沪杭磁悬浮:投数百亿仅节约10分钟- 东方明珠的日志- 网易博客

沪杭磁悬浮:投数百亿仅节约10分钟

2010-03-16 21:36:28 阅读36 评论0 字号:

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中国铁道部总规划师郑健3月13日在十一届全国人大三次会议新闻中心接受媒体采访时表示,上海至杭州磁悬浮项目立项已获批复,正在做深化研究。一石激起千重浪,一篇题为《沪杭为缩短10分钟投资数百亿再建磁悬浮》的帖子前天在凯迪社区发表后引起网友们的强烈共鸣:沪杭之间有建磁悬浮的必要吗?

比高铁只节约10分钟

帖子比较了三种速度:目前动车组上海到杭州需时78分钟;今年年底通高铁,上海到杭州需时48分钟;现在开工建磁悬浮,上海到杭州需时38分钟。也就是说,磁悬浮比高铁只节约了旅客10分钟。但是,建造这段磁悬浮却需花费数百亿元。

2006年3月国务院批准沪杭磁悬浮新型交通建设项目建议书时,预计工程总概算约350亿元。2008年8月,浙江省政府公布了重大项目建设行动计划(2008-2012年),沪杭磁悬浮交通项目(浙江段)建设起止年限为2010年-2014年,总投资220亿元。沪杭磁悬浮新建线路总长调整为199公里,其中浙江段长103公里。

网友建议人大监督

该项目一直“只闻楼梯响,不见人下来”。此次铁道部相关负责人的讲话,再次点燃争论。网友们普遍质疑,为了节省10分钟,是否值得花这几百亿元的钱?中国难道钱多得没地方花了吗?

有网友说,有关部门首先应从运量上分析是否需要,并应说明这种项目的投资主体是谁,有没有财政投入,回报率是如何估算的。网友呼吁如此重大的项目信息应该公开。更多网友说,该项目必须经过详细论证,并经老百姓和人大的同意,建议人大监督政府工作从这个项目开始。

铁道部解释早就获批

羊城晚报记者昨天下午致电铁道部宣传部,一位工作人员解释,总规划师郑健13日接受采访时说的“上海至杭州磁悬浮项目立项已获批复”并不是指项目最近获批,实际上磁悬浮项目是在2007年左右与高铁项目几乎同时获批的;郑健所说“正在做深化研究”也不是说就要开工建设磁悬浮。对于网友提出的沪杭已经建了高铁究竟还应不应该建磁悬浮的疑问,该工作人员称,这个问题应问国家发改委、上海市及浙江省政府。

上海市政府新闻办工作人员不愿发表评论,只是让记者去问国家发改委。对浙江省政府公布的磁悬浮项目行动计划是否如期实施,浙江省发改委相关人士称“你看到的也是我知道的,此外没有任何进展”,便立即挂掉电话。而国家发改委新闻发言人和基础产业司的电话昨天下午一直无人接听。

磁悬浮示范线目前巨亏

记者在网上看到,网友们还担心磁悬浮维护、使用成本巨大,以及磁悬浮低频磁场会显著增大一些疾病的发生率,对沿线居民身体有较大影响。有报道说上海投资120亿元建好的浦东机场到龙阳路段的31公里磁悬浮示范线,一直处于每年数亿元的巨额亏损状态。2007年上海试图建磁悬浮的延长线,但因大批群众担心辐射和拆迁问题而反对,建延长线的事情后来一直处于“前期论证阶段”。

 

           中国是{zx0}运用磁悬浮产品的国家

领域介绍

电磁悬浮技术(electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。目前世界上有三种类型的磁悬浮。一是以德国为代表的常导电式磁悬浮,二是以日本为代表的超导电动磁悬浮,这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种,就是我国的永磁悬浮,它利用特殊的永磁材料,不需要任何其他动力支持。

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人物简介

严陆光,中国科学院院士、第三世界科学院院士、乌克兰科学院外籍院士、国际欧亚科学院院士、中国电工技术协会副理事长、宁波大学名誉校长,我国xx的电气工程学家。

核心提示

德国和日本是较早研究磁悬浮列车应用技术的国家,但是真正将磁悬浮列车运用到交通领域的,却是中国。已在中国上海投入运行的磁悬浮列车,整套的技术就来自德国。

因为能够实现轨道交通工具难以企及的超高速度,磁悬浮列车被称为“在地面上飞行的飞机”。中国的磁悬浮产业尚未建立,中国科学院院士严陆光认为,在将来的磁悬浮发展中,中国须要加强自主能力。

主持人:首先请您介绍一下什么是磁悬浮?

严陆光:磁悬浮特别接近于火车,所以我从这儿讲起。火车大概是1820年时候开始运营,当时的运行速度只有每小时20几公里,后来不断提高速度,上世纪初达到100公里左右,60年代达到200公里,90年代达到了350公里。提高速度才有生命力,所以火车现在是一个很重要的客运工具,在中国和在世界都是这样的情况。

火车下面有轮子,轮子下面有轨道,所以我们把火车叫做轮轨交通。轮子和轨道一起,{dy}起支撑的作用,第二个作用是通过轮轨牵引往前跑。道理是这样的,两边有轮子中间一个轴,在轴上用力拉着让轮子在轨道上滚动起来往前走,科学上叫做黏着驱动系统,就是靠摩擦力。这个系统靠黏着的办法把力拉在轴上,让轮子滚起来往前走。

这个系统有一个问题,就是拉的力不能太大,必须小于摩擦力,这样轮子靠摩擦才滚起来,如果力大于摩擦力,轮子在轨道上滑动。这是一个根本性的原则问题,速度越快阻力就越大,需要的牵引力也就越大,但牵引力也不能大过摩擦力,大过摩擦力就不动了,开始滑了。说明轨道交通有一个速度的极限,速度不能太高。在轨道交通发展过程里,随着轮轨铁路速度不断的提高,人们想了各种办法,怎么改进材料,怎么增大摩擦力。

50年代我在清华念书的时候,人们认为轨道交通的速度极限是200公里/小时,因为当时的试验结果是超过200公里/小时轮子就不是滚动而是滑动了,后来经过很多努力,这个极限速度还在继续升,现在升到350公里/小时。

科学家们就在想,既然时速可以从200公里升到350公里,这个极限以后是不是还可以提高到370、380?但是,它终究有个极限,不可能无限上升。我们有什么办法可以让列车不受这个极限速度的限制呢?根本上是要去掉轮轨。

主持人:不让轮子和轨道接触,产生摩擦力?

严陆光:不靠摩擦力。这个办法是什么呢?电工学这些年有了很多的发展,首先可以用磁场,和电磁场的相互作用可以产生浮力,可以浮起来,结果就可以不要轮子了。磁场运动以后,下面放一个导电板,在其中感应电流,磁场与涡流的作用也可以产生电动力,可以把它浮起来。

主持人:去掉轮子,留着轨道?

严陆光:是的,还有轨道,但不是铁路的钢轨,而是安装电机定子与铁芯的轨道。一去掉轮子之后,怎么让车子跑?电工学发展了直线电机,如同步电机,中间转子上有个磁场,定子上有个旋转磁场,相互作用就让它转了起来。如果磁场放在车上,把定子直接展开以后放在地面上,地面上通电流,就产生了沿着路走的旋转磁场,和车上的磁铁相互作用就可以拉着车子跑。这样不是靠黏着力,而是靠电磁力拉着它跑,不用受黏着的限制,跑的速度可以很高,需要多高,电流加上去就可以了。

在地面上飞行的飞机

主持人:按照您上面说的这些原理设计磁悬浮列车,速度现在可以跑到多少?

严陆光:现在试验的结果是500到600公里。日本的超导磁浮做到每小时580公里,但实际上还可以更高。但是在地面上把速度提高到500公里以后,空气阻力会很大,所以现在认为五、六百公里之内经济上比较合算,速度再高就不够经济了。但现在也在继续努力,我们是不是让它在管道里面运行,这个管道处于真空状态,比如10负一次方大气压,和飞机飞行的10公里高度大气压差不多,空气阻力自然就下来了,这样估计可以到800到1000公里。

也就是说,原则上它的速度还可以更高,在地面上运行已经验证可以做的五、六百了,将来在管道中可以达到1000公里。

主持人:是工字形的轨道?跟高架桥的形式差不多吗?

严陆光:对。这样一来车底下也没有轮子了,只有一些磁铁。这个磁铁通着电,轨道上通着交流电,靠磁铁和铁的相互作用把列车浮起来,靠三相电磁场拉着跑。表面看列车仍然像一个火车,但是它没有轮轨,变成有一个电磁铁,有一个轨道,轨道上面有铁芯和定子磁圈,像在地面上飞行的飞机。

但是,磁悬浮列车和飞机不同,它不要带燃料、不用带油。地面上供电,就会产生动力就可以跑了。所以它是地面上飞行的,不带燃料的飞机。它和地面上没有什么接触,供电是供给地上的线圈,所以供电系统一定要好。另外所有的接触控制都在地面上,不在车上由驾驶员来控制。

主持人:供电的问题如何解决呢?是轨道上全线供电,还是车到哪儿,电就供到哪儿?

严陆光:车有几百米长,有二、三公里供电就可以了。这样车上各种各样信号都传到地面的控制站,控制站来控制电源、控制开关。所以它需要一个无线的信号传输系统,同时在地面上又需要很好的计算机控制系统,人控制是来不及的。

这个技术发展,从电工角度来看是四个部分,一个是磁悬浮,一个是直线驱动,一个是大功率变频电源,一个是无线信号传输和计算机控制系统。这四个技术所使用的都是20世纪下半叶的新技术,上半叶这些东西谁都不会,所以磁浮技术是电工20世纪下半叶多项新技术的发展与集成的结果。

德国日本开磁悬浮先河

主持人:磁悬浮列车技术是如何发展起来的?

严陆光:电工界磁悬浮大概在上个世纪二、三十年代就有建议可以搞磁悬浮列车,真正的车的研制开始在六十年代。一开始主要是做基础性的研究,把原理做好,选择各种各样的办法,第二是要做工程试验,也就是交通工具,做到一比一,而且还要选择好做成车以后必须经过长期的考验,比如跑个几十万公里,载过若干人之后才能作为交通工具,所以必须有一条试验线。到七十年代的末期定下来方案,做工程试验,九十年代才真正的成熟,经过考验之后日本和德国几个国家计划做成了系统,才真正的可以用。

经过将近三、四十年大家的努力,到九十年代的时候,德国用常导电磁铁、同步直线电机做成了常导电磁悬浮,速度达到500公里。日本做成了超导磁悬浮,跑到580公里。后来中国和韩国也开始研究,研制中低速的磁悬浮,针对市内交通用,速度100多公里。

经过长期的研究、工程试验和载人试验以后,这几种类型的磁悬浮列车在九十年代后期已经可以实际投入运营了。

到目前为止,有两种类型的磁悬浮列车建成了运营线,一个是德国系统的高速磁悬浮,在上海。一个是日本中低速磁悬浮,在名古屋。

速度快,损耗少,噪音低

主持人:磁悬浮列车有哪些特点?

严陆光:磁悬浮列车做成以后,大家感觉到的优点有三个:{dy},它可以达到很高的速度,它可以大大超过轮轨的速度,已经做到了500到600公里,这在地面交通中是最快的。而且以后的速度可能还会继续发展。

主持人:就像您刚才说的,用一个特殊的管道?

严陆光:对,可以达到800到1000公里。第二个优点,磁悬浮列车没有轮子和轨道之后,轮轨连接在一块的一系列缺点都没有了。轮轨的缺点,一是摩擦损耗大,二是材料本身也在磨损,材料消耗的寿命比较短,三是噪音大。

主持人:磁悬浮不会像火车那样产生很大的噪音吗?

严陆光:噪音有两种,一种是空气阻力形成的噪音,一个是轮轨形成的噪音。空气阻力的噪音还是有的,就像飞机飞也有噪音,但轮轨摩擦的噪音没有了,所以噪音就小很多。在低速的时候优越性更大,特别对市内交通,城里面人很多,对噪音很敏感,磁浮列车跑到150公里的噪音跟轮轨铁路的60到70公里时差不多。

第三个优越性是轮轨的牵引力是不能太大的,太大就会受到摩擦力的影响,这样轮轨铁路的加速度不能太快。磁悬浮列车没有轮轨了,加速度和减速度都可以比轮轨铁路高得多。这对城市交通也很重要,比如说市内交通,2公里一个站,车总要启动起来,跑一段再停下来,{zh1}它能够运行的{zg}速度就决定于你的启动和停车。而磁悬浮礼车在相同的站间距离上由于启动快、停车快就可以跑到更高的速度。

引进德国技术,中国率先尝鲜

主持人:上海已经有磁悬浮列车,中国的磁悬浮列车是怎样发展起来的?

严陆光:磁浮出现以后,我们感觉到在中国发展这种技术就非常重要,比较符合中国的国情。一是中国国家那么大,人口也众多,大城市间距离超过1000公里的太多了,北京到上海1300公里,到广州2000多公里。按照中国的情况,大幅度发展航空更麻烦,石油在不断的涨价,所以中国很需要磁悬浮。

另外中国这个国家正在起步、正在发展,正开始建设,我们是不是选择好的东西?基于这种情况我们觉得中国特别的需要,无论是长距离的重大干线,还是城市轨道交通,都应该用这种方式来发展、来前进。

虽然这些技术的发展德国和日本等国家投入了很大的力量,但真正用的时候,我们感觉到中国是最需要的。到真正要把交通系统搞起来,我们国家反而应处于{lx1}地位了。

大概从九十年xx始,当时我们研究中国的交通工具,我们说中国的飞机、汽车、铁路需要发展,但同时还有个新东西也要积极发展,那就是磁悬浮。

这方面得到了中央领导共识,但是怎么发展呢?中国不能自己从头开始,而要站在世界技术的肩膀上来发展,所以我们决定引进成熟的技术,来把交通搞起来,用交通的发展继续带动整个技术和产业的发展。

2000年中央决定引进技术,{zh1}和德国谈判。德国一直想在国内建一条线,他们做了长期的技术准备,但是{zh1}发现客源没有预想的那样好,这样一来,德国就没敢建。

中德两国的谈判很快取得了成果,不到一年,德国就在上海选了{dy}条示范的运营线, 2002年底建成,开始试运行。这条运营线2008年8月份,差不多五年半,一共运行了540多万公里,跑了15万趟,大概有1700万人次乘坐。

主持人:磁悬浮跟轮轨的高铁比较一下,有的说费用高好几倍,实际是什么情况?

严陆光:上海线当时是3亿元一公里。中国当时是没有高速铁路的,轮轨刚开始做200公里的轮轨线,一公里大概需要1亿元,而中国一般的铁路每公里需要三四千万元。

但是,不能因为这些情况就说磁浮成本太高。铁路的造价和速度是有很大关系的,速度设计得越快,对钢轨和各方面的材料的要求都越高,价格必然就高,建设费就加大。

中国需要加强自主研发

主持人:您对磁悬浮未来发展趋势有什么看法和想法?

严陆光:在推动磁悬浮的实际应用上,中国走在前面,因为中国有这样的需求,当然也是比较重视。现在有几个大的问题,我们要继续努力推动前进。一是需要大大的加强研发力度,因为中国自身是引进技术多,要想真正变成自己好的产业必须加强研发,总的研发力度不够。要提高生产能力。为什么现在高速轮轨可以很快的上?因为铁道部把原来的技术力量都大量的发动起来了,而磁悬浮只有几个科技发展计划来支持。

二是既然磁悬浮已经到这种程度了,无论是城市轨道交通,还是高速列车,都应该进到国家的规划当中去,国家应该有主管部门作为一种重要的管理方式,在优越性好的地方规划着走,磁悬浮应该有它的一席之地。

整个国家的交通发展应该作为一个项目把它规划起来,由同一的一个部门管,但整个中国的交通是分散的,交通部管公路,铁道部管铁路,民航局管民航,各自都在发展自己。在全国应该有一个统一的交通部,这样把各种各样的方法都统一起来,才能把各种各样的技术用在合适的地方去。

        

              磁悬浮列车的主要技术系统

 

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成,尽管可以使用与磁力无关的推进系统,但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。

电磁悬浮系统(EMS)

是一种吸力悬浮系统,是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸xx生悬浮。常导磁悬浮列车工作时,首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米,是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

电力悬浮系统(EDS)

将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大,从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑,这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。

超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的xx导电性和xx抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。

超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备,而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧,车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时,就会产生一个移动的电磁场,因而在列车导轨上产生磁波,这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力,正是这种推力推动列车前进。其原理就像冲浪运动一样,冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。与冲浪者所面对的难题相同,超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。为此,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式,xx地控制电磁波形以使列车能良好地运行。

推进系统

磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,它就像同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的“转子”一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下,列车可以xx实现非接触的牵引和制动。

 

 

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