建5小时经济圈，如京兰、京成、沪昆等。

4 结语

高速磁浮运行速度为500-600km/h，可填补航空与高铁之间的旅行速度空白，对形成航空、磁浮、高铁、城际、城轨多网融合综合立体交通体系，解决“门到门”的快速出行，具有重要的意义。发展高速磁浮，有利于抢占技术制高点，提高我国在高速磁浮领域的国际市场竞争力。