中國(guó)民企大連奇想科技有限公司經(jīng)過(guò)十年潛心研發(fā)，春節(jié)前夕成功研制出超級(jí)節(jié)能地鐵核心技術(shù)，據(jù)悉這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到地鐵建設(shè)中可讓地鐵行駛能耗節(jié)約95%，這項(xiàng)技術(shù)用于高鐵可以達(dá)到時(shí)速600公里的高速度，結(jié)合真空管道技術(shù)可讓高鐵時(shí)速超過(guò)1000公里，將大大縮短旅行的時(shí)間，有助于提速經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
新聞背景
隨著科技的飛速發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，越來(lái)越多的汽車進(jìn)入平常百姓家庭，數(shù)以億計(jì)的汽車燃燒了大量的燃油，汽車尾氣還造成了嚴(yán)重的大氣污染和霧霾，北京、天津等幾十個(gè)城市出現(xiàn)前所未有的霧霾，霧霾直接對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成影響并危害到身體健康。 有人不禁會(huì)想到:如果采用電能做交通工具的能源就就可以沒(méi)有排放了?采用電動(dòng)汽車或電動(dòng)公交車在城市道路上跑就不會(huì)有排放了?電動(dòng)車對(duì)城市大氣不會(huì)造成直接污染，對(duì)減輕主城區(qū)的霧霾起到一定緩解效果，應(yīng)該大力提倡，但是電動(dòng)車使用的電能還是要從電網(wǎng)獲得，在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中燃煤火力發(fā)電仍占有大量比重，水利發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電占的比重依舊很小，火力發(fā)電廠燃煤產(chǎn)生的廢氣和大量的汽車尾氣排放到大氣中, 積累到一定的濃度，遇到不利的寒冷天氣便形成氣溶膠，變得凝滯不易擴(kuò)散，形成霧霾。交通工具的效率高低決定著對(duì)整個(gè)大氣污染物排放的高低，因此提高交通工具的效率才是治理霧霾的根本。 在四大交通運(yùn)輸體系中，公路和鐵路運(yùn)輸量大，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)重要的比重。鐵路的車輪與鐵軌的滾動(dòng)摩擦系數(shù)通常在0.002左右，而公路的橡膠輪胎與路面間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)通常在0.01左右，在交通運(yùn)輸中的行駛阻力相差5倍。因此增大軌道交通的比重是節(jié)約能源和減輕霧霾的有效方法之一。 越來(lái)越多的汽車匯入到城市主干道，造成了發(fā)達(dá)城市地區(qū)道路的嚴(yán)重的交通擁堵，北京、上海、廣州、深圳的城市主干道經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的堵車現(xiàn)象，汽車的逐漸增多還帶來(lái)停車難問(wèn)題讓人們逐漸體會(huì)不到開(kāi)車的方便，卻讓人逐漸感受到乘坐地鐵的快速和便捷。
地鐵
世界第一條地下鐵路早在1863年即開(kāi)通了“倫敦大都會(huì)地鐵”， 迄今為止已有150多年的歷史，地鐵在地下跑不影響地面交通，地鐵作為一種古老的交通方式一直在世界范圍內(nèi)傳承。到目前為止，倫敦、上海、北京、紐約、東京等僅前30位的大城市已經(jīng)建成的地鐵總長(zhǎng)度就超過(guò)6000公里。近幾年來(lái)加大了包括地鐵在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，國(guó)家發(fā)改委已經(jīng)批復(fù)了8000億的城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃，全國(guó)大部分地區(qū)都準(zhǔn)備興建的地鐵。 現(xiàn)有地鐵受輪軌黏著系數(shù)的影響仍然沿用傳統(tǒng)的建設(shè)方式，軌道最大坡度通常在25‰-35‰以內(nèi)，最大坡度僅為2度，軌道坡度平緩，加速階段還要消耗大量的電能，在剎車過(guò)程還要損耗大量的動(dòng)能，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)能耗大，運(yùn)營(yíng)單位連年虧損，需要依靠國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼維持運(yùn)營(yíng)。為了彌補(bǔ)虧損，很多地區(qū)采用了提高票價(jià)的方式來(lái)彌補(bǔ)虧損，例如采用分段計(jì)價(jià)的方式，路途越遠(yuǎn)票價(jià)越高，有些較遠(yuǎn)的地區(qū)的票價(jià)達(dá)到了8元，這讓老百姓增添了交通負(fù)擔(dān)。
高鐵
鐵路經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展由史蒂芬遜的蒸汽機(jī)車發(fā)展到分散動(dòng)力的電力機(jī)車，輪軌高鐵不斷刷新速度記錄。2007年4月3日法國(guó)TGV高鐵創(chuàng)造了時(shí)速574.8公里的輪軌高鐵最高紀(jì)錄。2010年12月3日我國(guó)高鐵在京滬高鐵先導(dǎo)段CRH380A創(chuàng)造了486.1公里時(shí)速，刷新了世界鐵路運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)最高速。為了擺脫輪軌黏著力的的限制，采用磁懸浮技術(shù)讓列車達(dá)到更快的速度。2003年1月采用德國(guó)技術(shù)的上海磁懸浮列車達(dá)到了431公里/小時(shí)的最高運(yùn)營(yíng)速度。2014年10月17日日本國(guó)會(huì)批準(zhǔn)不惜穿山鉆地花費(fèi)9萬(wàn)億日元也要建設(shè)時(shí)速500公里的磁懸浮中央新干線，意識(shí)到了雖然超高速鐵路建設(shè)比常規(guī)鐵路多投入了許多甚至虧損運(yùn)營(yíng)，但整個(gè)國(guó)家的總體經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度提升了。2015年4月21日日本超導(dǎo)電動(dòng)磁懸浮列車的試驗(yàn)速度已經(jīng)達(dá)到603公里/小時(shí)。2013年起美國(guó)已有多家公司在研發(fā)時(shí)速1200公里的超級(jí)高鐵，目前已經(jīng)和多個(gè)歐洲國(guó)家達(dá)成共識(shí)，俄羅斯、法國(guó)、迪拜、韓國(guó)、加拿大等國(guó)也在考慮建設(shè)時(shí)速1200公里的超級(jí)高鐵。2016年6月由中國(guó)中車四方公司牽頭研發(fā)時(shí)速600公里的高速電磁懸浮列車，將建成一條長(zhǎng)度不小于5公里的高速磁懸浮試驗(yàn)線并研制一列高速磁浮試驗(yàn)列車。中國(guó)西南交通大學(xué)也在試制真空管道高溫超導(dǎo)磁浮列車。 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)高效的交通基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，交通速度的提升將決定物質(zhì)流通的速度快慢進(jìn)而影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，提高鐵路速度以提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度一直是當(dāng)代軌道交通運(yùn)輸領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo)。
新技術(shù)現(xiàn)身
大連奇想科技有限公司位于美麗的海濱城市大連，是專業(yè)從事軌道交通、家居用品、機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的具有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綜合性科技企業(yè)。除軌道交通技術(shù)以外,還關(guān)注解決老百姓生活中遇到的疑難問(wèn)題，為解決高樓擦玻璃難題推出了多款不同系列的奇想安全擦窗器產(chǎn)品，是目前磁力擦玻璃器產(chǎn)品中安全性更高、性能更好、擦洗高效、使用方便的產(chǎn)品，在淘寶網(wǎng)、京東商城均有銷售，是居家保潔的理想清潔工具。奇想安全擦窗器
大連奇想科技有限公司自2008年至今先后設(shè)計(jì)了幾十種不同結(jié)構(gòu)的永磁懸浮列車技術(shù)和軌道方案，2010年至2014年研制出了兩代永磁懸浮輪軌樣車。
經(jīng)過(guò)多年潛心研發(fā)，近幾年大連奇想科技有限公司在懸浮和驅(qū)動(dòng)技術(shù)上獲得關(guān)鍵技術(shù)突破，研發(fā)出了被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)和新型直線電機(jī)控制技術(shù)。
現(xiàn)身科博會(huì)
2016年5月18日，第十九屆中國(guó)北京國(guó)際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)科技成果推廣與商務(wù)合作項(xiàng)目推介會(huì)在北京舉行，大連奇想科技在博覽會(huì)上展示了“時(shí)光管道”超級(jí)高鐵部分關(guān)鍵技術(shù)。其中一項(xiàng)是真空管道快速對(duì)接技術(shù)，列車在真空管道內(nèi)高速運(yùn)行，到達(dá)站點(diǎn)時(shí)采用伸縮通道對(duì)接技術(shù)，可以讓乘客快速上下車，從列車進(jìn)站停穩(wěn)到列車門(mén)和真空管道門(mén)打開(kāi)只需幾秒，從上下客完畢后，關(guān)閉列車門(mén)和真空管道門(mén)抽真空時(shí)間也只需幾秒的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了最快速的上下車。
2016年9月9日-11日在大連舉辦的中國(guó)國(guó)際專利技術(shù)及產(chǎn)品交易會(huì)上展示出了永磁懸浮列車的最新專利技術(shù)--被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)。
據(jù)大連奇想科技有限公司總經(jīng)理劉忠臣介紹，這項(xiàng)被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)可以不用控制系統(tǒng)就能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)永磁懸浮，也可以稱為被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)，軌道上并不需要鋪設(shè)永久磁鐵，沒(méi)有電磁輻射，懸浮軌道只有鋼鐵材料，這將大大降低軌道的的造價(jià)，懸浮不用控制系統(tǒng)使列車結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。獨(dú)特的抱軌結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有開(kāi)放式輪軌結(jié)構(gòu)的高鐵更加安全。被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)，在鋼質(zhì)的軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)和高速狀態(tài)下都可以自動(dòng)懸浮，永磁鐵沒(méi)有磁場(chǎng)變化，幾乎沒(méi)有渦流阻力，這項(xiàng)技術(shù)結(jié)合大坡度建設(shè)應(yīng)用在地鐵上可以節(jié)省95%的行駛能耗，就是說(shuō)地鐵用于行駛消耗的電能僅有原來(lái)的二十分之一。結(jié)合低壓管道技術(shù)應(yīng)用在高速鐵路上可以達(dá)到最高時(shí)速1200公里，列車行駛能耗僅有現(xiàn)有高鐵行駛能耗的1/10，讓列車的節(jié)能性上提升到一個(gè)新的高度。
發(fā)明人劉忠臣在2016國(guó)際專交會(huì)會(huì)場(chǎng)宣傳永磁懸浮列車新技術(shù)謎底揭秘今年年初趕在春節(jié)放假之前，2017年1月25日18點(diǎn)，大連奇想科技有限公司趕制出了1:10比例的永磁懸浮懸架樣機(jī),成功驗(yàn)證了這項(xiàng)永磁懸浮技術(shù)的可行性。懸浮軌道并沒(méi)有永久磁鐵，兩條軌道是王字鋼軌結(jié)構(gòu)，與樣車懸架上的釹鐵硼永久磁鐵產(chǎn)生懸浮力，永磁懸浮體自重2.8公斤，包括導(dǎo)向輪和連接結(jié)構(gòu)的整個(gè)懸架的重量為7.3公斤，產(chǎn)生的懸浮力競(jìng)大于80公斤的重物。
這項(xiàng)技術(shù)采用永久磁鐵懸浮，懸浮不耗電，懸浮不需要電子控制系統(tǒng)，根據(jù)載荷的大小自動(dòng)調(diào)整，100%克服負(fù)載重力，無(wú)論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是高速狀態(tài)下都可以自動(dòng)保持穩(wěn)定懸浮。
這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在地鐵上可讓地鐵行駛能耗節(jié)約95%，聽(tīng)起來(lái)似乎是不可思議的?!采用什么原理才能達(dá)到如此神奇的節(jié)能效果呢?
簡(jiǎn)單地說(shuō)，地鐵列車的行駛能耗主要是車輪滾動(dòng)的摩擦阻力和空氣摩擦阻力，還有更大一部分就是克服自身的慣性產(chǎn)生足夠速度的動(dòng)能，線路越長(zhǎng)行駛滾動(dòng)摩擦能耗越大;速度越快，空氣的摩擦能耗就會(huì)越大，克服列車的動(dòng)能也就越大，地鐵一般運(yùn)行區(qū)間在2-5公里，最高行駛速度一般是80公里時(shí)速，這種低速情況下，空氣阻力很小，可以忽略。滾動(dòng)摩擦能耗所占比重約占20%左右，列車的動(dòng)能所占全部行駛能耗的比重約占80%左右。滾動(dòng)摩擦能耗和列車的動(dòng)能是需要主要考慮的。
采用這項(xiàng)被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)可以節(jié)省95%-98%的滾動(dòng)摩擦能耗，讓占比20%的滾動(dòng)摩擦能耗得到解決。其余的占比重約占80%的列車的動(dòng)能該如何節(jié)省下來(lái)呢。
超級(jí)地鐵
解決方法很簡(jiǎn)單，采用大坡度軌道的建設(shè)方式，將地鐵駛離站臺(tái)的出站口和即將進(jìn)站的進(jìn)站段附近都建設(shè)成110‰以上坡度的軌道，大概在7度左右，列車加速度可以達(dá)到1.1米/秒2，與現(xiàn)有地鐵列車加速度一樣。如果坡度達(dá)到11度，列車加速度可以達(dá)到1.5米/秒2。在地鐵列車離開(kāi)車站后馬上開(kāi)始沿坡度下滑，完全利用列車自重沿軌道方向的下滑力，不用電力牽引就可以實(shí)現(xiàn)自由加速，滑到坡底達(dá)到最大的速度80公里時(shí)速，然后經(jīng)過(guò)水平路段滑行，只需要消耗很少的能量。在接近下一地鐵站時(shí)，列車靠慣性沖上坡，利用列車上坡的后撤力自然減速，到達(dá)車站后剛好停車。
大坡度節(jié)能原理就是應(yīng)用了幾個(gè)簡(jiǎn)單的物理原理:慣性定律、萬(wàn)有引力定律和能量守恒定律，兩個(gè)車站的高度在同一水平面，從站臺(tái)滑到距離坡頂25.2米的坡底，由25.2米高處的列車勢(shì)能轉(zhuǎn)化成坡底的80公里/小時(shí)的動(dòng)能，再由坡底的80公里/小時(shí)的動(dòng)能借助慣性沖上坡頂，在重力作用下逐漸減速，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成坡頂處的勢(shì)能，速度由80公里/小時(shí)自然減速到靜止，停在下一個(gè)站臺(tái)。整個(gè)過(guò)程能量轉(zhuǎn)化率100%，這個(gè)萬(wàn)有引力重力永遠(yuǎn)不會(huì)消失，不再需要其他能量回收設(shè)備，永遠(yuǎn)不會(huì)出故障。只要地鐵隧道按照足夠大的坡度和足夠高的落差來(lái)建設(shè)，這套系統(tǒng)就永遠(yuǎn)100%高效率地運(yùn)行下去，全部節(jié)省列車的動(dòng)能損耗。 或許有人會(huì)覺(jué)得有了這么大的坡度上上下下是不是會(huì)覺(jué)得不舒服?這也難怪，常坐地鐵的人都有過(guò)這樣的感覺(jué)，在地鐵加速整個(gè)過(guò)程中會(huì)有電機(jī)的鳴叫聲，站在地鐵列車地板上的人在加速時(shí)會(huì)有倒向后方的感覺(jué)，必須抓緊扶手才能站穩(wěn)，或者腳向后使勁蹬才能站穩(wěn)。坐在座椅上的人會(huì)有座椅向前推的推背感。列車快到站時(shí)，會(huì)有前擁感。平道上尚且如此，起伏的坡道會(huì)有什么樣的感覺(jué)呢?
采用大坡度軌道建設(shè)后這些現(xiàn)象將全部消失。在地鐵加速過(guò)程中只需短暫的輕輕一推，離開(kāi)最高點(diǎn)后不再會(huì)有電機(jī)的鳴叫聲，列車借助重力自然加速，加速過(guò)程中列車和乘客自然前傾恰好提供了前行加速度，站立的乘客會(huì)平穩(wěn)垂直于列車地板面，不再需要向后蹬。坐在座椅上的人將不會(huì)感到有推背感，到下一站減速時(shí)，列車借慣性沖上坡道，列車地版面和乘客始終保持垂直，停車減速過(guò)程不再有前擁感，全程都很平穩(wěn)，乘車感覺(jué)會(huì)比以前更舒適。這種感覺(jué)仿佛在蕩秋千。
這樣大的坡度下，地鐵的黏著系數(shù)受限會(huì)滑到坡底的，現(xiàn)在軌道這么光滑，萬(wàn)一發(fā)生緊急事故能讓列車停下來(lái)或從坡底爬上來(lái)嗎?這個(gè)技術(shù)就更簡(jiǎn)單了，為了保證列車的行車安全,列車上配備了剎車裝置和強(qiáng)力牽引電機(jī)，即使出現(xiàn)故障也能隨時(shí)讓列車減速剎車和從坡底拉到坡頂，保證列車不會(huì)追尾，確保行車安全。
被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)節(jié)省95%-98%的滾動(dòng)摩擦能耗，消耗的電能只是剩下不足5%的滾動(dòng)摩擦能耗和空氣阻力。這兩部占全部行駛能耗的比重都僅有1%，采用大坡度軌道的建設(shè)方式能節(jié)省掉100%的列車的動(dòng)能，用于列車行駛的電能消耗僅剩下全部行駛能耗的2%，與水平建設(shè)的地鐵技術(shù)相比可以節(jié)省95%-98%的行駛能耗。幾乎節(jié)省了全部行駛能源，因此稱其為“超級(jí)節(jié)能地鐵技術(shù)”。
這項(xiàng)超級(jí)節(jié)能地鐵技術(shù)用于行駛消耗的電能僅有原來(lái)的1/20，地鐵行駛20站的路程，其行駛能耗僅有現(xiàn)有地鐵技術(shù)的1站地路程的能耗，地鐵的全程站點(diǎn)絕大多數(shù)不超過(guò)20站，極少數(shù)能達(dá)到30站點(diǎn)，也就是說(shuō)節(jié)能地鐵全程路程能耗不到現(xiàn)有地鐵一兩站地的行駛能耗，距離近的行駛能耗就不到一站地的能耗了，即使全程票價(jià)按目前的基礎(chǔ)票價(jià)也會(huì)比現(xiàn)有地鐵利潤(rùn)高。因此這項(xiàng)技術(shù)可以讓運(yùn)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)成本很低，即使全程維持目前的基礎(chǔ)票價(jià)也會(huì)扭虧為盈，不再依靠國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼，老百姓也會(huì)享受最低的票價(jià)而得到實(shí)惠。地鐵大量吸納地面乘客，既節(jié)約能源減少排放又可緩解交通擁堵局面。
速度只有80公里/小時(shí)的地鐵除了輪軌地鐵外,還有中低速電磁懸浮地鐵和橡膠輪胎的跨坐式單軌列車建設(shè)方案，這種新型節(jié)能地鐵技術(shù)與其他的幾種技術(shù)相比的情況會(huì)怎樣呢。
輪軌地鐵的鋼輪和鐵軌的滾動(dòng)摩擦系數(shù)通常在0.002左右，而跨坐式單軌列車的橡膠輪胎與單軌路面間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)通常在0.01左右，因此地鐵與跨坐式單軌列車的行駛能耗之比為1:5。采用被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)可以節(jié)省95%-98%的滾動(dòng)摩擦能耗，則采用被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)的地鐵與輪軌地鐵的行駛能耗之比為1:20，如果被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)的地鐵的行駛能耗設(shè)定為1，采用被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)的地鐵與輪軌地鐵和跨坐式單軌列車的的三者的行駛能耗之比為1:20:100。電磁懸浮的懸浮能耗與懸浮時(shí)間有關(guān)，速度越快行駛時(shí)間越短，懸浮能耗越低;反之，速度越慢行駛時(shí)間越長(zhǎng)，懸浮能耗越大，經(jīng)計(jì)算在時(shí)速為100公里以下，日本中低速電磁懸浮列車的懸浮能耗是輪軌地鐵的滾動(dòng)摩擦能耗的6倍多。在時(shí)速100公里以下的中低速城市軌道交通工具的行駛能耗比如下;
在地鐵節(jié)能技術(shù)中起著更為顯著效果的是地鐵隧道的坡度，大坡度的地鐵建設(shè)可以永久性100%的效率利用下坡重力加速地鐵列車到最高速度，再利用上坡100%的效率回收地鐵列車的高速動(dòng)能，這又是其他節(jié)能技術(shù)無(wú)法比擬的，因此這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合后會(huì)成為超級(jí)節(jié)能地鐵技術(shù)。
令人擔(dān)憂的是:地鐵隧道在站臺(tái)附近的加速段和減速段一旦按目前的平坡或小坡度挖掘完成就沒(méi)法再改建成大坡度超級(jí)節(jié)能地鐵了。因此一旦按傳統(tǒng)方式完工的隧道以后將無(wú)法采用大坡度節(jié)能建設(shè)方式改造。采用超級(jí)電容儲(chǔ)能技術(shù)或其他方式回收電能的設(shè)備，由于牽引/發(fā)電電機(jī)存在效率損耗，至少還會(huì)有1/3左右的可觀行駛能源沒(méi)有回收。另外增加這些能量回收設(shè)備會(huì)額外增加整車重量導(dǎo)致更多的動(dòng)能損耗，每隔一段時(shí)間超過(guò)回收設(shè)備的使用壽命還要維修更換這些設(shè)備，幾十年上百年的設(shè)備費(fèi)用也是天文數(shù)字，加上1/3左右的巨大能源無(wú)法回收，浪費(fèi)的電能在200年后幾乎相當(dāng)于重建一條地鐵的費(fèi)用。
這些能量回收設(shè)備的回收效率顯然沒(méi)法與這項(xiàng)大坡度超級(jí)節(jié)能地鐵技術(shù)相比，但是應(yīng)用在目前已經(jīng)建設(shè)完的地鐵中還是值得大力推薦應(yīng)用的，依然能夠回收可觀的電能，整體達(dá)到明顯的節(jié)能效果。
“但愿世間人無(wú)病，寧可架上藥蒙塵”，地鐵建設(shè)為百年大計(jì)，誠(chéng)懇建議地鐵建設(shè)相關(guān)單位從國(guó)家利益和全體人民的利益出發(fā)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整地鐵建設(shè)方案，重新縝密規(guī)劃地鐵掘進(jìn)隧道路線后，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)挖掘隧道的角度，由原來(lái)的不到2度調(diào)整到7度以上，采用大坡度挖掘施工方案，后期地鐵列車也應(yīng)隨之配備大坡度牽引裝置以保證具備足夠的爬坡能力。后期采用新型軌道鋪軌就可以整體達(dá)到超級(jí)節(jié)能效果，讓國(guó)家每年節(jié)約數(shù)以億計(jì)的電費(fèi)，為國(guó)家超級(jí)節(jié)能地鐵建設(shè)的百年千年大計(jì)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。
時(shí)光管道超級(jí)高鐵
這項(xiàng)永磁懸浮技術(shù)應(yīng)用在高鐵上可以達(dá)到時(shí)速600公里，結(jié)合真空管道技術(shù)成為“時(shí)光管道”超級(jí)高鐵技術(shù)，最高時(shí)速可達(dá)1200公里。
謎底揭秘:將現(xiàn)有軌道的工字鋼軌改換成了王字鋼軌，在列車懸架上設(shè)置永磁懸浮磁系統(tǒng)，永磁懸浮系統(tǒng)與王字鋼軌的磁吸力是向上的懸浮力，列車懸架越往下沉懸浮吸力越大，這個(gè)特性與永磁鐵同極排斥很類似，能根據(jù)負(fù)載的重力大小自動(dòng)調(diào)整平衡懸浮位置，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)永磁懸浮。
可以把現(xiàn)有的高鐵軌道的工字鋼軌換成王字鋼軌，再配備直線牽引電機(jī)就可以成為永磁懸浮高鐵，在通常露天大氣環(huán)境下可以達(dá)到時(shí)速600公里的高速度，后期覆蓋真空管道就成為真空管道超高鐵，最高時(shí)速可超過(guò)1000公里。
這么簡(jiǎn)單的技術(shù)怎么能趕得上高大尚的德國(guó)磁懸浮列車技術(shù)呢? 一定會(huì)有人這么想。 上世紀(jì)六十年代起，德國(guó)就開(kāi)始了磁懸浮技術(shù)的研發(fā)，德國(guó)在1999年8月，磁懸浮高速列車08號(hào)試驗(yàn)車型提交給埃姆斯蘭特試驗(yàn)基地建成的時(shí)速500公里試驗(yàn)線。
2003年1月采用德國(guó)技術(shù)的上海磁懸浮列車達(dá)到了431公里/小時(shí)的最高運(yùn)營(yíng)速度。 上海磁懸浮高速列車TR08號(hào)由3節(jié)車廂組成，端車空重:約52.9 噸，有效載荷約9.1噸，中間車空重50.3噸, 有效載荷約14.2噸;最高運(yùn)行時(shí)速:431公里/小時(shí)。
1、安全方面兩種技術(shù)都采用各自的抱軌方式，都能保證高速下的安全，不會(huì)脫軌。
2、被動(dòng)懸浮。永磁懸浮系統(tǒng)不需要主動(dòng)控制系統(tǒng)，完全利用物體有機(jī)排列后組成的被動(dòng)永磁懸浮系統(tǒng)的固有特性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)懸浮。EMS電磁懸浮技術(shù)是依靠一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)對(duì)懸浮電磁鐵和左右導(dǎo)向電磁鐵進(jìn)行雙向主動(dòng)控制才能保持在平衡位置附近做小幅度振動(dòng)。
3、簡(jiǎn)單可靠。永磁懸浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，不會(huì)出現(xiàn)因控制元件的質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致懸浮失控。
4、懸浮能力大。隨著永久材料的發(fā)展，永磁鐵的磁能積越來(lái)越大，單位質(zhì)量的永久磁鐵產(chǎn)生的懸浮力越來(lái)越大，從目前的試驗(yàn)來(lái)看單位質(zhì)量懸浮力約是目前電磁懸浮技術(shù)的兩倍，這將有利于列車輕量化設(shè)計(jì)，永磁懸浮列車的整體質(zhì)量將控制在30噸以內(nèi);而EMS電磁懸浮列車的懸浮電磁鐵和導(dǎo)向電磁鐵、控制系統(tǒng)、儲(chǔ)能蓄電池的存在使空車質(zhì)量達(dá)到了50噸。
5、明顯節(jié)能。永久磁體懸浮不需要耗電，而EDS電磁懸浮技術(shù)要消耗大量的電能。因而永磁懸浮列車的懸浮和導(dǎo)向綜合能耗明顯低于EMS電磁懸浮列車的能耗。永磁懸浮列車的質(zhì)量30噸約是電磁懸浮列車50噸的3/5，根據(jù)動(dòng)能E=1/2.m.v2,列車高速動(dòng)能與質(zhì)量成正比，永磁懸浮列車將比電磁懸浮列車節(jié)省約40%的動(dòng)能。
6、無(wú)電磁輻射影響。永磁體是穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)，對(duì)外沒(méi)有電磁輻射，這是永磁懸浮的明顯優(yōu)勢(shì)。電磁懸浮的電磁鐵在控制系統(tǒng)的控制下通通斷斷，會(huì)產(chǎn)生變化的強(qiáng)電磁場(chǎng)，加上同步直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈存在很長(zhǎng)一段的外露通電磁場(chǎng)，因此EMS電磁懸浮列車的電磁輻射是難以避免的。
7、與現(xiàn)有軌道兼容。永磁懸浮軌道采用王字鋼軌，與現(xiàn)有的工字鋼軌的軌道槽可以通用，可以把目前已經(jīng)建成的2萬(wàn)公里高速鐵路通過(guò)改變彎道處的曲線半徑的方式提速到600公里時(shí)速。新建成的兼容高速磁浮軌道上既可以行使輪軌列車又可以行使高速永磁懸浮列車。EMS電磁懸浮列車技術(shù)的倒T型軌道是不能兼容現(xiàn)有的輪軌高鐵軌道的，建成后將只能行使電磁懸浮列車。在交界處需要換乘。
8、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)省去了控制系統(tǒng)、電池系統(tǒng)，整車重量更輕，用材更少，車輛造價(jià)更低。軌道建設(shè)基本可以兼容現(xiàn)有的軌道，可 以利用現(xiàn)有的軌道槽和軌道壓板，施工方式也和現(xiàn)有的高鐵軌道一樣，很多現(xiàn)成的設(shè)備和資源可以繼續(xù)派上用場(chǎng)，將讓永磁懸浮高鐵的建設(shè)成本降到和目前高鐵的成本相當(dāng)，可以將現(xiàn)有的一些符合改造條件的高鐵軌道改造成高速磁浮軌道，將節(jié)省數(shù)萬(wàn)公里的軌道改造費(fèi)用。
高速磁懸浮列車的直線電機(jī)牽引控制技術(shù)一直是德國(guó)嚴(yán)加保密的技術(shù)，也因此導(dǎo)致德國(guó)高速磁懸浮技術(shù)不能被大范圍推廣。為了擺脫這項(xiàng)核心牽引技術(shù)的制約，大連奇想科技有限公司研發(fā)出了新一代永磁直線電機(jī)及獨(dú)特的控制技術(shù)，這套永磁直線電機(jī)及控制技術(shù)將比德國(guó)直線同步電機(jī)87%的牽引效率更高，可靠性更高，成本卻相對(duì)降低。以上分析可以看出這項(xiàng)被動(dòng)永磁懸浮技術(shù)將在多個(gè)方面優(yōu)于德國(guó)EMS電磁懸浮技術(shù)。車身自重過(guò)大和與現(xiàn)有高鐵不兼容注定了德國(guó)電磁懸浮列車技術(shù)并不能夠代表高鐵的未來(lái)發(fā)展方向。
我國(guó)立項(xiàng)研發(fā)600公里磁懸浮高速列車項(xiàng)目主要為了攻克高速磁浮交通系統(tǒng)懸浮、牽引、控制核心技術(shù)，做儲(chǔ)備技術(shù)占據(jù)高鐵科技制高點(diǎn)仍是必要的。
這種永磁懸浮列車技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度要比德國(guó)EMS電磁懸浮列車技術(shù)低得多，而且使用的技術(shù)都是目前的成熟的技術(shù)并加以有機(jī)組合，因此如果國(guó)家層面能夠給予足夠的支持，研發(fā)周期和產(chǎn)業(yè)化時(shí)間會(huì)更短，不到三年的時(shí)間即可建成一段高速磁浮試驗(yàn)線和永磁懸浮列車。
深遠(yuǎn)意義
高速鐵路投資額度巨大，每年高達(dá)幾千億，一旦南轅北轍發(fā)展方向錯(cuò)誤，不但會(huì)造成重大的財(cái)政損失,時(shí)間和發(fā)展機(jī)會(huì)的損失是沒(méi)法挽回的。深謀遠(yuǎn)慮審慎規(guī)劃才會(huì)減少遺憾。現(xiàn)有的高鐵軌道由于當(dāng)初考慮的不夠長(zhǎng)遠(yuǎn)，個(gè)別地區(qū)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是速度按照250公里的時(shí)速建造，導(dǎo)致后期想提速到350公里都相當(dāng)困難。
時(shí)速超1000公里的真空管道超高鐵將是今后高鐵的發(fā)展方向，相關(guān)的關(guān)鍵核心技術(shù)均已突破，新建高鐵軌道是否已經(jīng)考慮到時(shí)速1000公里速度的提升空間，新規(guī)劃的高鐵在建設(shè)時(shí)是否已經(jīng)考慮真空管道超高鐵建設(shè)的管道密封結(jié)構(gòu)和預(yù)留接口，高速下的大曲率軌道轉(zhuǎn)彎半徑的通用性等問(wèn)題。高速磁懸浮列車技術(shù)的高成本一直是制約高速磁懸浮列車推廣的重要因素，新技術(shù)的誕生將讓高速磁懸浮的成本降到和目前高鐵的成本相當(dāng)，還實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)有高速鐵路網(wǎng)兼容。讓中國(guó)乃至世界范圍內(nèi)的數(shù)萬(wàn)公里的高鐵軌道改造成600公里高速磁浮鐵路成為可能，讓新建高鐵具備提升到1000公里時(shí)速的真空管道超高鐵的升級(jí)空間。全世界幾十萬(wàn)公里的鐵路也具備改造成永磁浮高速鐵路的可能，并能連網(wǎng)互通。
“時(shí)光管道”超級(jí)高鐵不受天氣影響，全天侯通行。速度比飛機(jī)快又方便，每次乘坐大多能比現(xiàn)有高鐵節(jié)省幾個(gè)小時(shí)的時(shí)光，仿佛乘坐時(shí)光隧道。“時(shí)光管道”超級(jí)高鐵大大縮短出行時(shí)間，引發(fā)同城效應(yīng)，讓人們的生活徹底改觀。可讓中國(guó)八縱八橫高鐵網(wǎng)建設(shè)提升到新的速度高度，避免出現(xiàn)剛剛花費(fèi)數(shù)萬(wàn)億資金建成的時(shí)速300公里的高鐵網(wǎng)就被日本2倍時(shí)速達(dá)600公里的中央磁懸浮新干線超出、避免被美國(guó)和歐洲國(guó)家的4倍時(shí)速達(dá)1200公里的超級(jí)高鐵淘汰的后果，避免交通速度相對(duì)緩慢拖累國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
“時(shí)光管道”超級(jí)高鐵在幾萬(wàn)公里的洲際軌道建設(shè)中會(huì)將旅行和運(yùn)輸時(shí)間由原來(lái)的幾天時(shí)間縮短到當(dāng)天抵達(dá)，讓沿線國(guó)家居民也搭乘中國(guó)超級(jí)高鐵的順風(fēng)車而普遍受益。這項(xiàng)技術(shù)可為中國(guó)倡導(dǎo)的“一帶一路”建設(shè)和高鐵走出去戰(zhàn)略提供高鐵速度升級(jí)技術(shù)支撐。讓中國(guó)超級(jí)高鐵技術(shù)造福世界人民，為人類命運(yùn)共同體的共同發(fā)展貢獻(xiàn)微薄之力。
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