世界高速磁悬浮铁路发展现状与趋势分析

世界⾼速磁悬浮铁路发展现状与趋势分析
2021年1⽉13⽇,由西南交通⼤学研发的⾼速磁悬浮⼯程样车在成都下线,这是中国研发的第⼆款⾼速磁悬浮列车,也是世界上⾸款采⽤⾼温超导技术的1:1磁浮⼯程样车,其最⼤的特点是⽆源⾃稳定,即不⽤通电列车也可悬浮在轨道上⽅,导向也不需要主动控制。此次西南交⼤下线的磁浮列车,计划先在⼤⽓环境下实现⼯程化,预期运⾏速度⽬标值⼤于600公⾥/⼩时;下⼀步计划结合真空管道技术,为远期向1000公⾥/⼩时以上速度奠定基础。
⽆论是轮轨铁路还是磁悬浮铁路,当车辆处于开放空间⼤⽓环境下以超过160km/h速度运⾏时,均要⾯临巨⼤的空⽓阻⼒和噪声问题,从⽽在商业运营上带来经济性和环保性的挑战。因此,为获得更⾼的经济运⾏速度,在利⽤悬浮技术减少车轨摩擦、振动的基础上,再构建低真空运⾏环境以减⼩空⽓阻⼒和
噪声是未来更⾼速度轨道交通技术的重要发展⽅向。
⾼速磁悬浮铁路发展现状
⽇本
技术装备⽅⾯,⽇本研制了MLX01、L0等多款磁悬浮列车。其中,L0系列车是⽇本于2010年推出的为中央新⼲线配置的第⼀代新型磁悬浮列车,试验时最⼤编组为12辆,运营时计划编组为16辆。L0系列车始发时采⽤橡胶轮⾛⾏,当速度超过150km/h时,电磁⼒能够将车体抬起,从⽽转换为磁悬浮⾛⾏。2015年4⽉21⽇,L0系列车在⼭梨试验线的试乘活动中创造了载⼈⾛⾏603km/h的世界纪录。此外,JR东海公司基于L0系技术平台研发的改进型试验车已于2020年3⽉下线。
⽇本L0系列车
线路建设⽅⾯,⽇本⾸条磁悬浮商业运营线路——中央新⼲线第⼀阶段(东京—名古屋)于2014年12⽉17⽇开⼯建设。中央新⼲线全长438km,86%为⼭岭隧道区间,最⾼设计速度505km/h,第⼀阶段计划2027年开通;第⼆阶段原计划2045年完⼯开通,但⽇本政府计划提前8年开通,即2037年开通。⽬前,第⼀阶段⼯程中南阿尔卑斯隧道—⼭梨标段和计划的6个站点均已开⼯建设。
总体上看,电动制式磁悬浮技术具有悬浮间隙⼤、车辆悬浮控制简单等优点,悬浮⾼度能达到100mm。缺点是采⽤昂贵的液氦作为冷却剂,⼯程应⽤成本较⾼,并且在低速运⾏时必须要有车辆⽀撑系统。
德国
德国
技术装备⽅⾯,德国研发了TR01—TR09系列磁悬浮列车,试验中最⾼速度达到550km/h。TR08是德国最具代表性的磁悬浮列车,该列车利⽤安装在车体上的悬浮电磁铁与安装在导轨上的定⼦之间的吸引产⽣悬浮⼒,设计速度为
450km/h,在上海浦东磁悬浮⽰范线的运营速度达到431km/h,最⾼试验速度为501km/h。
船用倾斜仪
德国TR08磁悬浮列车
线路建设⽅⾯,⽬前德国尚⽆商业化运营的磁悬浮线路。20世纪90年代以来,德国曾提出柏林—汉堡、多特蒙德—杜塞尔道夫、慕尼⿊机场—慕尼⿊中央车站等3项磁悬浮铁路建设计划,但由于预算成本较⾼、未来盈利前景暗淡、项⽬融资失败等原因遭遇搁浅。德国迟迟未能进⾏磁悬浮铁路商业运营与其⾃⾝国情也有很⼤关系:⼀⽅⾯,德国⾼速铁路发展迅速,并且能够实现跨线运⾏,已经逐步形成⾼速与普速兼容的路⽹格局,磁悬浮铁路不能与既有路⽹兼容;另⼀⽅⾯,德国⼈⼝分布均匀,不存在⼤运量的运输通道,加上磁悬浮铁路的建设成本⾼于轮轨⾼速铁路,预计运输收⼊不能弥补成本。
led风筝
2006年,德国发⽣磁悬浮列车与⼯程车相撞事故,对磁悬浮铁路在德国的推⼴应⽤造成了重⼤打击,导致近年来发展⼏乎停滞。
美国
2013年,埃隆•马斯克发表了⼀份题为《Hyperloop Alpha》的⽩⽪书,从车辆、管道、牵引、线路、安全与可靠性以及造价等⽅⾯阐述了对Hyperloop系统如何运作的技术思考,并提出“超级⾼铁”系统最⾼速度可达1223km/h。Hyperloop Alpha的悬浮原理与传统⽓垫船基本相同,利⽤滑板在车厢与地⾯轨道间形成的⼀层薄薄⽓垫把车厢⽀撑住,使其不与地⾯接触。“超级⾼铁”概念吸引了多个公司和团队开展商业化应⽤研究。⽬前,美国从事“超级⾼铁”研发的公司主要包括Space X、Virgin HyperloopOne和HTT公司,相关研究进展如下:
(1)Space X公司。Space X公司于2016年在其位于加利福尼亚州霍桑市的总部建造了外径为1.83m、长1.6km的测试管道,并以该测试管道为基础举⾏了3届超级⾼铁竞赛。德国慕尼⿊⼯业⼤学的WARR Hyperloop团队在2018年第三届⽐赛的决赛中采⽤模型车达到了457km/h的最⾼速度。2018年4⽉,埃隆•马斯克宣布旗下“超级⾼铁乘客舱”将进⾏测试,⽬标运⾏速度为⾳速的⼀半,并在1.2km内完成制动。
(2)Virgin Hyperloop One公司。Virgin Hyperloop One公司于2015年12⽉开始在拉斯维加斯北部建设测试点,包括建设1段长约1km的测试轨道。2016年该公司位于内华达州的⾸家⼯⼚开⼯,2017年展⽰了该⼯⼚⽣产由铝和碳纤维构成的全尺⼨乘客舱XP-1。试验验证⽅⾯,Virgin Hyperloop One公司于2017年在内华达州的测试管道进⾏了3个阶段的测试,最⾼速度达到387km/h。推⼴应⽤⽅⾯,Virgin Hyperloop One公司先后与印度马哈拉施特拉邦、迪拜道路交通局(RTA)等机构达成合作协议,计划2020年年底开始在印度孟买—浦那修建⾸条真空管道⾼速铁路。
(3)HTT公司。HTT公司以概念图为基础,采⽤志愿者科研众筹⽅式推动其研发⼯作,主要致⼒于全球宣传推⼴,先后与斯洛伐克、捷克、法国、印度尼西亚、韩国、印度、巴西、阿联酋、乌克兰等国家开展合作。2018年10⽉,HTT 公司在西班⽛展⽰了⾸款Hyperloop全尺⼨乘客舱,由1种特制的双
层智能复合材料制造⽽成,其强度⽐钢材强8倍,⽐同类铝制品强10倍。该乘客舱将转移到法国图卢兹市进⾏额外组装,组装完毕后将会部署到⾸批超级⾼铁商⽤轨道上。
中国
⽬前,中国中车集团有限公司(简称中国中车)、西南交通⼤学、中国航天科⼯集团有限公司(简称
航天科⼯)等多家单位正在积极开展⾼速磁悬浮铁路的研究,涵盖常导磁悬浮、电动磁悬浮、⾼温超导磁悬浮等不同制式,并积极探索低真空管道超⾼速磁悬浮铁路相关技术。
台球杆架干衣柜(1)中国中车。中国中车主要开展常导磁悬浮制式相关研究,在该领域具有⼀定的技术储备和⼯程化应⽤基础。2016年,中华⼈民共和国科学技术部将“磁悬浮交通系统关键技术”重点专项定向委托给中国中车组织实施,旨在攻克⾼速磁悬浮交通系统悬浮、牵引与控制核⼼技术,形成我国⾃主知识产权并具有国际普遍适应性的新⼀代⾼速磁悬浮交通系统核⼼技术体系及标准规范体系,使我国具备⾼速磁悬浮交通系统和装备的完全⾃主化与产业化能⼒。依托该项⽬研制的时速600km⾼速磁悬浮试验样车已于2019年5⽉下线。
中国时速600km⾼速磁悬浮试验样车
(2)西南交通⼤学。西南交通⼤学长期研究⾼温超导磁悬浮技术,利⽤具有磁通钉扎特性的⾼温超导体在梯度磁场中产⽣的⾃稳定现象来实现悬浮导向⼀体化的磁悬浮系统。2014年,西南交通⼤学将⾼温超导磁悬浮与真空管道概念相结合,研制了新⼀代⾼温超导磁悬浮环形实验线以及真空管道⾼温超导磁悬浮试验系统“Super-Maglev”,这也是全球⾸个真空管道超⾼速磁悬浮列车原型测试平台。⽬前,西南交通⼤学正在建设⼀条长140m的真空管道⾼温超导磁悬浮直道试验线,并计划在成都搭建1条1.5km长的动模试验线,进⾏时速1000km以上的真空管道⾼温超导磁悬浮列车应⽤关键技术和⼯程⽰范研究。
(3)航天科⼯。航天科⼯于2017年8⽉宣布正在开展时速1000km“⾼速飞⾏列车”项⽬研究论证。⽬前,航天科⼯已经联合国内外20多家科研机构,成⽴了我国⾸个国际性⾼速飞⾏列车产业联盟,团队拥有相关领域专利200多项。航天科⼯主要基于电动制式开展低真空管道磁悬浮技术的相关研究,⽬前正在积极推进试验线建设,并计划开展相关试验。
其他国家
保安单元
(1)瑞⼠。瑞⼠早在1992年就成⽴了Swissmetro AG公司,筹备和实施超⾼速地铁⼯程项⽬(Swissmetro),采⽤地下隧道⽅式构建低真空管道系统,计划以⾼速度和⾼频率客运服务将瑞⼠主
要城市和地区联系起来,并考虑未来向其他欧洲城市延伸。2009年,该项⽬由于缺少资⾦⽀持⽽终⽌,Swissmetro AG公司也被解散。2017年,Swissmetro
NG(下⼀代Swissmetro)成⽴,这是⼀个⾮营利性组织,采⽤全新理念和技术开展低真空⾼速磁悬浮系统研究。
(2)韩国。韩国政府及相关学术机构在2017年初宣布打造代号为“HTX”的超级⾼铁计划。2017年6⽉20⽇,韩国与美国HTT公司签署了超级⾼铁相关技术授权合同,HTT公司将授权和研发管道基础架构与安全平台,并向韩国提供全⾯的测试轨道,同时韩国也将能够使⽤HTT的悬浮、推进、电池及乘客体验设计等技术。
(3)加拿⼤。加拿⼤TransPod公司2016年从意⼤利安杰洛投资集团(Angelo Investments)获得了1500万美元的种⼦基⾦,2017年提出了类似于Hyperloop Alpha系统的超级⾼铁模型设计。同年TransPod发布了初步的建造成本研究,概述了在安⼤略省西南部温莎和多伦多之间建⽴TransPod轨道系统的可⾏性。
(4)荷兰。荷兰Hardt Hyperloop公司于2019年开发了欧洲⾸个具有全部功能系统的超级⾼铁测试设施,包括悬浮推进系统、车道开关、真空环境等。该公司的⽬标是开发⾼速、零排放的交通⼯具,⽬前已经筹集了1000多万欧元。该公司
筛片系统、车道开关、真空环境等。该公司的⽬标是开发⾼速、零排放的交通⼯具,⽬前已经筹集了1000多万欧元。该公司开发的超级⾼铁系统中,列车可在不减速情况下从⼀条轨道切换到另⼀条轨道,这被视为该公司的核⼼技术。
发展趋势分析
(1)⾼速磁悬浮铁路速度将进⼀步提升。⼀⽅⾯,磁悬浮铁路最⾼试验速度不断提⾼,⽬前已突破时速600km;另⼀⽅⾯,多个国家及相关公司表⽰低真空管道磁悬浮系统的最⾼时速可达到1000km以上。
(2)⾼速磁悬浮铁路将在⾼客流运输通道中得到应⽤。⽬前轮轨⾼速铁路发展迅速,在我国及⽇本、德国等典型⾼铁国家已经具有较⾼覆盖率。从需求⾓度出发,对于⾼客流运输通道更需要⾼速磁悬浮铁路等交通⼯具。此外,⾼速磁悬浮铁路在我国和⽇本等国家的建设应⽤表明其成本⽐⾼铁更⾼,为了能够回收成本必须要有⾼客流密度的⽀撑。从⽬前正在建设和规划的线路来看,⽇本中央新⼲线、美国 Virgin Hyperloop One 公司在印度规划的线路均有较⾼客流作为⽀撑,加拿⼤ TransPod 公司、美国HTT公司等在全球范围内推⼴低真空管道磁悬浮技术时也将客流密度作为⼀项重要因素。⽽德国提出的多项磁悬浮线路建设计划最终均未能实施,⼀⼤重要原因也是由于境内缺少⾼客流运输通道。
(3)⾼速磁悬浮铁路未来将重点向实⽤化、低成本⽅向发展。从我国及⽇本、德国等典型国家的发展现状来看,⾼速磁悬浮铁路在技术上已经基本成熟,但在商业应⽤⽅⾯缺少成功尝试。⽇本采⽤的低温超导材料对环境要求较⾼,在⼯程应⽤中成本巨⼤,且存在⼀定安全隐患,为此正在积极试验⾼温超导材料,以便在⼯程应⽤⽅⾯获得更⼤便利。总体上看,未来⾼速磁悬浮铁路将向技术实⽤化、低成本⽅向发展。(4)低真空管道磁悬浮铁路具有良好的发展前景。低真空管道磁悬浮铁路具有速度更⾼、更加节能环保、能够实现全天候运输等优势,极具新型交通运输⽅式的发展技术经济特征。⽬前,美国 Virgin Hyperloop One、HTT、SpaceX等公司正在积极开展低真空管道磁悬浮铁路相关技术研究,同时在世界范围内进⾏快速布局。我国也在加快低真空管道磁悬浮铁路研究,中国中车、西南交通⼤学、航天科⼯、中国铁道科学研究院集团有限公司等多家单位正在积极探索,深圳、贵州等地正在积极引进低真空管道磁悬浮铁路技术。尽管低真空管道磁悬浮铁路距离实现商业化应⽤还有较⼤距离,但其独有的速度优势及不受外界环境影响的特点是其他地⾯交通运输⽅式所⽆可⽐拟的。
⽂章来源于铁路传媒,作者《中国铁路》杂志
原标题:《世界⾼速磁悬浮铁路发展现状与趋势分析》
阅读原⽂

本文发布于:2024-09-23 01:22:23,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/2/244054.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:磁悬浮   铁路   技术   公司   真空管
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议