高速铁路与磁悬浮的技术差异..doc

:..高速铁路与磁悬浮的技术差异作者;范钦海,1960年6月生,1985年毕业于铁道部科学研究院研究生部,获工学硕士学位,1985年在铁道部科学研究院机车车辆研究所从事铁道机车车辆系统动力学与结构强度方面的研究和试验工作,1995年起在铁道部高速铁路办公室从事有关高速列车方面的研究管理工作。一、高速磁悬浮运输技术开发的历史背景自1825年英国首先建成世界上第一条轮轨式铁路以来,世界铁路总营业里程已达120多万公里,牵引动力也从蒸汽机发展到内燃机和电力牵引。1964年日本率先建成了电气化高速铁路,使铁路的商业运营速度首次达到210km/h。本世纪60年代开始,轮轨接触方式的铁路运输形式的极限速度是多少?成为铁路专家们关心的问题。随着列车运行速度的增加,运行阻力明显增大,而轮轨能够提供的牵引力(粘着力)又在下降,针对这一实际情况,有人估计轮轨铁路的极限速度在270km/h左右,也有人估计还会更高些。为了实现更高的运输速度,不依赖轮轨和弓网接触的高速磁悬浮运输方式的构想应运而生。本世纪70年代,日本、德国、法国、美国、英国、加拿大、前苏联等工业发达国家从低速磁悬浮技术起步,相继开展了磁悬浮运输技术的开发研究。但是磁悬浮运输技术的真正发展,还是在80年代中期以后,这主要得益于电力电子技术的发展,使得大功率的同步直线电机驱动技术成为可能。在研究高速磁悬浮运输技术的同时,许多国家高速轮轨技术的研究也取得了飞速发展,通过应用轮轨关系研究的新成果、新材料、电力电子技术、计算机技术、空气动力学术等,使轮轨高速列车的商业运营速度达到了300km/h。。另外,滚动试验台试验还表明,在轮轨无污染的干燥状态即使超过400km/h的高速范围,轮轨粘着力基本上不受速度影响,粘者系数也相当高,〔1〕。这些试验,用事实说明了轮轨运输方式还有相当大的速度潜力可以开发利用。基于轮轨高速铁路在商业上的开发成功以及其它方面的原因,到目前为止,除日本和德国仍在努力进行高速磁悬浮运输技术的应用开发外。其它国家基本上都放弃了磁悬浮的研究开发工作。另外,低速磁悬浮技术没有不可替代的技术优势,也是很多国家放弃低速磁悬浮研究开发的原因之一。因此,本文仅讨论高速磁悬浮问题。高速磁悬浮运输是依靠在车辆和轨道间产生的电磁场的相互吸引(常导型)或排斥(超导型)作用力,使车辆悬浮和导向,并通过长定子同步直线电机推动车辆行走。日本和德国开发的是不同类型的高速磁悬浮技术,前者开发的是超导型(EDS),后者开发的是常导型(EMS)。从原理上讲,超导型悬浮气隙(约100mm),较常导型(约l0mm)大,运行速度较常导型高,但造价也高于常导型,两者各有优缺点。对于是否应发展高速磁悬浮运输,不妨在这里引用两位外国专家对磁悬浮的看法,一位日本专家说,如果在当时轮轨高速铁路达到了现在这样的程度,恐怕日本就不会有人去研究高速磁悬浮运输技术了。去年中国铁路代表团访问德国时,西门子公司的一位高层管理人员在介绍德国高速铁路发展情况时说,西门子公司20多年来既成功开发了ICE高速列车和高速铁路运营管理系统,又同时开发了高速磁悬浮列车和调度控制系统,也因为这个原因,使我们的高速铁路进展