绿色引擎:中低速磁悬浮

 作者:阮晓东    91



     磁悬浮列车是轨道交通中的“异类”。之所以这么说,是因为磁悬浮列车虽然有轨道进行方向的导引,然而其动力来源却与轮轨式列车有显著的区别。磁悬浮列车可分为高速磁悬浮列车和中低速磁悬浮列车两种,前者的最高时速可达到 500公里以上,其速度介于干线飞机与高速轮轨列车之间;后者时速在 100至 120公里之间,一般适用于城市内、近距离城市间及旅游景区的交通连接。


  最近几个月来,关于磁悬浮列车的新闻一个接一个,让人们又将注意力集中到这种能够“凌空飞驰”的列车上。特别是中低速磁悬浮列车,给人的感觉是飞速向大家的生活中驶来。


  成为关注点


  2013年 2月,北京市宣布首条中低速磁悬浮交通线路 S1线前期涉及的 12个村庄拆迁工作及环境影响、安全运营等方面的评估工作均已完成,只待审批完成即可开工。而按照国务院的意见,S1线作为中低速磁悬浮交通示范线,将实现门头沟区与长安街的一脉贯通,并可极大地促进门头沟经济的发展。


  在今年 4月 1日,中国工程院中低速磁悬浮交通技术与产业发展战略研究启动会在西南交通大学举行。在钱清泉院士主持下,与会专家集中研讨了中低速磁悬浮交通技术与产业发展战略,包括中低速磁悬浮交通和国家交通、能源、环境和城市发展协同,中低速磁悬浮交通技术与系统发展战略,中低速磁悬浮交通新兴产业发展战略等。


  而后,在今年 6月上海举办的 2013中国国际轨道交通展览会上中国南车展出的商用中低速磁悬浮列车首先成为众多城市关注的焦点;7月,深圳轨道交通 8号线拟采用中低速磁悬浮列车的消息又受到高度关注,深圳的居民纷纷对中低速磁悬浮列车是 否有磁污染、噪音大不大、造价大不大等问题对相关部门进行了询问。据了解,8号线一旦通过工程可行性研究报告,将成全国最长的中低速磁悬浮列车专线。此外,张家界 50公里长的中低速磁悬浮运营线也在积极推进,而济南、青岛、洛阳等城市已将建设中低速磁悬浮线路列入“十二五”规划。


  那么,为什么低速磁悬浮交通技术在最近引起这么多的注意呢?


  绿色和安全


  目前,世界上很多国家的城市轨道交通已进入快速发展时期,而中低速磁悬浮交通发展则具有独特的市场机遇,这一点实际上被日本最先证实。2005年,日本建成世界上惟一的中低速磁悬浮列车运营线——爱知线。爱知线在日本东部丘陵地区运行,这条线路自商业运营以来,至今已经安全运行了 8年。而正是日本成功的工程应用,也促使中国、美国、韩国等国家都在努力研发中低速磁悬浮列车,开展城市磁悬浮轨道交通规划。


  专家介绍说,中国磁悬浮交通已经有了近 30多年理论研究,差的只是工程实践。为了缩短与世界发达国家的差距,自 2001年开始,北京市科委先后 4次立项持续支持中低速磁悬浮交通系统的产业化。2010年 3月,《中低速磁悬浮交通技术及工程化应用研究》课题研究报告结题,标志着中国成为世界上第二个掌握中低速磁悬浮列车技术的国家。当时,中低速磁悬浮列车技术只有中国和日本掌握,美国和韩国还在研发中,而该项目主持单位北京控股磁悬浮技术发展有限公司为首的工程化体系则掌握了中低速磁悬浮列车核心技术和系统集成技术。


  据了解,中低速磁悬浮列车与传统的轮轨交通车辆有很大的差别,它取消了车轮、齿轮传动等机械结构,也没有旋转电机和传统的转向架结构、而是采用磁力使车辆悬浮于轨道上。由于其技术体系与原有的轮轨交通有了显著的不同,特别是磁悬浮列车投入商业运营后要保证大编组、高密度运营条件下磁悬浮运输系统的安全性和可靠性,这就要求其具备高度的安全保障。其实在高速磁悬浮列车的运行中,目前已经有 2006年 8月份的上海磁悬浮火灾事故和 2006年 9月份的德国萨克森州埃小镇拉滕发生的磁悬浮试验线列车与服务机车相撞事故的案例,那么中低速磁悬浮列车的安全性能如何呢?


  业内专家介绍说,中低速磁悬浮交通相对于轮轨交通和高速磁悬浮交通都安全得多。这主要得益于其特殊的机械特性。首先,中低速磁悬浮列车是悬浮“抱”在轨道上运行,列车和路基一体化,所以不存在脱轨问题,在运行中也不会发生颠覆事故,加之采用冗余结构等措施,可确保其更安全可靠。其次,磁悬浮交通线一般采用高架系统,而高架交通有利于各种救援力量进行救援。磁悬浮列车每节车都安装了四个液压支撑轮,一旦列车停电,列车就会由四个液压轮支撑着落在轨道上,列车可以被前来救援的列车推走或拉走。此外,列车追尾的安全风险防范控制更可靠。磁悬浮列车在原有信号系统故障导向安全的保障下,可以再增加新的防撞自动控制系统,多一层防撞安全保护。最后,施工也很安全。中低速磁悬浮系统建设过程的安全施工比轮轨系统容易控制,而且建设周期短,也减少了出现施工安全问题的概率。


  而正如深圳轨道交通 8号线规划论证过程中居民所担心的那样,中低速磁悬浮交通在电磁干扰、运行噪音和造价等方面有什么特征呢?


  国家 863磁悬浮重大专项专家组副组长、北京控股磁悬浮交通研究中心总设计师常文森表示,中低速磁悬浮列车的研究和制造,涉及自动控制、电力电子技术、直线推进技术、机械设计制造、故障监测与诊断等众多学科,技术十分复杂,是一个庞大的系统工程,也是一个绿色环保的工程技术体系。常文森介绍说,中低速磁悬浮列车噪声和振动都很小,它的噪音只有 60多分贝,不影响周围百姓的生活。而在磁辐射方面,磁悬浮列车使用直流电电力牵引,所以无空气污染及电磁干扰,国家规定工业环境磁辐射小于500,离磁悬浮列车 3米测试,磁辐射为0.38,磁悬浮列车地板为6.1,小于电视、通讯工具磁辐射。


  而在成本方面,中低速磁悬浮交通也显示出特有的优势,中低速磁悬浮列车的综合工程造价远低于高速磁悬浮列车,其中,中低速磁悬浮每公里


  2.3~2.8亿元,轻轨每公里 2.5~4.1亿元,这主要是由于磁悬浮列车爬坡能力强,可以爬 7%的大坡。利用上述特性,中低速磁悬浮交通建设可以避开需要拆迁的建筑物,还可以降低引桥造价,大大减少线路土石方工程量,减少投资。


  此外,在长期使用的人工费、设备设施的维护费用和耗能方面其使用成本相对轮轨均降低。而中低速磁悬浮列车的绿色性能还体现在磁悬浮系统本身零部件的寿命没有因为振动而损害,整个系统寿命周期延长,成本摊销时间相对延长,当期应摊销成本减少。如日本名古屋线 2005年 3月运营以来,到目前列车和轨道没有进行过机械维修,只有个别小电器插件更换过。正因为如此,中低速磁悬浮交通技术可以成倍地节省建设和运营成本,比如深圳地铁 8号线规划线路总长 26.4公里,拟采用的磁悬浮制式的造价大约 90亿人民币,比地铁列车每公里节省 3亿元的成本。


阮晓东
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