速度正成为全球高铁技术竞争的焦点,高速磁悬浮轨道交通将成为未来轨道交通技术发展的主攻方向。2004年,沈志云院士在中国科协举办的院士论坛上做了《真空管道高速交通》的报告,他在会上提出,真空(或低压)管道式地面交通是达到超高速的唯一途径,并认为中国应将目标定位在发展速度600~1 000 km/h 的超高速地面交通上。“真空管道高速交通技术可能要到 20~30 年以后才能实现,但这项技术对高铁来说是又一次颠覆,从现在起就要开始研究,才能确保中国能在引领高铁时代之后,继续引领后高铁时代”。
将管内抽为低真空,降到 0.1 个大气压以下,这非常困难。西南交通大学正在研究新的隧道结构,希望其能实现需要的气密性,并长期保持低真空状态。在西南交通大学对真空管道磁悬浮列车的展望中,这种低空气阻力、无接触供电、无接触驱动的新型运输方式,瞬时运行速度甚至可高达1 000 km/h。目前,世界上第一个真空管道磁悬浮列车实验系统已经建成,正加快低真空管道磁悬浮列车和隧道研发。这种新的隧道结构如果实验可行,超级高铁或许将更快走进人们的生活。
世界上时速最快的真空高温超导磁悬浮比例模型车试验线正在成都搭建,试验速度将超过音速,有望达到 1 500 km/h。由西南交通大学承担的“多态耦合轨道交通动模试验平台”,是在 1 500 m 可模拟不同低气压环境的真空管道里,开展不同磁悬浮模式比例模型车运行测试,1 500 km/h 只是目标的试验性速度,是否可行尚有待验证,即便在试验线上达到了,能否载人、能否实际应用等问题仍然需要解决。(www.xing528.com)
“磁悬浮+真空管道”创造的低阻运行环境,能有效提升未来高铁的速度。高温超导是指在-196 ℃ 的氮环境中,特殊材料制成的超导体具有零电阻效应。换句话说,把高温超导体放在永磁轨道上后,可实现列车在低速甚至静止状态上,具有稳定的导向力和悬浮力。成熟的真空技术,加上成型的高温超导磁悬浮技术,二者相结合即是未来“超级高铁”。而“多态耦合轨道交通动模试验平台”则加大了二者结合的基础研究。2018 年年底前建成并投入试验测试的全新的试验线是直径 4.2 m、长 140 m 的特制管道,将在低气压环境中测试,实验车车底布满特制的高温超导材料,依靠液氮形成的低温达到超导和磁悬浮效果,悬浮高度10 mm,承重 200 kg,测试速度最高可达 400 km/h。
超级高铁在开始工程化以前,还有许多基础性研究要做。西南交通大学已经取得小型环形线试验的突破,正在进行大管道(4.2 m 直径,140 m 长,0.05~5.0 标准大气压)中加速到 450 km/h 的动模风洞试验。已确定在成都市天府新区建设 1.5 km 管道,进行 1 500 km/h超高速的动模风洞试验,研究解决超级高铁一系列关键技术问题,然后才能进行工程化的1 000 km/h示范线建设。从目前的研究阶段来看,超级高铁投入商业化运行还有很长的路要走。
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