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　　(中低速磁懸浮列車)
　　(中國工程院院士 劉友梅)
　　相關鏈接：網友參觀中低速磁浮列車南車株機研發具世界先進水平
　　紅網株洲12月19日訊（記者喻向陽通訊員顏常青）南車株機公司自主研發出了具有世界先進水平的中低速磁浮列車，在今天迎來了觀眾開放日。工程院院士劉友梅也對觀眾解密了中低速磁懸浮列車的原理，並透露，擬率先在國內推出1—2條商業示範線。
　　問：磁（懸）浮列車是什麼意思？列車靠什麼提供動力？基本原理是什麼？
　　答：磁浮技術是一種聽起來非常神奇，其原理卻十分簡單，也就是利用電磁體“同性相斥，異性相吸”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在軌道上面，貼地飛行。磁浮列車能夠浮起來，就是靠裝在列車上的電磁鐵和鋼軌之間產生作用力，然後按照我們的心愿，用懸浮控制器控制吸力的大小，實現列車穩定懸浮，平穩前進。
　　從驅動力來講，磁浮列車的動力和普通的電動機工作原理也完全相同。電動機主要包括“轉子”和“定子”兩大部分，在磁浮列車上，我們變換了一下，把電動機的“轉子”裝在列車上，“定子”鋪設在軌道上。我們知道，電動機的“定子”通電時，通過電磁感應就可以推動“轉子”轉動。在磁浮列車上，當向軌道上的“定子”輸電時，通過電磁感應作用，列車就像電動機的“轉子”一樣被推動著做直線運動，電能轉化為列車前進的動能。我們只要控制好導向磁鐵中的電流，就能控制列車運行，要開車就開車，要加速就加速，要剎車就穩穩地停住。
　　問：目前，磁浮列車主要運用在哪些方面？
　　答：磁浮列車是一種新型的城市軌道交通系統，最高速度達到500公里每小時，但是，目前，全球仍只有上海浦東一條高速磁浮線路真正投入商業運營。中國南車株機公司完全自主研發的追風者列車是中低速磁浮列車，與現行的軌道交通列車相比，中低速磁浮車平穩舒適、無污染、轉彎半徑小、爬坡能力強等特點十分突出，因此，中低速磁浮交通競爭力十足，是未來城市交通中的模範“闖將”，今後定會與鐵路、輕軌、地鐵等構成更為合理的城市軌道交通體系。與高速磁浮車相比，主要是具有建設及運營成本低的優點，既適用於城市客流中等的快速延伸線，諸如市區與機場、郊區、產業區、旅游景區等聯繫的專用快速線路，也適用於地形地貌複雜、建築物擁擠的大中城市的交通線路，是未來城市軌道交通系統的重要選擇之一。
　　中國南車株機公司作為我國乃至全球軌道交通裝備研製的頂級企業，研發中低速磁浮軌道交通車輛是發展戰略的需要，也是未來市場的需要。
　　目前國內100萬人口以上的中等城市，尚未達到建設城市軌道交通條件的有60-80個，具備修建城市軌道交通的大城市約30餘個，除此之外還有120個旅游景區，總體來說，中低速磁浮車輛的市場前景廣闊。
　　問：如果開通一條中低速磁浮線路，作為普通乘客，大家最關係的應該是安全，中低速磁浮列車的安全性能怎麼樣？
　　答：的確，安全是人們最關心的問題。其實，中低速磁浮列車可以說是軌道交通的安全典範，是唯一可以做到運行中不發生脫軌顛覆事故的交通方式。怎麼做到這一點呢？
　　這是由磁浮交通系統的結構決定的。像大家所看到的那樣，磁浮列車的車廂下端像伸出了兩排彎曲的胳膊，將路軌緊緊摟住，列車車體和鋼軌是緊緊連在一起的，列車車體是“抱”在軌道上運行，和路基一體化，完全不會分開，絕對不可能脫軌。而傳統的軌道交通，列車很難完全避免脫軌顛覆事故的發生。同時，列車運行的動力來自固定在路軌兩側的電磁流，同一區域內的電磁流強度相同，不可能出現幾輛列車速度不同或相向而動的現象，從而排除了列車追尾或相撞的可能。
　　退一萬步講，假如說一旦遇到突發事件，救援也更便利。磁浮一般採用高架，而高架交通系統出了問題，各種救援力量都可以用上，高架的應急救援比地下要方便。在“追風者”列車上，為了救援的需要，我們在每節車都安裝了四個液壓支撐輪，一旦列車停電，列車就會由四個液壓輪支撐著落在軌道上，列車可以被前來救援的列車推或拉著走。
　　在這裡，我要著重強調的就是，中低速磁浮技術雖然新，但可靠性不容懷疑。原來的輪軌交通是輪子在支撐列車，現在是電磁場支撐列車。在電磁場強度隨時隨著列車載荷變化的情況下，怎樣使列車與輪軌的間隙保持不變呢？靠應用軟件，靠傳感器，靠計算機控制系統，這裡最為關鍵的是靠應用軟件。
　　磁浮列車車體上安裝了很多傳感器，採用冗餘的手段保證極高的可靠性。一個車安裝有20個傳感器，20個傳感器時刻檢測電磁場的強度值和懸浮間隙的大小，只要檢測出微弱的變化就反饋給計算機控制系統，計算機控制系統就迅速作出運算和反應，哪個地方磁場支撐的勁兒小了，電流馬上就加大，若勁大了，電流馬上就減小，磁場強度值能夠動態地始終保持在一個恆定範圍，使列車與軌道之間的間隙保持不變，且循環、持續地自動調節。由應用軟件控制計算機系統完成關鍵的工作，決定著控制系統的穩定和可靠。
　　計算機怎樣實現有效和可靠的控制？計算機是通過人的大腦編製的軟件進行控制的，中國人編製軟件是最有智慧的，只要將應用需求搞清楚，就能編成應用軟件。需求變成了軟件，嵌入計算機來實現控制，這就是磁浮控制核心技術的關鍵所在。
　　從2005年3月至今，日本的中低速磁浮已經商業運營了7年，運行表現的安全性、可靠性、經濟性、穩定性和環保性優於輪軌交通，實踐驗證了中低速磁浮交通的商業價值。
　　我國的中低速磁浮交通系統與日本正在運營的系統兩者原理相同。只是在懸浮控制核心技術方面各自具有特點，相比之下，我們系統的可靠性實現方式更有把握一些。
　　問：如果在城市裡開磁浮列車，噪音會不會很大，會不會影響市民的生活？
　　大家可能不知道的是，磁浮列車是超級安靜的城市寶貝。它不僅可以在五星級的酒店大堂停車，在繁華的商場停車，也可以在居民住宅區里停車。我們知道，因為與地面沒有直接接觸，磁浮列車唯一的阻力就是空氣阻力，與軌道沒有摩擦，噪音和震動就非常小，中低速磁浮噪聲一般低於62分貝，人體正常說話的聲音約為70分貝。比如說，“追風者”號與公路交通、輪軌交通相比，其噪聲幾乎可以忽略不計，在我們身邊開過的時候，大家哪怕是站在3米以內，也感覺不到什麼噪音，一點也不影響我們聊天。這是其他任何其他交通都無可比擬的優勢。毫不誇張地說，城市裡磁浮列車越多，取代其他的交通工具越多，城市就會越安靜。
　　問：我們知道，磁場、電力場都會產生輻射。磁浮列車是在城市中運行，不少人擔心列車的輻射會影響健康，那麼，“追風者”號磁浮的輻射情況如何？
　　現在，很多人是談輻射色變。這裡有一個認識誤區。地球本身就是個大磁場，有輻射。任何電器只要一通電，也都會產生輻射。如果中低速磁浮列車經過，離我們只有1米，它的輻射值比日常使用的電磁爐錶面的輻射值還要低，站在車身3米外的輻射值比微波爐輻射值一半還低，到了5米遠，輻射值比使用電動剃鬚刀還要小，而到了10米距離，其輻射量完全淹沒在環境背景中，專業的檢測儀器都都檢測不到了。國內權威機構做了專題研究和檢測，“追風者”號的磁場強度符合世界衛生組織的標準，即使是心臟起搏器使用者乘坐“追風者”號，也一點都不受影響。
　　問：最近，霧霾天氣席卷全國許多城市，城市車輛尾氣排放被列為主要的污染源之一，中低速磁浮列車對環境的影響怎樣？
　　中國南車株機公司這麼多年來之所以大力投入磁浮列車的研發製造，就是因為中低速磁浮交通是真正的環境友好型公共交通系統，將成為公共交通環保發展的創新支撐。
　　首先，中低速磁浮列車是沒有尾氣排放的交通系統。中低速磁浮列車靠電力運行，在運行過程中，就不會排放有害氣體，作為新型的城市軌道交通工具，在霧霾天氣里，這就是非常大的優點。中低速磁浮列車沒有高速轉動的部件，使用過程產生的廢棄物的排放相對較少，檢修作業工作量也少，所帶來的工業廢棄物和生活垃圾量極少。
　　其次，中低速磁浮列車是真正低碳節能的交通系統。第一，中低速磁浮交通系統採用高架鋪設，因為無需線路通風和照明，相對於地鐵可以節省50％的耗電；同時，因設備設施的相對減少，導致總耗電量的減少，相應的能耗也有所降低。第二，有條件利用大節能坡和重力實現節能。城市軌道交通地鐵跟其他交通工具不同的一個運營特點，就是要求車的起步要快，加速度大。在城市，兩個車站間的距離最短500多米，一般平均1公里多，為了實現運營的效率，列車必須主動地頻繁快速起停，耗電較多。在中低速磁浮列車線路設計中，我們可以利用爬7％坡的特性，因地制宜，設計合理的線路縱斷面，儘量採用相對大的節能坡，使列車進站時上坡，出站時下坡，減少加速後又立即制動的耗電模式，從而，中低速磁浮列車能節省牽引能耗20％以上。第三，有條件利用大小編組，主動省電運行。中低速磁浮列車每個車均為自帶動力的車輛，可以單車或多車組合起來運行，具備適應客流不均衡變化的靈活編組運營的條件，可以在每天運營的大部分時間中剋服“大馬拉小車”的耗電的情況，有條件節省牽引能耗15％以上。
　　另外，中低速磁浮列車一般以4.5米以上的高架通過平地或翻越山丘，從而避免了開山挖溝對生態環境造成的破壞。
　　問：中低速磁浮交通系統造價高不高？綜合造價情況怎樣？
　　中低速磁浮列車是一種高性價比的交通系統。在項目啟動初期，我們就比較地鐵、輕軌的綜合造價來對中低速磁浮系統進行開發。目前，我國地鐵造價每公里5～8億元左右，輕軌達每公里2～3億元左右。據測算在相同地域，中低速磁浮列車系統的綜合造價僅為中運量輕軌系統造價的2/3至3/4，即中低速磁浮系統造價每公里約為1.5～2.5億元。且隨著技術的成熟和產業的發展還有較大的降低空間，尤其是在山區旅游線路建設中低速磁浮線路，其建設造價將更低。
　　另外，相對其他城市交通方式，中低速磁浮列車交通擁有轉彎半徑僅為50米的優勢，修建中可以更好地繞開建築物、障礙物，其技術性優勢可以主動避免拆遷的發生，從而避免因為拆遷而發生的劇烈矛盾；與其他交通建設比，其施工周期短，擾民時間短；施工占地和占道範圍小，對施工期間的現實交通影響小。
　　問：除基礎造價以外，運營成本也是必須考慮的重要因素，在這方面，中低速磁浮有優勢嗎？
　　答：輪軌列車目前的年運營維護成本是總投資的4.4％左右。由於中低速磁浮列車避免磨損，年運行維修費僅為總投資的1.2％。考慮到二者總投資還略有差別，所以中低速磁浮列車的運營維修成本約是輪軌高速列車的1/4。同時由於沒有車輪磨耗，也不會在運行中產生鐵粉或橡膠粉塵，有利於環境保護，最大限度避免環境污染。
　　問：作為一種新型的軌道交通技術，中低速磁浮列車具有很多的優勢，成為了市場的新寵，市場運行情況怎麼樣？
　　答：2005年3月，日本名古屋東部丘陵線建成投入運營，之後，韓國仁川機場線也實現試運行，時間進入2013年，國內十餘個城市紛紛展示了對中低速磁浮交通系統的強烈興趣，這一面向未來的現代運輸模式，正迎來前所未有的發展機遇。中國南車株機公司2012年1月，自主研製成功的國內首列可商業化運營的中低速磁浮列車，應用電磁浮導向與直線電機牽引技術，列車為3節編組，最高運行速度100公里每小時。
　　問：在我國的發展戰略中，磁浮技術的前景如何？
　　答：中低速磁浮交通產業作為高科技、高附加值的高端裝備製造業，可帶動裝備製造、冶金、機電、信息、車輛製造、建築等多個相關行業的發展，滿足我國經濟和城市化發展的需要。在我國“十二五”交通運輸發展規劃中，明確提出要通過工程應用帶動技術研發，突破軌道交通通信信號、牽引傳動、制動系統、運行控制等關鍵核心技術，系統掌握磁浮交通系統技術。特別是在新型城鎮化發展戰略中，中低速磁浮交通系統以其環保、低碳、節能、安全、經濟等綜合優勢，已經成為未來城市交通系統的戰略組成部分。
　　在國家發展和改革委員會發佈的《產業結構調整指導目錄（2011年本）》中，中低速磁浮屬於鼓勵發展的重要技術。比如說，第1項“城市軌道交通減震、降噪技術應用”、第4項“數字軌道電路及以無線通信為基礎的信號系統[含自動列車監控系統（ATS）、列車自動保護裝置（ATP）、自動列車運行裝置（ATO）]”、第6項“軌道車輛交流牽引傳動系統、制動系統及核心元器件（含IGCT、IGBT元器件）”領域中的產品，完全符合國家產業政策和發展規劃。
　　問：中國南車株機公司什麼時候開始進入磁浮產業，目前的進展情況如何？
　　答：作為我國軌道交通裝備製造的頂級企業，70餘年的發展，公司已成功構建起世界一流的軌道交通裝備設計、製造、產品三大技術平臺，積累了電力機車、城軌車輛、動車組等領域廣泛成熟的解決方案經驗。研發中低速磁浮列車滿足市場對新型軌道交通模式的需求，是中國南車履行民族與社會責任感的體現，用創新領跑未來，不斷發展新興產業是中國南車株機人的奮鬥目標。
　　為搶占技術制高點，中國南車株機公司早在2007年抽調業內精英，組建了磁浮開發部。2011年，由公司牽頭，聯合西南交大、中鐵二院、同濟大學、萊鋼、中國南車株洲所、中國南車株洲電機公司等單位開展聯合攻關。2012年1月，我國第一臺可投入商業運營的中低速磁浮列車在公司誕生，將之命名為“追風者”。
　　“追風者”採用常導EMS懸浮導向、短定子直線電機牽引技術，3輛車固定編組，DC1500V第三軌受流供電方式。車輛（三節編組）載客量450人/列，最大運營速度100km/h，最小平面轉彎半徑50米（僅為地鐵的二分之一），最大懸浮力確定為32噸/節，最大坡度70‰（相當於100米的距離爬上2層樓的高度），最小豎曲線半徑1500米（限速50km/h）。
　　2013年11月，湖南省科學技術廳在株洲組織召開科技成果鑒定會，由中國工程院劉友梅院士、錢清泉院士領銜，廣州地下鐵道總公司、上海申通地鐵集團、同濟大學、西南交通大學、中南大學、湖南大學、北京交通大學、西北工業大學、蘭州理工大學、省科技廳、市科技局等單位的專家和領導共同參與，公司完成的“常導短定子中低速磁浮列車的研製”等多項目鑒定為國際先進水平。
　　問：中國南車株機公司在磁浮產業化方面取得了哪些突破？
　　答：我們最大的優勢就是，成功地介入了磁浮產業，建立了圍繞以企業為創新主體的完整產業鏈。
　　中低速磁浮列車最終能否順利運行，要看整車廠家的集成能力、試驗驗證能力。中低速磁浮列車有很多的子系統，作為最終出車的企業，我們掌握了把各個子系統進行集成的系統集成技術，系統集成包括機械安裝、電氣連接及系統控制三大部分，這些技術我們都掌握了，這些部分的合理集成可以保證車輛運行的可靠平穩。像我們就專門建設了約1.6公里長的磁浮試運線。
　　除了發揮系統集成優勢外，公司還在保證車體強度的前提下，盡可能使車體及所有部件輕量化。
　　問：請問中低速磁浮列車項目的研製，對於湖南正在推進的軌道交通裝備千億產業集群有何積極影響，將能培育哪些關聯的產業和技術？
　　答：中低速磁浮列車項目產業拉動效應、科技拉動效應以及媒體宣傳效應非常大，能促進沿線旅游業、房地產業等多個行業的蓬勃發展，帶動城市的快速發展，提升湖南科技強省的形象，推進新型工業化和兩型社會建設意義重大。
　　該項目的成功實施，使中國南車株機公司掌握了磁浮交通核心技術和系統集成技術，建立完整的、專業化的工程化體系，推動湖南軌道交通裝備產業做大做強，同時還將帶動省內數十個相關配套產業發展，拉動湖南省經濟發展，推動新型工業化進程。
　　問：是否有下一步的市場推廣計劃？
　　答：正與相關城市進行接洽，擬率先在國內推出1-2條商業示範線。　　（原標題：磁浮列車：抗拒地心引力 體驗貼地飛行）