最近，兩條關(guān)于磁懸浮列車的消息引起了蝌蚪君的注意，一個是日本東海鐵路公司的磁懸浮創(chuàng)造了時速603公里的軌道交通世界最快紀(jì)錄，另一個是我國第二條中低速磁懸浮線路北京S1線，已經(jīng)全面開工建設(shè)。
磁懸浮列車到底是什么？為什么這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展了幾十年還未走入“尋常百姓家”？蝌蚪君專訪了原中國鐵道部科學(xué)研究院副院長朱其杰。作為資深鐵道專家，朱其杰從20世紀(jì)80年代的“八五攻關(guān)”起，就開始參與我國磁懸浮研制工作。上海浦東高速磁浮交通線開通運(yùn)營兩年后，他是項(xiàng)目后評價專家組組長；七八年前，北京門頭溝S1線可行性研究報告進(jìn)行評估時，他是專家工作組組長。
高速磁懸浮是怎么實(shí)現(xiàn)的
1922年，德國工程師赫爾曼·肯佩爾（Hermann Kemper）創(chuàng)造性地提出了電磁浮原理，他的想法是，既然列車最大的阻力來自于與列車車輪與輪軌的摩擦，那么如果列車能夠懸浮于軌道之上，不就能跑得更快了嗎？1934年，赫爾曼獲得了世界上第一項(xiàng)有關(guān)磁浮技術(shù)的專利。
磁懸浮的基本原理很簡單，就是利用“同性相斥、異性相吸”的電磁浮原理，以磁鐵對抗地心引力，讓車輛懸浮起來，然后利用電磁力引導(dǎo)，推動列車前行。從技術(shù)上看，主要包括三大技術(shù)：無接觸支承、導(dǎo)向技術(shù)和驅(qū)動技術(shù)。
由于技術(shù)與工藝條件的限制，直到20世紀(jì)60年代，各主要發(fā)達(dá)國家才開始大規(guī)模開展有關(guān)磁浮交通的研究，各國沿著不同的技術(shù)路線分別發(fā)展屬于自己的方案，其中研究規(guī)模較大，投入精力較多并且取得較為突出成就的是德國和日本。
德國磁懸浮原理
德國是以常導(dǎo)高速磁懸浮技術(shù)為代表。這種技術(shù)，軌道是一種T型臺，列車兩邊下部要把T型軌道的兩邊包住，由安裝在列車車體底部的常規(guī)電磁體與位于電磁體上方的導(dǎo)磁軌道間的吸引力實(shí)現(xiàn)懸浮。常導(dǎo)磁懸浮的優(yōu)勢是技術(shù)簡單，劣勢是產(chǎn)生的電磁吸引力較小，列車與軌道之間的縫隙大約8—10毫米，在運(yùn)營過程中，對縫隙距離的監(jiān)控和調(diào)節(jié)考驗(yàn)著技術(shù)成熟度。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的時速可達(dá)400公里—500公里之間。
世界上首條投入運(yùn)營的磁懸浮線是上海浦東機(jī)場線，采用的就是德國常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。由德國Transrapid公司于2001年在上海浦東國際機(jī)場至地鐵龍陽路站建設(shè)，2002年正式啟用。該線全長30公里，無中間車站，列車最高時速達(dá)430公里，平均運(yùn)行時速380公里，轉(zhuǎn)彎處半徑達(dá)8000米，由起點(diǎn)至終點(diǎn)站只需8分鐘。
上海磁懸浮列車
日本是以超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)為代表。超導(dǎo)磁懸浮就不是列車包軌道了，而是軌道包列車，它是利用車載超導(dǎo)磁體在運(yùn)動 過程中與軌道的感應(yīng)磁場產(chǎn)生相互排斥力而懸浮于軌道上，列車在一個U型槽內(nèi)運(yùn)營。超導(dǎo)磁懸浮，懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右。超導(dǎo)磁懸浮的優(yōu)點(diǎn)是懸浮力大，列車運(yùn)行速度快，可以實(shí)現(xiàn)時速500公里以上運(yùn)行，能夠較好地適應(yīng)多山地貌和地震頻發(fā)的自然條件；缺點(diǎn)是技術(shù)復(fù)雜，需要屏蔽發(fā)散的電磁場。日本東海鐵路公司創(chuàng)造的603公里時速采用的就是這種超導(dǎo)磁懸浮。
鑒于德國和日本高速磁懸浮技術(shù)的成熟，從1998年開始，美國就基本放棄進(jìn)行自行開發(fā)。迄今為止，美國的研究還全都處于技術(shù)研發(fā)和試驗(yàn)階段，尚無正式運(yùn)營線路。2014年4月奧巴馬訪問日本時，日方曾希望這位美國總統(tǒng)能夠坐上磁懸浮列車親身體驗(yàn)，從而為向美出口磁懸浮打開銷路，但最終未能成行。今年603公里時速的新成績，將成為4月底安倍訪美再談磁懸浮出口的新砝碼。
各國都面臨高速磁懸浮推廣困難
世界上第一條磁懸浮線路是英國的伯明翰國際機(jī)場線，1984年建成使用，全長600米，后來因?yàn)榭煽啃詥栴}，被放棄了，改成了單軌列車。
德國曾在80年代于柏林鋪設(shè)磁懸浮列車系統(tǒng)，長度1.6公里，于1989年8月開始試驗(yàn)載客，1991年7月正式服務(wù)。兩德統(tǒng)一后，也廢棄了。
后來德國終于又建了一條試驗(yàn)線，2006年9月22日，德國拉滕—德爾彭的磁懸浮試驗(yàn)線上，由于調(diào)度錯誤將檢測車放入試驗(yàn)線，造成檢測車與試驗(yàn)車相撞后脫軌。事故造成了25人死亡，4人重傷。這進(jìn)一步影響了磁懸浮列車技術(shù)在德國的推廣。德國目前仍沒有一條商業(yè)運(yùn)營的磁懸浮線路，主要是考慮運(yùn)營后的效益問題，在經(jīng)濟(jì)上不劃算，德國媒體界把磁懸浮列車技術(shù)稱為“昂貴的高科技玩具”。另外，有些環(huán)保人士認(rèn)為影響沿線生態(tài)環(huán)境。而如果從安全性考慮，上海磁懸浮線路采用的完全是德國的技術(shù)，多年來的安全運(yùn)營證明了德國技術(shù)的可靠，但實(shí)際運(yùn)量的不足，確實(shí)成為其商業(yè)化的硬傷。
1982年11月，日本磁浮列車的載人試驗(yàn)獲得成功。1997年全長18.4公里的日本山梨磁懸浮試驗(yàn)線建設(shè)成功并開始運(yùn)行試驗(yàn)，2003年日本3輛編組的MLX01磁懸浮列車創(chuàng)造了581公里的世界紀(jì)錄。然而，磁懸浮線路建設(shè)卻因?yàn)樵靸r高等原因，一直沒有獲得批復(fù)。
2003年12月2日，日本的一列試驗(yàn)中的磁懸浮列車在山梨縣創(chuàng)下581公里的最高時速紀(jì)錄。
2013年8月，日本再次啟動連接?xùn)|京到名古屋的中央新干線項(xiàng)目，力爭2027年開通，并宣稱將在2045年建成東京到大阪的磁懸浮線路。這次在山梨線做的603公里磁懸浮列車試驗(yàn)就是為中央新干線做準(zhǔn)備。
2010年9月，中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心一份名為《高速磁浮交通發(fā)展戰(zhàn)略研究》的研究報告指出，在高鐵和航空之間引入旅行速度為350-500公里時速的高速磁浮交通尚有一定發(fā)展空間，且有助于我國建立國際領(lǐng)先水平的戰(zhàn)略性交通產(chǎn)業(yè)。但迄今為止，尚無關(guān)于中國建設(shè)國產(chǎn)化高速磁懸浮運(yùn)營線的消息傳出。
高速磁懸浮為何沒有PK過高鐵
磁懸浮技術(shù)作為一種交通工具，有其可取之處。朱其杰介紹，對于高速磁懸浮而言，首先速度快，可以達(dá)到400-500公里/小時；第二，無論高速還是中低速，由于沒有輪子與鐵軌的摩擦和震動，噪音??；此外，爬坡能力強(qiáng)，可以達(dá)到60%-70%，速度不會減小，這是其他交通工具無法比擬的。
同時，他也強(qiáng)調(diào)，并非哪種技術(shù)先進(jìn)就一定用哪種，必須與實(shí)際的運(yùn)營成本一起考慮。如果建設(shè)成本過高，運(yùn)營后乘客不足導(dǎo)致虧損等，那就抵消了技術(shù)優(yōu)勢。
《高速磁浮交通發(fā)展戰(zhàn)略研究》報告中提到，上海高速磁浮運(yùn)營線客流吸引力較弱，實(shí)際運(yùn)量只有預(yù)測的三分之一左右，承擔(dān)的市場份額只有預(yù)測的四分之一，還達(dá)不到的商業(yè)運(yùn)營線的需求。
幾年來，高鐵線路在中國蓬勃發(fā)展，大量上馬的背后，并非每條線路都能盈利；相比于高鐵造價更高的磁懸浮，未來運(yùn)營之路如何就更難判斷。
京滬高鐵
當(dāng)年在爭議京滬高鐵是上磁懸浮，還是上高速輪軌的時候，從造價看，京滬高鐵1300公里線路，磁懸浮的預(yù)算大約是4000億人民幣（進(jìn)口技術(shù)造價高昂），而輪軌磁懸浮的造價大約是1300億人民幣，實(shí)際建成花了2200億人民幣。從能耗看，高速運(yùn)行物體其能耗是速度的三次方，由于磁懸浮浮起所消耗的能量要大于高鐵克服輪軌磨擦阻力所消耗的能量，所以磁懸浮的能耗比高鐵大。
然而，在朱其杰看來，高速磁懸浮在我國一直以來推廣難的真正原因，主要是以下三個方面。一是國產(chǎn)高速磁懸浮技術(shù)沒有試驗(yàn)線，至今無法進(jìn)行完整的試驗(yàn)驗(yàn)證和安全評估，若采用德國或日本的技術(shù)造價過高。二是高速鐵路與普通鐵路可采用高速車下高速線的方式并網(wǎng)運(yùn)行，旅客無需換乘，而磁懸浮與鐵路無法并線運(yùn)行，旅客必須換乘。目前看，磁懸浮自行成網(wǎng)建設(shè)是不現(xiàn)實(shí)的。三是磁懸浮作為一種交通工具，至今沒有歸口單位。歸誰管，誰來策劃和規(guī)劃，誰來推動該項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展都沒有明確，單靠企業(yè)行為是發(fā)展不起來的。
中低速磁懸浮正在亞洲迎來春天？
盡管高速磁懸浮在全球的推廣之路磕磕絆絆，但是時速在100公里左右的中低速磁懸浮線路卻在亞洲幾國投入建設(shè)，部分路線已經(jīng)建成運(yùn)營。
從20世紀(jì)70年代開始，日本在高速磁浮技術(shù)之外，也開展了中低速技術(shù)研究。世界上第二天投入運(yùn)營的磁懸浮線，就是2005年3月6日建成的名古屋市區(qū)通向愛知世博會會場的線路。全長約9公里，全程無人駕駛，最高時速為100公里。
韓國磁懸浮的發(fā)展過程經(jīng)歷了獨(dú)立研發(fā)、對外合作和商業(yè)化嘗試3個階段。2014年7月，韓國仁川國際機(jī)場至仁川龍游站磁懸浮線路投入運(yùn)營，全長6.1公里，列車由韓國自主研發(fā)，無人駕駛，最高時速可達(dá)110公里。
韓國首輛磁懸浮列車正式運(yùn)營
中國是世界上第三個擁有中低速磁懸浮技術(shù)的國家。早在20世紀(jì)70年代，我國一些科研單位就開始跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)，并進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究。從“八五”中低速磁浮列車研究到現(xiàn)在，鐵道部科學(xué)研究院、國防科技大學(xué)、西南交通大學(xué)等是作為主要研究單位，分別自主攻關(guān)，取得了一定的成績。
2009年12月建成的唐山試驗(yàn)線是我國首條中低速磁浮列車工程化試驗(yàn)示范線，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的實(shí)用性中低速磁浮列車已經(jīng)這條1.547公里的試驗(yàn)線上運(yùn)行并調(diào)試成功，各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)和檢測結(jié)果表現(xiàn)優(yōu)良。
2012年1月，中國南車株機(jī)公司研制的中低速磁懸浮列車下線，最高時速100公里，最大載客60人。2014年5月16日，長沙高鐵站至黃花國際機(jī)場磁懸浮工程開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2015年年底建成，這是我國第一條完全自主研發(fā)的商業(yè)運(yùn)營磁懸浮線。今年4月21日，北京首條中低速磁浮交通線路S1線全面開工建設(shè)。
朱其杰認(rèn)為，中低速磁懸浮由于其速度快，噪音小，爬坡能力強(qiáng)，占地少，國產(chǎn)化的造價低于地鐵，是可以選為城市的一種交通工具，只要選線合適，車站設(shè)置合理，發(fā)展空間還是很大的。
北京門頭溝S1線的價值只在“示范”？
預(yù)計(jì)2016年建成通車的北京S1線中低速磁懸浮線，全長10.2公里，呈“倒Z”形，從石門營站到蘋果園站，共設(shè)置8個車站。
S1線路線圖
“S1線是第一條純國產(chǎn)化的中低速磁懸浮，要通過運(yùn)營展現(xiàn)出這種新型城市軌道交通的優(yōu)越性?！敝炱浣芡嘎?，早在七八年前他作為S1線專家組組長的時候，該方案就被專家組否定了?！安⒉皇敲襟w上說的環(huán)評和輻射等問題，這方面其實(shí)沒什么影響，主要原因是這條線僅10公里多，車站設(shè)置過密過多，無法體現(xiàn)出磁懸浮的優(yōu)勢?！?/p>
相比于8分鐘直達(dá)的上海磁浮示范運(yùn)營線，稍微有些常識的人，都能感受到“從門頭溝石門營到蘋果園僅需10分鐘”的說法過于夸大。倘若石門營站直達(dá)蘋果園站中間不停車，也許能體現(xiàn)出磁懸浮快捷的優(yōu)勢。然而，除去終點(diǎn)站，再算上6個車站乘客上下車的時間，10分鐘根本不可能到達(dá)。
蝌蚪君接觸了多位參與S1線論證會的專家，關(guān)于中低速磁懸浮的優(yōu)勢如何在S1線上體現(xiàn)，專家普遍認(rèn)為，S1線的價值可能在“示范性”上。如果考慮到能源消耗、成本支出等，未必劃算。
然而，朱其杰對蝌蚪君表示，如果門頭溝S1線日常運(yùn)營速度達(dá)不到100-120公里的設(shè)計(jì)速度，將無法檢驗(yàn)其導(dǎo)向控制的可靠性和安全性，所謂的示范性更是無從談起。
“運(yùn)輸要想起到效果必須成網(wǎng)，就像北京地鐵，四通八達(dá)，乘客不需要出站，就可以換乘?！敝炱浣苷f，目前來看，北京的磁懸浮S1線選址在人口較少的門頭溝區(qū)，且作為單條運(yùn)營線，能在解決北京市交通出行方面起到多大作用、建成后運(yùn)量是否足夠、是否會導(dǎo)致虧損等問題，還要等運(yùn)營起來用數(shù)據(jù)說話。
