辐射低于家电 造价廉于轻轨
——访我国中低速磁浮交通系统总设计师、国防科技大学教授常文森
掌握中低速磁浮交通核心关键技术,是我国在高端制造业领域自主科技创新的又一重大成果,这一技术较之传统的轮轨技术有何特点?其推广应用的前景如何?国防科技大学为何能够取得这样的创新成果?带着这些问题,记者采访了我国中低速磁浮交通系统总设计师、国防科技大学教授、博士生导师常文森。
记者:北京市刚刚启动建设的城市轨道交通S1线西段工程,将采用国防科技大学研发的具有自主知识产权的中低速磁浮交通技术,说明了什么?
常文森:表明我国中低速磁浮交通技术已具备工程化、产业化实施能力。
记者:磁浮列车有哪些特点和优势?
常文森:磁浮列车是利用电磁力抵消地球引力,通过自动控制手段使列车悬浮在轨道上运行,其悬浮间隙约为1厘米左右,列车与轨道始终处于一种“若即若离”的状态。它具有噪音低、振动小、无污染、转弯半径小、爬坡能力强、加速性能好、使用寿命长、乘坐平稳舒适等特点,被誉为“零高度飞行器”。我们建在唐山的磁浮试验示范线,设计有70‰的坡度,50米弯道半径,两辆编组的磁浮列车运行最高时速可达105公里。最大有效承载能力达到15吨,已累计运行6万公里,车辆、轨道及相关装备完全达到运营线要求。
记者:磁浮列车分为哪些类型,有什么区别?
常文森:按照悬浮方式划分,可分电磁型和电动型。电磁型是利用磁体的吸力实现悬浮,电动型则是利用磁体的排斥力实现悬浮。
根据运行速度,时速在400公里以上为高速磁浮列车,主要用于城市之间远距离的交通。中低速磁浮列车时速一般在100公里左右,主要用于城市内部交通。两者的悬浮原理相同,都是吸引式悬浮,但其导向系统、轨道结构、牵引系统、供电方式却不相同。
记者:磁浮列车及其交通技术主要涉及哪些学科,其核心关键技术是什么?
常文森:磁浮交通是一项战略高技术,也是一项复杂的系统工程,其研究和制造涉及自动控制理论、传感器技术、电力电子技术、直线推进技术、机构动力学、网络通信、故障监测与诊断等众多学科,是一个国家科技实力和工业水平的重要标志。其核心关键技术主要有4大块:即总体设计和技术集成、悬浮导向控制技术、转向架和二次系技术、牵引控制技术,是磁浮交通的专有技术,其中最核心的是悬浮导向控制,也是国外明确不予转让和严密封锁的技术。
记者:能否讲一讲您率领课题组攻克磁浮列车核心关键技术的过程?
常文森:国防科大1980年就开始磁浮交通研制。当时,德国和日本在磁浮列车研究方面已经取得进展。我那时就想,我们可以发挥自动控制学科优势,研究开发中国的磁浮列车。这一干就是30年。1980年,我们研制成功我国第一台小型磁悬浮实验装置,此后又研制出我国第一台小型磁悬浮原理样车。在“八五”国家重点科技攻关计划中,我们承担了磁悬浮列车核心技术——“悬浮及导向控制技术”的攻关任务,相继突破悬浮导向控制、转向架、总体设计与系统集成等一系列核心关键技术,研制成功磁浮列车原理样车、全尺寸单转向架载人试验运行系统。1999年,与北京控股集团有限公司合作,积极推进中低速磁浮交通的工程化应用与产业化,先后研制成功试验样车、工程化样车、实用型列车,建设了中试试验线和试验示范线,形成工程化研发平台,实现了关键装备的全部国产化。
记者:磁浮列车研发及应用情况如何?
常文森:德国和日本是世界上最早研究磁浮列车技术的国家,分别在高速磁浮、中低速磁浮交通技术方面具有领先优势。2003年,我国引进德国高速磁浮交通技术,建成了世界上第一条高速磁浮运营示范线——上海浦东机场线,全长30公里,它是目前国际上唯一一条高速磁浮商业运营线。日本于2005年3月在名古屋建成了世界上第一条低速磁浮运营线,全长8.9公里,是目前世界上唯一一条低速磁浮运营线路。北京S1中低速磁浮交通运营示范线建成后,我国将成为世界上继日本之后能够研制和建造中低速磁浮交通运营线的国家。
记者:听说国外在研制开发磁浮交通时,曾遇到过车轨共振动问题,我们的磁浮交通建成后能避免这个问题吗?
常文森:车轨共振确实是世界磁浮交通界公认的一个技术难题,就是磁浮列车在停车和过道岔时,由于悬浮系统的主动控制,容易使车辆和轨道产生共振。美国曾出现过刚建好的线路因车轨共振而无法运行,不得不返回实验室重新研究解决。我们经过多年的不断研究探索,通过在悬浮控制算法中加入振动抑制算法等创新办法,找到了解决这一世界性难题的办法,拥有这方面的完全自主知识产权,完全能避免国产磁浮交通出现类似的问题。
记者:有人认为磁浮列车存在电磁辐射问题,是这样吗?
常文森:我可以明确地告诉大家,磁浮列车不存在电磁辐射问题。因为电磁主要存在于列车与轨道悬浮间隙的1厘米范围,对10米外的地方几乎没有影响,特别是我们研发的国产中低速磁浮列车,采用吸力型电磁悬浮、低频(小于100赫兹)悬浮牵引供电制式、新材料电磁防护等一系列技术创新手段,能把电磁辐射减小到最低程度。经测试,车厢磁场与一般家电产生的磁场相当,甚至更低,大家请放心乘坐。磁浮列车是一种电磁环境友好、噪音小、安全可靠、绿色环保的城市轨道交通工具。
记者:国产中低速磁浮交通的造价如何?
常文森:国产中低速磁浮交通拥有很好的性价比,我们测算其每公里工程造价在3亿元以内,远低于目前地铁每公里6亿元以上的造价;略高于轻轨,但它的维修维护费用很低,如果考虑这个因素,其综合性价比要高于轻轨。另外,由于中低速磁浮交通转弯半径小,爬坡能力强,也极大降低了征地拆迁成本。可以说,在我国城市高速发展时期,发展中低速磁浮交通是解决城市交通问题的一种很好选择。(陈劲松 王握文)
