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比高铁快两倍?中国地表最快磁浮车能带你平地起飞

最近有没有看到这条新闻:“ 我国时速 600 公里的高速磁浮车正式下线 ”?老实说,看到这个标题一开始还挺惊讶,但仔细想想,这事也确实挺正常,咱们也不是没这个实力。毕竟中国高铁的速度大家都深有体会,不光是这次新闻说的时速 600 公里,今年的 1 月 13 号,也有台时速 620 公里的高温超导磁悬浮工程化样车下线。

除了速度,中国的高速列车行驶里程和高速动车组保有量也是常年第一,所以现在看到关于高速列车新闻的时候,心里还是有点平静。

但没想到的是,China 600km/h maglev 这几个关键词在国外却有着不少的讨论。

这也能理解,毕竟国外那列车速度跟咱们比确实慢了些。

所以咱今天就来简单聊聊,高速磁浮列车这玩意是怎么走到 " 地表最快 " 这一步的。

这就得先从磁浮列车的技术本身说起。

高速磁浮技术目前有三类,分别是低温超导磁浮技术、电磁力悬浮技术和高温超导磁浮技术。

新闻里这辆由中国中车研发的时速 600 公里的高速磁浮车,就是运用了电磁力悬浮技术,也可以称作常导磁浮技术。

电磁力悬浮技术相对于其他技术的优势就在于它能让整列车静态悬浮,且在稳定性控制层面相较于超导磁浮技术更加简单便捷。

那么电磁力悬浮技术是如何让整辆车静态悬浮的,我们可以结合下面这两张图来看:

图中偏蓝色部分的就是列车本身,下面灰色方一点的就是轨道。

我们可以把列车想象成一个趴在轨道上的巨人,巨人的两只手抱着轨道,手扣在轨道下方,胳膊肘靠在轨道侧边,并且他的手掌和胳膊肘处都贴着磁体。

轨道不通电时,巨人的胸部就抵在轨道上,安静的趴着。

一旦轨道通电,轨道上就有了电磁力,轨道下方就会把巨人的手往上吸,巨人也会被整个抬起来,就相当于车悬浮了起来,悬浮间隙在 10mm 左右。

那么浮起来以后,它又怎么往前进呢?

拿我们最常见的磁浮驱动形式为例,就像下面这个 GIF 图演示的,通电以后轨道会变成一段段带有 N 极和 S 极的电磁铁,车上的 N 极和轨道 N 极碰到,车就会被往前推,N 级和 S 级碰到,车就会被相应的往前拉。

而转弯的难点在于防止列车失稳,因为速度过快,计算机需要根据列车状态来实时改变电磁力,从而保证车辆在高速情况下也能平稳的转弯。

( 当然根据具体技术的不同,导向磁体和悬浮磁体的位置可能会发生变化,但是实现的功能都大致相同 )

那么列车悬浮并且跑起来以后,下一步就要研究怎么能让它跑的更稳。

这个过程需要各种,传感器,控制系统,悬浮系统和推进系统的相互配合,还有后台各项参数的即时调整。

大家平时坐高铁的时候有没有这种感觉,就是当你坐在车上时,忽然有一辆动车从你的车厢旁边疾驰而过,我们会有种猛地被推了一下的感觉。

这是因为,

在列车交汇时车头处首先会收到正压力,随后立即受到负压力,气动压力的方向瞬间相反,所以我们会有强大的冲击感。

为了便于大家理解,给大家看一个中国中车做的试验 —— 动模型试验。

直观感受下想要在 600km/h 的速度下,保证高速磁浮列车的行驶稳定性有多难。

而工程师们做的这个试验就是模仿上面的过程,不过试验条件比上面我们遇到的场景更严苛。

他们建了两辆磁浮车和磁浮轨道的等比例缩小模型,轨道长 160m,前 50m 需要让车加速到 600km/h,让两辆时速 600km/h 的磁浮车相向驶过,这时的相对速度能达到 1200km/h ,就看车会不会被冲出轨道。

就这样看似简单的的试验,工程师们反反复复做了一年,然而实验开始到结束也就 1 秒的时间,

试验成功的效果我们可以看这个 GIF,千万不要眨眼睛。

两辆磁悬浮高速交汇实验 ▼

除了让车跑的稳,高速列车还有其它许多需要考虑的点。

其中关键的一点就是和乘坐舒适性息息相关的噪音问题。

之前有网友在上海的那条时速 200-300km/h 的磁浮线进行噪声测试,由于这条磁浮线运营时间已经很久了,它的车内噪声大概有 110 分贝。

而在我们日常乘坐的时速 330km/h 左右的高铁动车上面,噪声也有 107 分贝左右。

那这辆时速 600km/h 的磁浮车噪声会是什么表现呢?

经过实测,它的噪声仅有 79.8 分贝。

这不仅得益于它出色的超材料吸音和隔音技术,更是因为磁浮列车与生俱来的特性。

它就像是被架在空气上面跑一样,不会像车轮摩擦轨道那样产生极大的噪音。

阻力小,摩擦力小,动力大就是它得天独厚的优势。

看到这可能有的小伙伴会问,这一套高速磁浮线路要多少钱呢?

先来替高速磁浮车回一句:这么问,你礼貌吗?

确实,制约高速磁浮列车发展的一大痛点就是成本问题。

我们以 2001 年开建的上海磁浮线路为例,它的总投资 89 亿,线路全场 30 公里,相当于每公里造价 3 个亿。

我们和高铁造价比一下,2020 年底复批的雄安至商丘高铁线路,每公里造价在 1.5 个亿左右。

北京交通大学的赵坚教授也表示,“ 磁浮线无法跟其他轨道交通兼容,客流量会大大减少,因而很难盈利。同时,高速磁浮列车至少每 100 公里才能设一个站,停靠站数量少,对拉动沿线经济起到的作用有限 ”。

很多网友也表示,花这么多钱建造它真的有必要吗?动车、高铁、飞机它们不香吗?

你别说,觉得弄高速磁浮列车这事,还真挺必要的。往小了说,我们先来算笔时间账。动车高铁时速一般在 200-400km/h,飞机呢一般在 800-1200km/h,而高速磁浮列车的 400-600km/h 恰好弥补了这个空白。我们以北京到上海两地为例,你如果坐高铁最快也要 4 小时 28 分钟,坐飞机倒是快只要两个小时。

但是坐飞机其实更麻烦,先不说得提前两小时到机场安检什么的,机场还都在市郊,你来回去机场也要需要很长的时间,这样一趟折腾下来也得五个小时左右。

而如果高速磁浮列车开在京沪之间,全程只要两个半小时。

并且相关的科学研究数据也表明,人乘坐远程交通工具最舒适的时间是在 3-4 小时。

建造成本这边,虽然现在看造价有点贵,但是磁浮车的设计者也表示,这辆车起码还要 5-10 年才能落地商用,说不定到那个时候建设成本就能打下来了。

再放长远来看,虽然我们的高速列车技术发展到现在已经是全球瞩目的地步了,但是高速磁浮车又是下一个各国争先突破的重点,日本的低温超导,美国的真空管道磁悬浮,都在如火如荼的进行。

“ 学如逆水行舟,不进则退 ”。

当你把握住了前沿技术的发展方向,才算掌握了这项技术在国际平台上的话语权。

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