卢春房院士:高速磁悬浮复杂环境及工况系统理论尚需进一步完善
2024年01月22日 13:57
来源: 中国经营网
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  对于时速600公里高速磁悬浮复杂环境及工况的系统优化理论、方法和检验体系尚需进一步发展完善。中国工程院院士、原中国铁路总公司副总经理卢春房近日在《前瞻科技》上发表文章,对当前中国高速磁悬浮技术研究和发展方向进行了分析。

  就高速磁悬浮发展路线,卢春房称,作为目前地面最高速度的运载工具,高速磁浮交通系统设计基本目标,是在所有运行场景和工况下实现系统的稳定性、列车运行平稳性和环境相容性。立足于中国已有技术基础、产业配套条件和运维经验,优先选定“常导电磁悬浮+长定子直线同步电机”为中国高速磁浮交通系统的制式,并基于现实条件开展系统集成试验和优化迭代。

  在关键科学问题方面,卢春房指出,国内已经按照时速600公里的运行要求,设计并研制了车辆、牵引供电及运行控制系统设备,但对于复杂环境及工况的系统优化理论、方法和检验体系尚需进一步发展完善。

  卢春芳建议,高速磁悬浮系统需要在高速运行集成试验验证的同时,开展面向系统运行稳定性、平稳性、环境相容性和经济适用性的设计理论、方法等研究。其中包括以下3个重点研究方向:高速磁浮车辆与轨道之间可控电磁力作用机理与失稳机制;保障车辆平稳运行的悬浮导向控制、高能效牵引供电系统配置与控制;大气、周边设施及地质环境作用机理与控制、试验验证方案。

  目前中国高铁技术处于世界领先水平,要保持这一地位,没有新的技术、新的发明是不可能的。文章认为,当前中国高速磁浮系统重点是面向系统运行稳定性、平稳性、环境相容性和经济适用性的研究,这其中又包括设计理论、方法研究,特别是悬浮、导向与牵引电磁力系统可适应的列车正向设计理论、方法和检验体系研究。

  磁悬浮技术是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。根据技术原理不同,磁悬浮可以分为永磁悬浮、常导电磁悬浮、电动悬浮、钉扎磁浮(即高温超导磁浮),电动磁浮又包括低温超导电动悬浮和永磁电动悬浮。

  中车青岛四方机车车辆股份有限公司(以下简称“中车四方”)以常导电磁悬浮技术为基础,于2016年6月启动时速600公里磁浮项目研发,2019年5月样车下线,2020年6月在上海同济大学试验线上试跑,试车时速未超过50公里,2021年1月开始联调联试。中车四方方面称,这是世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统,标志着中国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。

  不过,中车四方时速600公里高速磁浮交通系统下线后,因试验线项目建设缓慢,该车达速实验计划不断延后。中国四方曾计划2022年完成对该样车的高速考核,目前这个时间表已经延后至2025年前(详见中国经营网2021年9月30日报道《中车丁叁叁:600公里磁浮系统常导技术最成熟希望尽快达速实验》)。

  2023年6月,中车四方副总工程师丁叁叁在2023世界交通运输大会——真空管道磁浮交通国际学术论坛上表示,时速600公里高速磁浮交通系统目前已经完成了半实物仿真系统,模拟效果非常好,目前正在做核心零部件在上海高速磁浮线(以下简称“上海磁浮线”)的试验(详见中国经营网2023年6月16日报道《时速600公里磁浮正在上海磁浮线试验达速试验线建设迫在眉睫》)。

  不过上海磁浮线仍无法满足时速600公里高速磁浮交通系统的达速试验要求。丁叁叁说,对于时速600公里高速磁浮交通系统的成功应用,目前已经可以看见曙光,当前迫切需要社会和国家对达速试验线的建设下决心,这个工作非常迫切。

  西南交通大学以高温超导磁悬浮技术为依托,2021年1月工程化样车及试验线在成都启用,样车设计时速620公里;中车长春轨道客车股份有限公司也以高温超导技术研制高速磁浮系统,该系统于2021年12月实现了动态调试,2022年9月实现了50公里达速悬浮试验,2023年3月试验系统完成稳定悬浮运行。

  此外,中国航天科工集团公司以超导磁悬浮技术真空管道技术开展“高速飞行列车”的研究论证,利用超导磁悬浮技术和真空管道,致力于实现超音速的“近地飞行”。

  在轨道交通领域,时速200公里以下划为中低速范畴;时速200公里到600公里之间称作高速;时速600公里以上即为超高速。其中在中低速领域,列车一直以轮轨方式为绝对主力,超高速领域是磁悬浮空间,这在业界已形成基本共识。时速200~600公里之间,属于轮轨还是磁悬浮,各方一直争议不断。

  2019年6月,卢春房在世界交通运输大会上接受《中国经营报》记者采访时表示,轮轨运行到时速400公里左右,由于受到轮轨关系、弓网关系以及空气动力学各方面制约,再向前提速将会比较困难,而磁悬浮列车的速度目标值则能够向时速600公里左右发展。

  国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项总体专家组组长、北京交通大学教授贾利民表示,轮轨跑到时速400公里以上,从技术上讲可行,但从经济上讲不划算,而且轮轨时速超过400公里之后,对环境的友好性会大打折扣。

  不过,在时速600公里范围内,磁悬浮技术是不是主力,也有不同意见。两院院士、中国机车车辆动力学权威专家沈志云认为,时速200到600公里之间是轮轨天下,任何磁浮技术都不足以与轮轨相比。

  他对《中国经营报》记者举例称,中国当前运营的时速350公里高铁列车,试验车要在线路上跑到接近500公里/小时,台架试验再提速至600公里/小时。中国高铁安全冗余较高,最高运营时速可达400公里的CR400型复兴号一直以时速350公里运营。“未来,我们的轮轨列车时速达到450公里及以上是完全可能的。轮轨方式与现有高铁网兼容的特点,是任何磁浮列车都不具备的。”他说。

  就更高速铁路,2021年1月中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)提出“CR450科技创新工程”,研发更安全、更环保、更节能、更智能的复兴号新产品。2023年6月,CR450试验列车在湄洲湾跨海大桥以单列时速453公里、相对交会时速891公里运行成功进行了验证试验(详见中国经营网2023年7月1日报道《CR450动车组跑出时速453公里新纪录研制取得阶段性成果》)。

  2024年国铁集团将完成CR450科技创新工程样车制造并开展型式试验。需要指出的是,国铁集团“CR450科技创新工程”中的动车组仍采用轮轨技术。

  中共中央、国务院2021年2月24日印发《国家综合立体交通网规划纲要》(以下简称“《纲要》”),《纲要》除对传统高速铁路中长期规划发展提出要求外,首次在国家层面对非轮轨技术轨道交通应用做出规划。《纲要》提出,研究推进超大城市间高速磁悬浮通道布局和试验线路建设。不过《纲要》没有就高速磁悬浮通道具体建设时间、地点给出明确要求。

(文章来源:中国经营网)

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