高速磁浮交通技术进展与应用前景

摘要：高速磁浮 交通 技术是利用电磁 理论 ，采用直线电机牵引和列车自动控制等高 科技 技术，具有高速、安全、环保等特点，在中长距离城际客运交通领域具有比较优势，有一定的前景。本文简要地阐述磁浮的理论基础、技术进展和 应用 前景，并针对沪杭磁浮项目提出了建设性意见：要开拓创新，进一步消化吸收上海示范线的磁浮关键技术；通过技术谈判和交流合作，力争掌握核心技术，同时坚定不移走机电设备国产化道路，降低工程造价，提高市场竞争力。在 目前 沪杭磁浮工程可行性阶段，一定要进行多方案比选（高速轮轨与高速磁浮系统），并开展相应的专题 研究 ，广泛征求意见和建议，采取多元化投资策略，充分利用中央、省市地方资源，创新体制机制，举全 社会 力量，大力推进磁浮项目的进程。

前言1 理论基础 从基础理论科学走向实践应用，同样经历了艰辛的探索，而且与当时的社会 经济 条件和科学进步水平密切相关。1922年，德国科学家赫尔曼.肯佩尔（Hermann Kemper）发明了电磁浮铁路原理，并于1934年8月获得了世界上第一项磁浮技术专利。

磁浮技术从悬浮方式上可以分为电磁磁浮（EMS）和电动磁浮（EDS）两大类[1]。

电磁磁浮技术是一种常导下的吸引式磁浮系统，即对车载的、置于导轨下方的悬浮电磁铁通电励磁而产生电场，磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引，将列车向上吸起悬浮于轨道上，磁铁与铁磁轨道之间的悬浮间隙一般为8-12mm。列车通过控制悬浮磁铁的励磁电流来保证稳定的悬浮间隙，通过直线电机来牵引列车走行。电磁式磁浮列车以德国TRANSRAPID（简称TR）型和日本的HSST型为代表，结构原理见图1。

电动磁浮技术是一种超导下排斥式电动磁浮系统，即当列车运动时，车载磁体（一般为低温超导线圈或永久磁铁）的运动磁场，在安装与线路上的悬浮线圈中产生感应电流，两者相互作用，产生一个向上的磁力将列车悬浮于路面一定高度（一般为100-150mm）。通过直线电机来牵引列车走行。与电磁式相比，电动式悬浮系统在静止条件下不能悬浮，必须达到一定速度（约150km/h）后才能悬浮。由于间隙大，一般无须主动控制。电动式磁浮列车以日本MLX型超导列车为代表。

2 磁浮技术进展 1962年，日本开始磁浮交通技术的研发工作。1972年研制了低温超导电动列车ML100型，时速60km/h。随后，研制了ML500型（1979年，517 km/h），MLU001型（1980），MLX0

1、MLX02型（1997），最高速度分别达到546和457km/h。2003年12月，ML型列车在山梨试验线（18.4km），创造了581km/h的世界记录！ 世界上其他国家在20世纪60年代开始研究高科技的磁浮交通技术，如前苏联、美国、加拿大、法国、韩国、瑞士等。前苏联80年代研制了18吨的样车；美国看好德国磁浮技术，还研制磁浮飞机，但是他们都处于实验阶段。 据报道，成都飞机公司还研制了高速磁浮列车，时速高达500公里、拥有完全自主知识产权的中国第一辆高速磁浮列车，预计将于今年7月在上海试验线上进行首次试运行。2005年9月29日，备受各界关注的国家“863计划”高新技术项目--CM1“海豚”高速磁浮车辆组件在成飞公司正式开铆生产。此次研制的车辆设计时速为500公里，预计载客90人，主要由车体结构、悬浮导向制动控制、电网、诊断控制、定位测速、磁铁、气路、空调、车辆照明、逃生系统等集合而成。由于其与轨道无接触高速运行，又被业内人士称之为“零高度飞行器”。 3 磁浮技术特点

3.1 驱动原理特殊

利用电磁铁同性相斥、异性相吸的原理，让列车悬浮在轨道上，并用直性电机产生的电磁力实现推进牵引。而轮轨系统，利用导轨支撑钢轮，电力驱动靠轮轨之间的粘滞摩擦力推进。

3.2 高速

由于磁浮列车没有机械阻力，只有在高速时产生空气阻力，最高速度达到500km/h（上海磁浮商业运行速度430km/h），具有“陆上飞行器”之美称；而高速轮轨一般在330km/h，因为速度极限以后，速度与粘滞力成反比。

3.3 安全、可靠、舒适

由于采用当代先进的信号技术和列车自动控制系统，并吸取了轮轨系统的先进理念，上海磁浮运行3年来，累计行程超过250万公里，运送乘客650万人次，并经历了风霜雨雪等恶劣气候的考验，今年4月通过了国家验收。由于启动和制动加速度、座位设计合理，振动小、运行时间短，乘客舒适度高。

3.4 占地少

磁浮线一般采用高架和全隔离形式，磁浮限界宽度小于轮轨系统，因此占地远远少于高速公路，也比高速轮轨系统占地少，符合构建节约型 社会 的要求。

3.5 转弯半径小，爬坡能力强

由于磁浮列车与轨道无接触、无磨损的支撑和导向，无接触的牵引和制动特性，线路转弯半径小，而爬坡能力大。如速度在300km/h的同等条件下，轮轨系统最小转弯半径4000-5000m，而磁浮系统1590m；爬坡能力轮轨系统最大4%，而磁浮10%。

3.6 环境友好

由于采用电力（二次能源）驱动，不会产生废气和废水等污染；能耗低，由于磁浮系统特有的驱动和支撑原理，据 研究 报道，在同等速度下，TR磁浮列车单位能耗低于德国ICE高速轮轨列车。噪声小，在300km/h条件下， 轮轨91 分贝，而磁浮83 分贝。由于车/轨道之间间隙小（约10mm），磁力线处于闭合状态，磁场泄漏量小。地球磁辐射强度为50 微特，彩电500，而磁浮为100。

3.7 造价高3.8 运量大4 应用前景

目前 世界上有三条磁浮线投入运营：上海浦东磁浮示范线（30公里，高速，2002年通车）、日本名古屋丘陵线（8.9公里，中低速，2005年通车）和英国伯明翰线（600米，中低速，1984-1996年）。5 结论与建议

5.1磁浮 交通 技术是人类 科学 史一项重大发明，其运行原理完全有别于传统的轮轨系统。

目前世界上掌握磁浮核心技术的国家是德国和日本，我国上海磁浮是世界上第一条商业应用的示范线，具有后发技术优势和划 时代 的意义。

磁浮交通技术有电磁式（EMS）和电动式（EDS）悬浮两种类型，又可以分常导高速磁浮（如德国TR08型， 约500km/h）和低温（4K）超导或永磁低速磁浮（如日本HSST型，约100km/h）。

5.2磁浮交通技术具有速度快、运能大、占地少、安全、节能、环保、噪声小、爬破能力强等特点，但是投资大、商业应用不够成熟等缺点。

5.3应用前景广阔，但是有一定风险。5.4中国磁浮项目必须坚持技术创新，确保安全可靠。

中国已经有50多年的磁浮研发历史 ，又通过引进消化，建成了上海磁浮示范线（30公里），成为世界上拥有16项专利的磁浮技术的大国之一。沪杭磁浮项目已经立项，将极大地促进磁浮技术在中国生根、开花和结果，走上引进-消化-吸收-创新-应用-技术输出的良性轨道。同时，丰富城际高速客运专线的交通模式，提高运输水平，惠及大众出行，创建同城效应，提高区域综合竞争力。

因此，要开拓创新，进一步消化吸收上海示范线的磁浮关键技术；通过谈判和技术合作，力争掌握核心技术，同时坚定不移走机电设备国产化道路，降低工程造价，提高市场竞争力。在沪杭磁浮工程可行性阶段，一定要进行多方案比选（高速轮轨与高速磁浮系统），并开展相应的专题研究，广泛征求铁道部、上海市、浙江省及杭州市、嘉兴市的意见和建议，采取多元化投资策略，充分利用中央、省市地方资源，创新体制机制，举全社会力量，大力推进磁浮项目的进程。

参考 文献

[2] 刘华清等译，德国磁悬浮列车， 电子 科技 大学出版社，1995

[3] 孙章等，高速铁路与磁浮技术的 发展 历程及展望，《科学》，2006

（3）

[4] WeckerlEin, G.J Transrapid: high-tech for “flying on the ground”, The 3rd annual China urban rail summit 2005, P173-179

[5] 章云泉，德国轨道交通考察报告，2001，12