时速620公里!世界首台高温超导高速磁浮工程化样车下线

2021-01-18 17:41

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在我们的印象中,磁悬浮列车不接触轨道,悬浮在空气中,非常神奇。就在昨天,重达12吨的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车下线了,它就像是漂浮在水面的一片叶子,仅用手就能轻松向前推动。



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世界首台!

620公里时速高温超导高速磁浮样车下线






1月13日

由我国自主研发设计、自主制造的

世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线

正式下线启用

设计时速620公里

标志着高温超导高速磁浮工程化研究
实现从无到有的突

                                     


高温超导高速磁浮工程化样车及试验线项目位于西南交通大学牵引动力国家重点实验室,验证段全长165米,由中国中车、中国中铁、西南交通大学等单位协同攻关研发。


高温超导磁浮技术具有自悬浮、自导向、自稳定特征,适合未来的真空管道交通运输,高温超导磁浮列车在低真空状态下,理论预计速度可高于时速1000公里







“黑科技”感满满的高温超导磁浮列车
能实现“永不脱轨”
还能“无人驾驶”
更令人难以置信的是

一个人就能徒手推动它!

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自悬浮 | 它能“永不脱轨”



高温超导高速磁浮工程化样车车头采用流线设计,形状如子弹头。不同于高铁靠车载电源驱动在钢轨上“奔跑”,该样车悬浮在永磁轨道上,轨道中间铺有直线电机,在车子底部装有超导悬浮装置替代了车轮,整个车体离轨道尚有10毫米左右的空隙。

是的,它在静止的状态下,也可以独自“悬浮”!

自悬浮、自稳定、自导向,是它最大的特点。列车底部安装有超导体,轨道则是永磁体,在液氮的作用下,两者产生了“若即若离、又不离不弃”的“钉扎”特性。

和我们小时候玩儿的磁铁一样,同性相斥,车体自然就会浮起来。这种“自悬浮”,纯粹利用物理特性,不需要额外的能源。而只要超导态存在,不论对车辆施加上下左右任何一个方向的力,这个系统都能自动把车体“拉回来”。

目前,世界上只有这辆样车具备这种“自悬浮”的“超能力”。以日本正在建设的“低温超导磁悬浮”为例,这种车辆跑起来类似飞机起飞,必须先“助跑”一段距离,才能产生磁力,车体才可以浮起来。


轻量化 | 一个人推动一辆火车


在启用仪式现场,参与研发的邓自刚教授打趣地对现场的小伙伴说,你推推列车看看?

一辆重达十几吨的列车,推它?带着好奇,小伙伴真的用力一推,然后……车跑了!








▲“徒手推火车”现场

以一人之力推动一辆火车,这是怎么做到的?

首先,它在静止状态下是浮起来的,和轨道之间没有摩擦阻力,这也是它能跑得快的原因。

其次,它整车车体采用的是碳纤维材料,重量比现在的高铁列车要轻50%左右。这是因为列车悬浮能力是一定的,因此要求车体必须轻量化,车体越轻,能搭建的乘客也越多。也因为如此,高温超导高速磁浮列车会比现有的高铁列车车体更小。

无人驾驶 | 动力系统藏在轨道上面


试验线上,在两根永磁体轨道中间,盘绕着一圈圈橘红色的线圈。这又是什么?

这是直线电机,是高温超导高速磁浮列车的动力系统。相较于传统的旋转电机,直线电机的驱动力更大,因此列车能跑出更快的速度。除此之外,相较于传统的高铁列车,样车的车头“头型”更长,在没有轮轨之间的摩擦阻力之后,剩下的就是空气阻力,车头更长,空气阻力更小。

走进车厢内部,车头前方是一排简单的操控台。车头上面是没有动力系统的。车辆运行将完全依靠地面电脑远程控制直线电机,实现无人驾驶。直线电机的驱动力可以向前,也可以向后,从而实现列车的减速、刹车。不过,列车车头仍然设置了一排控制按钮。车上还是会有管理人员,监控列车的实时运行,一旦出现紧急情况,可以实施紧急制动。


不仅“黑科技感”满满

高温超导磁浮列车也是优越性满满

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高温超导磁浮列车的优越性



节能:悬浮和导向不需要主动控制、不需要车载电源,系统相对简单。悬浮和导向只需用廉价的液氮(77 K)冷却,空气中78 %是氮气。

环保:高温超导磁悬浮能静止悬浮,完全无噪音;永磁轨道产生的是静磁场,乘客接触的地方磁场为零,无电磁污染。

高速:悬浮高度(10~30 mm)可根据需要设计,可用于从静止至低、中、高速和超高速运行。与其它磁悬浮技术比较,更适合真空管道交通运输(大于1000 km/h)。

安全:悬浮力随悬浮高度的降低成指数函数增加,垂直方向无需控制的情况下也能保证运行安全。自稳定的导向系统在水平方向也可以保证运行安全。

舒适:高温超导体的特殊的“钉扎力”保持车体上下左右稳定,是任何交通工具都难以达到的平稳性。乘客乘坐时体会到的是“没有感觉的感觉”。

运行成本低:与德国的常导磁悬浮车和日本用液氦的低温超导磁悬浮车比较,具有系统重量轻,结构简单,制造和运行成本低的优点。


▲ 未来高温超导高速磁浮列车效果图

该技术拟先在大气环境下实现工程化
预期运行速度目标值大于600 km/h
可望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录
下一步计划结合未来真空管道技术
远期向1000km/h以上的速度值突破
从而构建陆地交通运输的全新模式
引发轨道交通发展的前瞻性、颠覆性变革


End

来源:西南交通大学新媒体中心

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