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时速600公里 磁浮样车展示中国速度

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2019-06-18 08:19 科技日报

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中国轨道交通又多了一位“明星”——高速磁浮列车。近日,600公里高速磁浮试验样车在山东青岛正式下线。

这是国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项结出的丰硕成果,标志着我国在高速磁浮技术领域实现重大突破。凭借着长期深厚的技术积累、产学研用紧密结合,3年来,科学家、工程师们在悬浮导向、牵引控制、运控通信等高速磁浮交通系统关键技术上取得了系列突破,巩固了我国在轨道交通领域的技术优势,将关键核心技术牢牢掌握在自己手中。

抢先布局 发力高速磁浮产业

蓝灰相间、造型科幻的车头,堪称豪华、比肩飞机的内饰,漆面经过特殊处理的超高速磁悬浮试验样车在阳光下熠熠生辉。

5月23日,高速磁浮交通系统关键技术阶段成果汇报会暨首辆高速磁浮试验样车下线仪式在青岛举行,这辆最高时速可达600公里的列车首次向世人揭开了神秘面纱。

“未来的5年将是高速磁浮产业发展的关键时期,也是全球高速磁浮产业格局初步形成的关键5年。”中国工程院副院长、院士何华武说,“高速磁浮交通已经发展成为全球轨道交通的潮流和方向。”

高速磁浮作为一种新型尖端轨道交通技术,其优势已被越来越多的国家关注,德国、日本等发达国家沿用不同技术路线发展了多种磁浮交通运输方案。

我国2016年开始部署高速磁浮交通系统研发工作,目的是研制具有自主知识产权、时速600公里的高速磁浮工程化系统,形成我国高速磁浮产业化能力。

“高速磁浮将改变人们对交通和距离的认知,实现500公里通勤化、1000—1500公里同城化、2000—2500公里走廊化的交通格局。”国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项总体专家组组长贾利民告诉科技日报记者。

突破核心技术恰在毫厘之间

让满载旅客的庞然大物悬浮在轨道上,并以600公里/小时的速度飞驰,需要解决多项轨道交通的核心关键技术。

其中关键的一项,就是列车与轨道间距离必须稳定保持在10毫米以内。这对悬浮导向等系统提出了严苛的要求。为了解决这个问题,工程师们在列车上安装了多个传感器,实时向控制系统“汇报”车身与轨道的距离,而后通过调整电流强弱将间距控制在设定范围内。

“这就要求我们必须确保磁铁—悬浮架—车体间有效运动解耦,利用车轨耦合、悬挂优化、悬浮导向系统协同等办法,解决包括自激振动在内的一系列问题。”高速磁浮课题负责人、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁告诉科技日报记者。

由于列车以超高速向前行进,车辆与轨道的位置时刻发生变化。因此,所安装的传感器必须非常“聪明”,在最短的时间内做出反馈。“我们通过优化磁铁能力、响应带宽和控制算法、引入电流负反馈等办法,将响应时间从0.824秒减至0.01秒。”丁叁叁说。

从参数、技术指标上看,这辆试验车在高精度悬浮导向、测速定位装置及控制系统方面都达到了国际领先水平,取得了阶段性的成果。

超高速带来的挑战还有许多,风阻就是其中一项。当时速达到600公里,气动阻力占据90%以上。为了解决超高速工况下气动阻力、强度、刚度等系列难题,中车四方专门开发出轻质高强度的新一代车体。新一代车体使用了碳纤维密封材料,较铝合金减重30%;专门研发的3D编织悬浮架等部件,提高了部件的疲劳强度和阻尼特性。

在加工技术上,新车体采用了激光复合焊接技术,精度比弧焊提高3倍,误差仅仅有±1毫米。“安装内部组件时,几乎都是一次成功,以前是不敢想象的。”丁叁叁说,“这为后期生产、维护提供了巨大便利。”

正是这毫厘之间的突破,展示了中国制造的真正实力。

“联合舰队”协同作战 打造中国式技术创新体系

高速磁浮交通系统由中国中车股份有限公司组织、中车青岛四方机车车辆股份有限公司实施,聚集了国内高铁、磁浮领域优势资源,先后共有30余家企业、高校、科研院所组成“联合舰队”展开技术攻关。在协同作战中,参与单位配合默契,产、学、研、用联系紧密,取得了阶段性成果。

“这个项目由产业龙头企业牵头,配置优势产业和创新资源,集聚了优势机构,充分利用了过去积累的资源和技术。”贾利民说。虽然项目启动仅3年,但背后却凝聚着我国多年来在轨道交通领域的智慧、经验与技术。

丁叁叁也表示,在技术攻关过程中,借鉴了高铁科学严谨的研发流程,高速磁浮和高速轮轨的长期积累,系统优化科学研发流程,组建跨行业、跨专业、跨单位的联合研发团队,分工协作,协同创新。

依托中国式技术创新体系,研究团队攻克了牵引运控、悬浮导向、车地通信、超高强度车身等一系列核心技术。“我们可以骄傲地说,中国的高速磁浮已经从研发阶段发展到工程化、产业化阶段,中国的高速磁浮产业正呈现出蓬勃的生机,将成为全球高速磁浮产业和市场开拓的一支不可或缺的力量。”何华武如是说。

责任编辑:陶国琪(QT0003)

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