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【轉型進行時】高速飛車將從山西“起飛”

2021年08月28日07:54 | 來源:山西日報
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從時速20公里的馬車,到時速60公里的蒸汽火車、時速300公里的高鐵、時速500公里的磁懸浮列車,科技讓人類對速度的追求一一化為現實。即使如今有了時速接近千公里的民航客機,可是我們還想更快。前不久,在大同正式揭牌的高速飛車山西省實驗室,以及同時開工的大同試驗線工程,就是實現這一追求的新起點。

航空航天技術融合軌道交通技術,打造地表最快的車

高速飛車全稱是超高速低真空管道磁浮交通系統,時速可達1000公里,是繼輪船、汽車、火車、飛機之后的新一代交通工具,也將是世界上最快的地面交通工具,它融合了屬于航空航天的技術和屬于地面軌道交通的技術,通過超導磁懸浮和低真空管道實現超高速的“近地飛行”,一躍成為地表最快的車。

在中國航天科工集團有限公司磁懸浮與電磁推進技術總體部總體技術中心主任趙明看來,我國幅員遼闊,主要城市群之間的距離大多都在1000公里左右,要打造全國尺度上的“一小時經濟圈”,就需要時速1000公里的交通工具來滿足社會發展的需求。

出行更快更便捷,是大家共同的愿望、共同的追求。出行速度達到時速1000公里的目標能實現嗎?中北大學電氣與控制工程學院院長馬鐵華告訴記者,實現時速1000公里高速度運行,需要克服兩個問題:一是車輪與軌道間的摩擦,磁懸浮技術就是解決這個問題;二是讓列車在專門的低真空管道行駛,能解決空氣阻力和噪聲的問題。“目前,磁懸浮、低真空兩項技術在我國都有非常好的應用,結合航空航天、鐵路領域近年來一些重大的成果,我們相信這個項目是具備工程可實施性的,也具備可操作性。”

高速飛車帶來的改變可以說是顛覆性的,2019年9月,我國正式印發《交通強國建設綱要》,明確提出“合理統籌安排低真空管(隧)道高速列車等技術儲備研發”;目前該項目已納入2021年山西省第一批重點工程。

萬丈高樓平地起,千里飛車自此行

目前,縱觀世界范圍內已經實現和正在研究的磁懸浮列車,按懸浮方式可分為三種:電磁懸浮型,以德國、日本為代表的中低速磁浮列車,技術已較為成熟,最高速度為500km/h;高溫超導釘扎懸浮,由我國西南交通大學研制成功了我國首條高溫超導磁懸浮環形試驗線,目前總體上仍舊處在研制和樣車階段;電動懸浮型,如日本中央新干線的超導直線電機列車,技術相對成熟,最高速度記錄目前為603km/h。此次研制的高速飛車就屬于電動懸浮范疇。作為新興高速交通模式,飛車雖具有速度快、不受天氣影響等優點,但它的安全性如何?趙明認為:“從制式上來講,飛車采用磁懸浮制式,磁懸浮是接耦合的車軌結構,軌道把車包裹起來,不存在脫軌的風險。另外,我們采用分段供電制式,一段供電區間只有一輛車。這樣一來,規避了這兩種風險。低真空,跟航天員出艙的高真空不一樣,類似于飛機的環境,采取負壓手段,5分鐘內讓管道的環境恢復到常壓,這樣的話,飛車和飛機一樣安全穩定。”

和尋常交通工具不同的是,高速飛車在低真空管道中運行,低真空管道的設計研發對于飛車的速度一樣起著至關重要的作用,由航天科工集團聯合中國中鐵建成了國內首個面向工程化的低真空管道試驗平臺。超高速低真空管道磁浮交通系統試驗平臺主要由運控室、真空泵房、管梁基礎、21米NU梁、6米鋼管梁及相關配套設施組成。建設過程中,研發部門攻克了高大鋼構件的吊裝、運輸、安裝、一級焊縫的焊接、真空氦氣檢漏等一個又一個技術難題。這是國內首個建成的低真空管道磁浮梁,它的竣工代表高速磁懸浮列車向工程化方向邁出了實際性的第一步。如今高速飛車的研發已經進入到落地實施階段。2021年5月24日,高速飛車山西省實驗室揭牌暨大同(陽高)試驗線工程開工奠基活動在大同舉行,這也標志著我國首條超高速低真空管道磁浮交通系統全尺寸試驗線正式開工建設。

在大同市陽高縣,高速飛車山西省實驗室正式揭牌,這里正在建設國內首條完全自主知識產權的磁懸浮試驗線。這個目前世界上最快的地面交通工具實驗項目,不僅有了科研平臺,而且它的大科學裝置,2公里長的核心試驗線,也全部開工。高速飛車山西省實驗室由中北大學和中國航天科工集團第三研究院聯合共建,將重點開展高速飛車系統總體技術研究。完成后將實現全尺寸全系統穩定懸浮推進集成演示驗證,并突破一批核心關鍵技術,為國家大科學試驗裝置落地奠定堅實的技術基礎。在此基礎上,未來將進一步拓展線路長度,逐步構建我國在該領域的綜合研究體系、試驗體系、標準體系和產品體系。

前沿的交通技術與山西結緣,緣于我省有良好的基礎條件,具備滿足各項實驗技術條件。特別是中北大學跟中國航天科工三院一直有長期技術合作,特別是中北大學在動態的測控處于全國的領先水平,保證這個項目順利進行既為山西省的經濟,為高速飛車這個項目的技術,同時也為中北大學的一流學科建設起到重要的推動作用。

扎實推進的科學研究,讓高速飛車未來可期

每一次交通工具變革都引發了一系列的蝴蝶效應,那高速飛車會給未來的生活帶來什么樣的變化?北京交通大學電氣工程學院教授楊中平認為,目前,我國已擁有世界上運行速度最快的輪軌式高速列車和磁懸浮列車,因此,我國研發運行速度更高的高速飛車有其必然性,高速飛車未來有很好的發展前景。高速飛車一旦商業運營,對優化我國資源配置,改善地區經濟不平衡,形成“超級城市群”“一小時經濟圈”都具有重要意義,這也必將有力地推動我國經濟的高速發展。

馬鐵華也意識到,按照現在中國的版圖面積,1000公里的距離基本上把主要的大型城市都覆蓋在1小時之內,高速飛車的時速如果達到1000公里,對我國“1小時經濟圈”經濟拉動,不可限量。“另一方面,高速飛車是電磁力熱強耦合的高技術集群產業,發展它,不僅僅是把項目做成,還能帶動一大批技術和產業,比如說人工智能、大數據、電力電子、集成電路,我們也相信高速飛車項目,能夠給山西的經濟、技術和產業帶來強大的推動力。”趙明這樣認為。

高速飛車試驗線落地山西,會給山西帶來一些怎樣的可預見性的影響和變化呢?在馬鐵華看來,這對山西省整個轉型發展的企業升級,應該會帶來一個非常好的拉動效應,后期對整個產業鏈條,涉及從原材料到整車的裝配方方面面有促進作用。高速飛車不僅僅是個技術含量高的項目,它對公眾也有很大的吸引力,可以拉動科普宣傳。對中北大學來說,學校有軌道交通專業、電氣工程專業、控制系統專業,很多專業學科都是跟飛車項目緊密結合,學校將充分發揮學科優勢,提升科研水平。

“足不踐土、行越飛禽、夜行萬里、逐日而行……”的八匹駿馬承載的是中國人對速度的想象和憧憬,今天,科研人員通過高速飛車正在將這一想象化為現實,未來以更快的高速飛車為代表的新型運輸工具,將構建讓人民滿意、保障有力、世界前列的現代化交通強國。

(欄目內容源自山西衛視“轉型進行時” 記者沈佳)

(責編:張婷婷、趙芳)

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