我國“超級高鐵”駛出實驗室

高溫超導高速磁浮工程化樣車外觀及試驗線 新華社記者 劉坤 攝

高溫超導高速磁浮工程化樣車駕駛臺 新華社記者 劉坤 攝

外形酷似高鐵車頭、沒有車輪而依靠磁力懸浮在軌道試驗線上的樣車平穩啟動，緩緩前行。1月13日，採用西南交通大學原創技術的世界首條高溫超導高速磁浮工程化樣車及試驗線在四川成都正式啟用。樣車運行安靜而平順，作為首批乘客，參加啟用儀式的嘉賓們笑言，他們體驗到的是“沒有感覺的感覺”。

樣車及試驗線的正式啟用，標誌著我國高溫超導高速磁浮工程化研究實現從無到有的突破，具備了工程化試驗示範條件。樣車預期運行速度目標值大於600km/h，將為遠期結合真空管道技術，向1000km/h以上速度值突破奠定基礎。

對於軌道交通來説，這是一個重要的里程碑——“真空管道+高溫超導磁懸浮”的“超級高鐵”終於駛出實驗室，進入了工程化試驗的階段。

理想的新型交通工具

樣車停下後，靜靜地懸浮在軌道上方，間隙大約10毫米。用力一推，重達十余噸的車體居然移動起來了。

“它在靜止狀態下是浮起來的，和軌道之間沒有摩擦阻力，這也是它能跑得快的原因。”西南交通大學教授鄧自剛説。

據了解，高溫超導中的“高溫”是相對於低溫超導而言的，其工作溫度是零下196攝氏度。在樣車底部安裝有超導體，軌道則是永磁體，當液氮將溫度降至零下196攝氏度後，超導體電阻消失，電流在超導體中産生強大磁場，車體自然就懸浮起來了。該磁懸浮技術還有“若即若離又不離不棄”的“釘扎”特性，不論對車輛施加哪個方向的力，系統都能自動把車體“拉回來”。

“就像釘子紮在木板上一樣，列車只能沿著軌道運行，可以説是永不脫軌。”西南交通大學設計研究院有限公司高級工程師吳自立説。

氮氣是空氣的主要成分，液氮獲取成本低廉。該技術的“釘扎”特性使得懸浮和導向不需要主動控制、不需要車載電源，系統相對簡單。高溫超導體特有的“釘扎力”，不僅能保證車輛運行安全，還能保持車體上下左右穩定，實現其他任何交通工具都難以達到的平穩性。

“可以説，具有自懸浮、自導向、自穩定特徵的高溫超導磁浮交通技術，是面向未來發展、應用前景廣闊的新制式軌道交通方式。”西南交通大學校長楊丹説，高溫超導磁浮交通技術擁有結構簡單、節能、無化學和噪聲污染、安全舒適、運行成本低等優點，是理想的新型軌道交通工具，適用於多種速度域，尤其適合高速及超高速線路的運行。

邁出工程化應用的關鍵一步

截至2020年，我國高鐵營業里程達到3.79萬公里，運行時速達到350公里的復興號動車組技術繼續領跑世界。更高的速度，一直是我國科學家從未止步的追求。

西南交通大學在20世紀80年代就開始了磁浮技術的研製，1997年獲批國家863計劃項目“高溫超導磁懸浮實驗車”，正式開展高溫超導磁浮車的研究。2001年初，學校研製的世界首輛載人高溫超導磁懸浮實驗車“世紀號”在北京舉行的“863計劃15週年成果展”上初次亮相，引起了廣泛關注。

“小小的一輛車，最大懸浮重量700公斤，僅可乘坐兩人，卻在全國引起了轟動。”西南交大首席教授張衛華説，這個“世界第一”，是在一個用防雨彩條布搭建的臨時工棚中研製出來的，太艱苦了。

2004年，西南交大提出了600km/h及以上載人超高速高溫超導磁懸浮交通系統方案，得到了包括12位院士在內的50余位專家的肯定，從此開始了高溫超導磁浮車工程化的探索。

一轉眼又是十多年過去了，西南交大突破了一系列理論和技術難題，在高溫超導磁浮基礎理論研究和關鍵技術創新方面已經形成了優勢和基礎，具備了工程化的條件。2020年，西南交通大學聯合中車公司、中國中鐵等單位協同攻關，共同開展高溫超導磁浮交通工程化樣車和試驗線的研究，構建了高溫超導高速磁浮交通系統集成技術體系。

“項目團隊經過半年多的艱辛努力，完成了樣車的研發製造及試驗線的建設，並進行了懸浮運行試驗，標誌著高溫超導磁浮技術由原理機理驗證向工程化應用邁出了關鍵一步。”中車唐山機車車輛有限公司副總經理吳勝權説。

引發軌道交通顛覆性變革

“此次展示的高溫超導高速磁浮試驗線是世界上第一條工程化1：1的試驗線路。”鄧自剛在現場介紹，驗證段全長165米，建設佔地約1250平方米。項目主要內容包括：高溫超導磁浮原理工程化樣車、懸浮系統、牽引制動系統、運控系統、線下土建及附屬工程，以及整個系統工程的聯調聯試和綜合性能檢測系統。

高溫超導高速磁浮交通工程化樣車及試驗線項目的建成，是推動高溫超導高速磁浮列車技術走向工程化的重要實施步驟。該項目可實現高溫超導高速磁浮樣車的懸浮、導向、牽引、制動等基本功能，以及整個系統工程的聯調聯試，滿足後期研究試驗。

據悉，該樣車及試驗線，結合西南交通大學校內磁浮列車模型試驗臺，可驗證高溫超導磁浮列車高速化及長期運行可靠性，對於技術轉化、工程示範、學科建設都有重要意義。

“試驗線非常關鍵，可以幫助車輛從實驗室走向工程化應用，去驗證研究一些關鍵的技術和關鍵的問題。此次試驗車輛的所有功能和部件，與未來實際應用一致，下一步可能就要找一個地方落地實現，可能要建一個30至50公里的試驗線，實現更高速度的試驗。”鄧自剛説。

“該技術擬首先在大氣環境下實現工程化，可望創造陸地交通的速度新紀錄。”楊丹表示，下一步計劃結合未來真空管道技術，開發填補陸地交通和航空交通速度空白的綜合交通系統，將為遠期向1000km/h以上速度值的突破奠定基礎，從而構建陸地交通運輸的全新模式，引發軌道交通發展的前瞻性、顛覆性變革。（記者 周洪雙 李曉東）