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【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 符潔文】

近日，大洋彼岸接連傳出的幾個(gè)大型軌交基建項(xiàng)目的消息，令人唏噓。

一是深陷“爛尾”困局的加州高鐵項(xiàng)目，總統(tǒng)特朗普手起刀落，砍掉了對(duì)該項(xiàng)目約40億美元的聯(lián)邦撥款，這條修了17年耗資160億美元、但只修了一小段的鐵路更加前途未卜。二是美國(guó)交通部正式撤銷用于華盛頓至巴爾的摩磁懸浮列車項(xiàng)目的2600萬美元聯(lián)邦撥款，這個(gè)預(yù)計(jì)耗資200億美元的磁懸浮項(xiàng)目被徹底叫停；該線路約43公里，原計(jì)劃實(shí)現(xiàn)時(shí)速500公里以上，兩地路程僅需15分鐘，自2021年以來該項(xiàng)目的環(huán)評(píng)工作一直處于暫停狀態(tài)。

美國(guó)華盛頓特區(qū)至巴爾的摩磁懸浮線路

看到這些消息，筆者不禁回想起7月初在北京參加第十二屆世界高速鐵路大會(huì)時(shí)的所見所聞所感。除了了解全球軌道交通行業(yè)的最新趨勢(shì)之外，還見證了一批代表中國(guó)鐵路裝備發(fā)展前沿的實(shí)車集體亮相。

與美國(guó)相比，且不說高鐵這種深刻融入中國(guó)老百姓日常生活的交通工具，中國(guó)在磁懸浮技術(shù)方面也飛速發(fā)展，并不斷取得新突破。比如，這次世界高鐵大會(huì)上，由中國(guó)自主研發(fā)的時(shí)速600公里超導(dǎo)電動(dòng)高速磁浮列車在鐵路技術(shù)裝備展覽會(huì)上首次亮相，備受矚目。

實(shí)車展示現(xiàn)場(chǎng)

作為我國(guó)高速磁浮列車家族的最新成員，憑借其犀利的外形設(shè)計(jì)與可觀的目標(biāo)速度，迅速成為關(guān)注焦點(diǎn)。這輛“超級(jí)列車”有哪些技術(shù)亮點(diǎn)？我們距離“3小時(shí)京滬行”還有多遠(yuǎn)？

時(shí)速600公里超導(dǎo)高速磁懸浮列車作者供圖

一、磁浮原理

目前，高速磁浮列車的技術(shù)路線主要有常導(dǎo)磁浮與超導(dǎo)磁浮兩類。前者以德國(guó)TR系列高速磁浮列車、上海磁浮列車示范運(yùn)營(yíng)線的SMT列車、中車四方自主研發(fā)的CF600高速磁浮列車為代表。

德國(guó)TR系列高速磁浮列車

上海磁浮列車示范運(yùn)營(yíng)線列車

中車四方自主研發(fā)的CF600高速磁浮列車

后者以日本的MLX-01型、L0系高速磁浮列車、西南交通大學(xué)高溫超導(dǎo)磁懸浮工程化樣車為代表。

2003年創(chuàng)造最高時(shí)速581公里紀(jì)錄的高速磁浮列車MLX01-2

2015年創(chuàng)造最高時(shí)速603公里記錄的高速磁浮列車L0

西南交通大學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)速620公里的高溫超導(dǎo)磁懸浮工程化樣車

無論何種技術(shù)路線，都需要實(shí)現(xiàn)列車的懸浮、導(dǎo)向、牽引功能，使列車“浮起來”“跑起來”?？梢越Y(jié)合原理示意圖，簡(jiǎn)單了解中車長(zhǎng)客這款高溫超導(dǎo)磁浮列車的基本原理：

超導(dǎo)電動(dòng)磁浮原理示意圖

超導(dǎo)電動(dòng)磁浮懸浮架結(jié)構(gòu)圖（以日本MLX-01型為例）

1.產(chǎn)生磁場(chǎng)的超導(dǎo)線圈：電動(dòng)磁浮技術(shù)的核心原理是楞次定律，車載磁體與軌道上的線圈之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生磁通量變化，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流和力的作用，實(shí)現(xiàn)列車的運(yùn)行。因此，車載磁體是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)懸浮技術(shù)的關(guān)鍵要點(diǎn)。

作為車輛磁場(chǎng)的來源，與常導(dǎo)電磁鐵線圈不同，超導(dǎo)線圈勵(lì)磁后，由于線圈內(nèi)部電阻為0，電流在閉合線圈內(nèi)不產(chǎn)生損耗，因此能夠產(chǎn)生穩(wěn)定、持久的強(qiáng)磁場(chǎng)。然而，超導(dǎo)線圈必須工作于相對(duì)低溫環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線圈的穩(wěn)定工作，車內(nèi)需配備低溫制冷與恒溫設(shè)備。早期的低溫超導(dǎo)材料（NbTi等）需要在液氦冷卻條件下才能使用，大大限制了其應(yīng)用前景。隨著技術(shù)進(jìn)步，先后出現(xiàn)了第一代高溫超導(dǎo)材料（Bi-2233等）、第二代高溫超導(dǎo)材料（YBCO等）。在研發(fā)過程中，中車長(zhǎng)客采用YBCO高溫超導(dǎo)材料進(jìn)行原理驗(yàn)證，論證了第二代高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用可行性。該超導(dǎo)材料具有工作溫度相對(duì)較高、具有失超自保護(hù)等優(yōu)勢(shì)，達(dá)到領(lǐng)先水平。本次展出的樣車即采用基于高溫超導(dǎo)材料的技術(shù)方案。

2.提供能量的推進(jìn)線圈：超導(dǎo)電動(dòng)磁浮列車的車載線圈與安裝于軌道上的推進(jìn)線圈構(gòu)成長(zhǎng)定子直線同步電機(jī)。推進(jìn)線圈通電后，產(chǎn)生沿軌道方向的行波磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)列車的牽引推進(jìn)。列車的牽引控制依賴于地面設(shè)備，且每段線路分區(qū)只有在列車通過時(shí)才會(huì)通電，故能夠?qū)崿F(xiàn)安全可控的無人駕駛。

3.參與懸浮導(dǎo)向的“8”字線圈：超導(dǎo)電動(dòng)磁浮列車依靠車載線圈及安裝于軌道內(nèi)側(cè)的“8”字線圈實(shí)現(xiàn)懸浮與導(dǎo)向。車輛運(yùn)行時(shí)，“8”字線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，線圈的上半部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)與車載線圈互相吸引，而下半部分與車載線圈互相排斥，上、下兩部分線圈共同作用產(chǎn)生的合力在垂直方向（z方向）表現(xiàn)為懸浮力，在水平方向（y方向）表現(xiàn)為導(dǎo)向力，從而實(shí)現(xiàn)列車的懸浮與導(dǎo)向。

需要注意的是，只有列車運(yùn)行到一定速度時(shí)（>160km/h），所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)大小才能滿足懸浮與導(dǎo)向需求。因此，電動(dòng)磁浮列車的懸浮架通常采用“雙模式”設(shè)計(jì)。列車低速運(yùn)行時(shí)，依靠車載的支撐輪和導(dǎo)向輪行駛。當(dāng)列車達(dá)到指定速度后，懸浮力大于列車重力，列車才能實(shí)現(xiàn)無接觸懸浮運(yùn)行。通常情況下，列車的懸浮高度為80-150mm（標(biāo)準(zhǔn)值約100mm）。