世界磁浮鐵路的試驗與發(fā)展

從世界上第一條鐵路誕生以來，在一個半世紀(jì)的歷史進(jìn)程中，鐵路經(jīng)歷了牽引動力的三次革命，即蒸汽、內(nèi)燃和電力牽引。但隨著車輛技術(shù)、通信信號、線路的加強(qiáng)和改進(jìn)，以及計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，列車運行速度不斷提高，一般高速列車時速均在200公里及其以上，使鐵路成為大型的現(xiàn)代化交通工具。

但是，由于高速公路和航空事業(yè)發(fā)展，鐵路面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，要使自己在競爭中立于不敗之地，必須更大幅度的提高速度。圍繞這個問題，許多國家做了不少努力，雖然取得了很大進(jìn)展，但要彌補(bǔ)鐵路航空之間的速度差距，還是相當(dāng)困難的。因為傳統(tǒng)的輪軌粘著式鐵路是利用車輪與鋼軌的粘著力使列車前進(jìn)的，而其粘著系數(shù)又隨著速度的增加而減小，走行阻力卻隨著速度的增加而加大。當(dāng)速度超過粘著系數(shù)曲線和走行阻力曲線的交點時，速度就不可能再進(jìn)一步提高了。如果要想再進(jìn)一步提高速度，同時又要做到更加安全、舒適，減輕振動和噪音，減少能耗，降低運輸成本，那么，傳統(tǒng)鐵路將是難以辦到的。

為了越過這個障礙，從60年代初開始，一些發(fā)達(dá)國家就開始研究非粘著式超高速車輛。這種車輛可以分為兩大類，一類是氣墊式懸浮，另一類是磁懸浮。經(jīng)過研究，人們認(rèn)為在能源消耗、噪音等方面，磁懸浮比氣懸浮優(yōu)越。因此，除了法國在奧爾良仍有一條18公里的氣墊車輛試驗線路以外，英、美、德、日本等國，已在60年代后停止氣墊車的研究而改為對磁懸浮的研究。

經(jīng)過近30年的研究和試驗，已取得了重大的進(jìn)展。有些先進(jìn)國家已經(jīng)進(jìn)入實用化研究階段。特別是超導(dǎo)技術(shù)的突破性進(jìn)展，將大大縮短磁懸浮鐵路的發(fā)展過程。

在這項研究中，德國和日本起步最早，但兩國采用的制式截然不同，德國采用常導(dǎo)磁吸式，而日本則采用超導(dǎo)磁斥式。在車輛和線路結(jié)構(gòu)上，在懸浮、導(dǎo)向和推進(jìn)方式上雖各有不同，然而基本原理卻是一樣的。

日本于1972年用ML100型試驗車實現(xiàn)了60公里／小時的懸浮運行。1975年著手修建宮崎試驗線。1977年開始對倒T形導(dǎo)軌和跨座式ML500型試驗車進(jìn)行了無人駕駛的試驗。1979年12月，在九州宮崎試驗線上創(chuàng)造了517公里／小時的速度記錄。但因常溫下的超導(dǎo)材料尚未出現(xiàn)，還未能投入商業(yè)性的載人運行。日本的專家們信心十足地認(rèn)為，他們的磁懸浮列車將是“最有發(fā)展前途的列車”。為適應(yīng)競爭的需要，日本準(zhǔn)備再修建兩條50公里長的試驗線，一條從扎幌道千葉機(jī)場，另一條是連接?xùn)|京至甲府的中央線。

德國從1968年開始研究磁浮列車。1983年在阿姆斯蘭德建設(shè)了一條長32公里的試驗線，已完成了載人試驗。他們采用的TR06型試驗車，在該線上創(chuàng)造了412公里／小時的記錄，并打算進(jìn)一步突破500公里／小時。此外還計劃投資100億馬克，在埃森經(jīng)科隆、法蘭克福到曼海姆之間修建一條磁懸浮鐵路。引人注目的是從漢堡到柏林的磁懸浮鐵路，計劃在90年代末期建成通車。

美國還沒有本國研制的磁懸浮列車，但對德國的常導(dǎo)磁吸式磁懸浮系統(tǒng)很感興趣，并準(zhǔn)備引進(jìn)，修建從洛杉磯到拉斯維加斯的磁懸浮鐵路。從而把乘小汽車需5小時的路程，壓縮到70分鐘即可到達(dá)。該線總耗資約25億美元，其中包括購買40個車組，建設(shè)兩個有服務(wù)設(shè)施的車站、一個維修工廠和一座管理大樓。

英國于1973年開始進(jìn)行磁懸浮鐵路的研究，經(jīng)過20多年的研究和試驗，于1984年４月，從伯明翰機(jī)場至國際車站之間開通運行了低速磁懸浮列車，平均速度為25公里／小時。這是目前世界上唯一投入商業(yè)運行的磁懸浮鐵路。近年來的運行實踐證明，常導(dǎo)磁吸式懸浮系統(tǒng)、直線異步電機(jī)推進(jìn)的高架低速磁浮列車，適用于城市內(nèi)的公共交通和郊區(qū)客運。

加大從1970年開始研究磁懸浮列車，目的是在多倫多—-渥太華—-蒙特利爾之間修建一條超高速磁懸浮鐵路。他們的專家認(rèn)為，在加拿大的氣候環(huán)境條件下，采用超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)比常導(dǎo)的系統(tǒng)要優(yōu)越。1977年研制成超導(dǎo)磁浮車，進(jìn)行了一系列的試驗，取得了一定的進(jìn)展。

原蘇聯(lián)從1976年開始進(jìn)行磁懸浮鐵路的研究，在莫斯科附近一條長600米的試驗線上，其05號磁浮車達(dá)到60公里／小時的速度。還計劃在阿拉木圖修建一條長14公里、有7個小站的城市商業(yè)磁浮運輸系統(tǒng)，速度也是60公里?。r。此外，計劃在埃里溫修建一條磁浮鐵路，作為全長60公里的磁懸浮鐵路的一個組成部分。

經(jīng)過了各國多年的試驗研究以后，一般認(rèn)為，短途磁懸浮運輸速度一般為200公里／小時，用于連接機(jī)場和市中心；中程磁懸浮運輸速度為300公里／小時，適用于城市間的運輸；長途磁懸浮運輸速度一般在300公里／小時以上，適用于遠(yuǎn)距離運輸。

磁懸浮鐵路從探索性的基礎(chǔ)研究到進(jìn)入實用性開發(fā)研究，經(jīng)歷了20多年?，F(xiàn)在，各國已經(jīng)公認(rèn)它是一種很有發(fā)展前途的交通運輸工具，適用于長、短途高速運輸。其主要特點是不受氣候影響、無噪音、無振動及磨耗、不污染，可以通過 35‰的大坡度和半徑較小的曲線，能安全、迅速的運送旅客，大大縮短旅客乘車時間，時速可達(dá)500公里，運送一名旅客消耗的能量約相當(dāng)于飛機(jī)的60％。

在造價方面，日本的專家認(rèn)為橋隧、軌道基礎(chǔ)部分和新干線大致相等，軌道上部由于不用鋼軌而用推進(jìn)及導(dǎo)向線圈，造價比新干線要高20％，但因省去了鋼軌、車輪、接觸網(wǎng)、受電弓，造價高出的部分可以與節(jié)省的運營費相互抵銷。德國的專家估算，一條復(fù)線磁懸浮鐵路每公里造價為5千萬馬克，而高速鐵路每公里造價為3千萬馬克。

磁懸浮鐵路的行車速度和能耗高于傳統(tǒng)鐵路，低于飛機(jī)，是彌補(bǔ)傳統(tǒng)鐵路與飛機(jī)之間速度差距的一種有效的運輸工具。由縮短乘車時間而帶來的社會效益是巨大，因此得到了不少國家的重視。除上述的美國、日本、加拿大外，西歐各國已經(jīng)提出歐洲磁懸浮鐵路網(wǎng)的設(shè)想。德國考慮在漢堡、漢諾威、慕尼黑、魯爾區(qū)、法蘭克福、斯圖加特等地修建磁懸浮鐵路。法國、比利時、德國和荷蘭四國商定在巴黎、布魯塞爾、科隆和阿姆斯特丹之間750公里的線路上，采用磁懸浮高速列車的方案。

已經(jīng)投入可行性研究的磁懸浮鐵路有：美國的洛杉磯—-拉斯維加斯（450公里）、芝加哥—-米爾沃基（120公里）；加拿大的蒙特利爾—-渥太華（193公里）；歐洲的法蘭克福—-巴黎（515公里）、布魯塞爾—-巴塞爾（500公里）；澳大利亞的墨爾本—-悉尼（810公里）；沙特阿拉伯的利雅得—-麥加（880公里）；韓國的漢城—-釜山（500公里）等線路。

預(yù)計在不久的將來，高速、安全、舒適、方便的磁懸浮列車運輸系統(tǒng)，會出現(xiàn)在世界各主要發(fā)達(dá)地區(qū)。它將以更高的效益在中短途運輸競爭中勝過高速鐵路、高速公路和民航運輸。