成都“超级高铁”试验台年底投用 探秘西南交大牵引动力国家重点实验室

全球轨道交通 2018-10-10 17:47:11


导读

成都“超级高铁”试验台年底投用,探秘西南交大牵引动力国家重点实验室。

成都“超级高铁”试验台年底投用

  5月26日,在成都市政府新闻办举行的成都市轨道交通产业媒体集中采访活动中,记者了解到,西南交大的“多功能高速运行模拟试验台”预计将在今年底投入使用。

  这个正在建设中的试验台,其功能主要是试验高速列车在包括雨、雪、风等情况下的运行响应,以及研究地震、侧风等对高速列车运行安全的影响。“试验台配备了类似航母上的飞机弹射器,可以让模型车在50米内加速到每小时300公里至400公里。”工作人员介绍,该试验台还能创造出真空管道,形成类似于美国目前研发的“超级高铁”的运行环境,“可以试验各种车型在多种情况的运行状态。”

  所有的高科技,最初都被认为是天方夜谭。本月初,在美国内华达州的沙漠中,一项短短数秒钟的测试引爆了全世界的好奇心——美国超回路1号公司成功完成超高速管道运输系统的测试。这种被称为“超级高铁”的运输系统,从零加速到时速96公里只需一秒钟,理论最高时速可达1200公里。“超级高铁”是利用磁悬浮技术让运输舱悬浮于被抽成真空的管道中,从而实现以很少的能量驱动运输舱高速前进。

  消息一出,不少网友惊呼“中国高铁的劲敌来了”。其实,这样的担忧尚为时过早,美国的“超级高铁”目前也仅为初期测试阶段,离真正实现运营还很遥远。另一方面,中国的“超级高铁”的研究其实早在本世纪初就已经开始了,而且“研究中心”就在成都。5月26日,华西都市报记者走进位于西南交通大学的牵引动力国家重点实验室,见到了正处于“婴儿期”的中国版“超级高铁”。

测试时速可达600公里

  在成都西南交大牵引动力国家重点实验室内,我国第一个“载人高温超导磁悬浮环形实验线”基本搭建完成。实验线将模拟高铁在真空中运行的状态,测试时速可高达600公里,中国的“超级高铁”或许就将在这里诞生。

探索之路

  磁悬浮技术是未来“超级高铁”的核心技术,而经过 30 年的探索研究,以西南交大为代表的我国研究团队,已经掌握了中低速磁浮交通系统关键技术,磁浮列车在我国已初步具备产业化的能力。

中国版“超级高铁”试验线

就像科幻小说里的“胶囊列车”

   很科幻

  通过严格的关卡,记者进入牵引动力国家重点实验室外围,一个巨大的工厂式实验室赫然眼前。开敞的大厂房,高约35米,里面布满了轨道、机车头、轮轴等。而记者要做的第一件事,是在门口领取耳塞。因为里面进行的各种列车的平台测试,声音有点大。实验室建成以来,我国几乎所有机车车辆的动力学研究都在这里完成。“超级高铁”的实验场,就低调地设置在这个实验室里。

  当记者走近一圈罩着有机玻璃的全封闭管道的实验平台前时,同行的参观者惊讶地喊出:“这不就是传说中的‘胶囊列车’吗?”实验部负责现场控制的老师王思明解释说:“这是我国第一个搭建完成的‘载人高温超导磁悬浮环形实验线’,此前仅德国有先例。这个玻璃罩,是为了以后做真空运行实验的,因为要让车辆达到上千公里的时速,必须排除空气的噪声和阻力。这也是‘胶囊列车’的前期设想。”

  那么,在“胶囊”里坐车是啥感觉?记者上车进行体验。因为是在空气里运行,时速自然无法达到上千公里,但是当研究员触动遥控器后,这辆装着多媒体娱乐设备的试验车,便轻盈地启动起来。几乎听不见噪声,在转弯过程中,也不会有眩晕感,一圈下来,乘坐体验比较舒适。

  “如果是在直道上跑,这个车体的速度上限不可估量。”王思明介绍,在理想状态下,这种“超高速真空管道高温超导磁悬浮车”在低压管道中最终能实现时速大于1000公里,并且能耗低,也没有噪声污染。

  那么,中国造的“超级高铁”多久能应用于生活中呢?王思明预测,根据目前的技术探索,未来10年应该会有大的进展。

成本更低,科技含量更高

    材料价格只是日本新干线的1/50
高科技

  记者体验的“超级高铁”的雏形,和日本的新干线同样是超导磁悬浮列车,但是科技含量却更高,材料价格也仅是后者的1/50。

  王思明介绍了个中奥妙。日本的新干线之所以称“低温超导磁悬浮”,是因为它需要用零下269摄氏度的液氦来保证车上超导材料的性能,“液氦很贵,而我们选择用温度相对较高的、零下196摄氏度的液氮来保证超导材料的性能,价格仅是液氦的1/50,因为空气中超70%都是氮,很好获取。”也是因为这样,西南交大的研究才命名为“高温超导磁悬浮”。

  除了便宜外,高温超导磁悬浮还是自然界中唯一能实现无源稳定悬浮的技术:它不像低温超导磁悬浮那样,需要复杂的悬浮和控制导向,且在车辆静止时也能悬浮。

  在实验场,研究员展示了缩小版的高温超导磁悬浮原理,不仅可以在轨道上面跑,也可以将列车置于轨道下方运行。

世界最高速的测试平台

    高铁模拟时速可达600公里
超高速  

  你知道么,如果一辆设计时速300公里的动车,在投入运营前,至少要先经过时速400公里的综合测试,通过数据分析车辆的稳定性、乘客舒适性等。而在中国,不管是地铁、动车还是高铁,这些车辆要上前线“开工”前,都在西南交大牵引动力国家重点实验室里进行试验研制。这里也是世界上第二个、亚洲第一个机车车辆(四轴)整车滚动振动试验台,运行的模拟时速可以达到600公里,创造了铁路机车车辆台架运行模拟试验的世界最高速度。

  在这个轰隆隆的试验台上,一辆设计时速200公里的客运电力机车,正在进行测试。

  记者注意到,车身上方是固定在悬梁上,车轮则调整到了需要测试的速度,与轨道接触。“一列车辆,当然也可以在真正的轨道上实验,但是付出的成本肯定要大,随之而来也有危险性。在这个平台上,因为车身被固定,通过大数据的分析,就能预判各种情况。”王思明介绍,这个实验室从理论分析、试验验证到跟踪试验,在我国高速动车组的创新发展中起到不可替代的作用。

从“漂浮”铁球到“悬浮”4吨列车

    磁悬浮技术在成都萌芽开花
成都造

  磁浮列车是20世纪的一项重大技术发明。科学家将“磁性悬浮”运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“浮”在空中的列车,这就是“磁浮列车”。早在1988年,交大磁浮团队就已经完成了单自由度铁球悬浮实验,对电磁吸力悬浮原理有了本质的认识。

  今年82岁的连级三教授,如今已是我国磁浮领域的著名专家,作为那次“铁球悬浮实验”的亲历者,他回想起当年的研究起步不无感慨:“一个铁球仅重几十克,而小球也仅浮在空中8至10毫米。这看似不起眼,但电流是波动的、磁力是波动的,要让铁球相对稳定悬浮,就必须有一个控制系统不断地调整。”

  而西南交大的磁浮交通攻关也正是从这个“漂浮”的铁球,迈出了第一步。

  1994年10月,连级三教授带领的研究团队成功地研制出了我国第一辆可载人4吨磁浮车及其试验线,并实现了系统的稳定悬浮与运行,这是我国在磁浮列车领域的首次突破,标志着我国开始拥有自主知识产权的磁浮列车技术。

  此后,西南交通大学开始正式启动磁浮列车的工程化研究,2001年,开始动工修建长430米的青城山磁浮列车工程试验线。2006年4月30日,我国磁浮交通科研又一次在西南交大取得进展:采用三悬浮架结构的“青城山中低速磁浮车工程实验线”联调成功,一辆具有自主知识产权的中低速磁浮列车在成都实地正式实验运行,这标志西南交大初步掌握磁浮列车系统设计技术,验证并初步掌握中低速磁浮交通系统关键技术。

  至此,历经30年的探索研究,“磁浮列车”终于在我国初步具备产业化的能力。

新闻纵深

    美国“超级高铁”的商业梦还有多远?

  就在中国高铁大步“走出去”的时候,美国“超级高铁”也悄悄地来了。

  那么,“超级高铁”时代真的要来了吗?分析人士认为,美国“超级高铁”对这一技术的经济效益估计过于乐观,这种“真空管道运输方式”的成本可能远高于此前预计。

  中国科学院院士、西南交通大学教授翟婉明表示,“管道高铁”要实现商业化面临着不少实际问题,比如磁悬浮本身的高技术成本、远距离真空管道建设和维护的高昂投入,以及在超高速情况下保障乘客安全性的要求等,“在工程上还要靠一项项安全技术来保障”。

  在机电技术完全可行的假设下,土建技术尚需实践验证,资金问题可能也更大:上一轮8000万美元的融资对于如此规模的工程完全不够用,后续以亿为单位的融资资本可能会比较谨慎。此外,整个项目至今总体投入和收益计算没有公布过。

新闻链接

    西南交大牵引动力国家重点实验室

  这间于1989年开始筹建的实验室,岁数已经超过了如今慕名报考它的“90后”研究生。1993年,世界第二台机车车辆滚动振动试验台在此诞生,经它测试的列车飞驰在京津、京沪等动车线上;2005年,实验室主任张卫华关于受电弓混合模拟的研究论文,被英国机械工程师学会 授 予“Thomas Hawksley金奖”,这是中国人首次获此荣誉;2014年,国内首个载人高温超导磁悬浮环形实验线正在这里研发。

  还在建设中的高速列车运行模拟试验管道。


  现场体验高铁在管道中运行的感觉。


  磁悬浮试验模型,金属也能悬浮在空中。

(文章来源华西都市报)

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