中国造全球首台新式磁浮列车

如果你认为高铁已经够快了,那么你可能还不知道中国正在生产比高铁速度还要快一倍多的新型列车。

就在今年7月20日,中国山东青岛市,突然在会场上发布了完全由我国自主研发的高温超导磁浮样板试验车。这是世界第一次发布新式磁悬浮列车,该列车目前已经在青岛实体展示。

消息一出,震惊世界网友,有的国家网友说自己国家连中国已经普及的高铁都还没有中国就又造出新的列车了,最馋的还是日本网友,他们表示日本也在研发类似的列车但没想到让中国给抢先了。

那么这辆令世界网友垂涎的高温超导悬浮列车到底有什么奥秘?中国未来铁路运输又将呈现什么样的趋势?

虽然高铁已经在中国全面普及,但是铁路发展的步伐从来没有停止。目前世界上有十一个国家拥有高铁,其中日本的新干线、法国的TGV高速铁路,德国的ICE联欧高铁以及中国高速铁路是位于世界头筹的。

可惜的是,日本虽然在上世纪六十年代拥有了新干线,但是新干线的进化速度却一直很慢。将近六十年的时间里,日本的新干线不仅没有任何进步,反而设施开始逐渐老化,配套设施更新的速度十分缓慢。再加上日本九十年代泡沫破裂,突然进入到“消失的三十年”中,日本财政也无法支撑其科技研发。

类似的事情也发生在德国与法国,这两个欧洲发达国家率先进入后工业时代,人力成本非常高䀚,对于高铁网络的铺设都十分费劲,就更别提后续的配套服务了。

欧洲铁路公司的乘务员都是年龄相对较大的人,服务态度自然也比较冷淡。且火车站也都还是上世纪建成的,未来也不太可能修复。因此高铁的普及可不是只有高铁列车那么简单,只要是原料与人力成本过高,就会影响着整个建设工程的发展。

对于高温超导磁浮列车技术研发而言,研究费用更是一笔天文数字,值得注意的是,中国并不是第一个研发高温超导磁浮技术的国家,日本在2016年就开启了JR列车研发项目,奈何自己国家的财政吃紧,本来政府就没有多少钱,还要举办东京奥运会,自然是要“把钢用在刀刃上”,该项目的后续投资就完全搁置了。

更有趣的是,日本人的价值观还非常“西化”,不给钱就不干活,也不考虑长期的未来收益。所以,经济上的吃紧与日本人价值观上的短视搓成了日本对高温超导磁浮技术研发的滞后,如今已经是2021年,这项技术还停留在实验室里,没有丝毫进展。

中国在2018年开始启动了高温超导磁浮研究项目,国家将这项重任交给了西安交通大学。西安交大号称是“中国高铁的摇篮”,多年以来一直为中国铁路列车研发技术做出屡屡贡献。这次也不例外,实验室很快就建成,从简单的轨道模型到庞大的实体模型,应有尽有。在小模型上,你可以看到一个“冒烟”的铁块沿着正方形轨道来回奔跑,不论实验人员怎么碰这个铁块也不会让它偏离轨道。铁块就好像一个听话的小孩一样一直在轨道附近漂浮,还从来不脱轨。

在实体实验室中,西安交通大学还特意建造了长达800米的实体环形轨道,将列车的动力车头简易版放在轨道上,轨道类似于过山车,涵盖了日常铁路运行中所有的变轨情况。实验人员最开始让火车头自己动,安全后再坐上人进行载人实验,最后不断提高速度,在保证安全的情况下,火车最高可以达到每小时600千米,理论上还可以更快,但处于载客安全的考虑,这样的速度已经很让人满意了。

高温超导悬浮列车是由西安交通大学自主研发的新能源列车,该列车的最大特点就是快。在西安交大的实验室中,可以看到一个实验列车,经过实验测速,保守估计日常时速可也达到每小时600公里,速度是现在高铁的3倍左右,甚至已经超越了飞机的速度成为了世界最快的交通运输工具。

高速度并不是那么简单的,需要保证几个事情。

首先是减少阻力,阻力对于一个运输设备而言一直是难以突破的问题,例如现在中国非常普遍的高铁,纵使它很快,奈何下面也有轮子,也有比较高的摩擦系数,想从这个基础上提速只能加大马力,而增强动力的结果就是高能源消耗,会提高整个列车的运行成本。

所以从物理因素,经济因素两个层面综合考虑,高铁也是有上限的,它的发展是有顶峰的。如果想打破阻力的制约,就要考虑新的减少阻力的方式。

在很早的时候,中国就已经有了磁悬浮列车,但是由于成本太高,且运行速度没有比现在的高铁快哪里去,也就只适用于上海附近的铁路了,没有在全国大面积推广。记者在青岛发布会看到了实体列车,一个成年人就可以把整台列车推动,可见阻力是有多低。

解决了物理问题,还要考虑第二个问题——成本。

刚才提到了早期的磁悬浮列车成本太高,其最重要的一项成本就是电能消耗。学过高中物理可能会知道,在电流周围会产生磁场,列车底端的磁体在电流所产生的磁场中受到作用力,在排斥到一定距离后排斥力与列车自身所受重力相平衡,得到悬浮的效果,这里最重要的就是通电电流如果想创造出可以抬动整个列车的磁场就需要无时无刻输送强大的电流。

电流的稳定可以控制,但是在常温状态下,任何导电材料多少都会有电阻,就连我们日常看到的高压输电线也会有电阻,电阻会无时无刻地产生热能,进而降低电能的使用率,而在磁悬浮列车中,庞大的电流所产生的电能消耗是十分严重的。

我国虽然有庞大的供电系统,但是也并不意味着电能可以无限使用,如果将这种磁悬浮列车普及到全国,那么每年所消耗的电能将会不计其数了。

这时有的人会产生疑问,既然列车已经悬浮在空中,那怎么保证列车能不脱轨?

在传统的磁悬浮列车中,保证不脱轨的方法就是在列车两端地步用铁板将列车牢牢“裹”在铁轨上,在列车转弯的时候可以用铁板进行修正。

这样做的弊端就在于列车转弯的时候,铁板与铁轨之间会产生较大的摩擦,导致非常危险也非常耗材料,同时铁板的承受能力有限,不能保证列车高速运行。而新式高温超导磁浮列车采用了新的设计思路,它用磁力吸附在铁轨上,不论列车如何拐弯,如何高速行驶,列车都会像和铁路是一个整体一样牢牢吸附在铁轨上。即使弯度再大、速度再快也不会出现脱轨的状况。悬浮在空中的列车有能牢牢吸附在铁轨上,这种看似不可实现的难题居然让中国人做到了。

在没有电阻、没有物理阻碍的状态下,高温超导磁浮列车就能够在铁路上高速又安全地行驶了。遗憾额是在青岛公开的铁路只有100米,我们暂时不能看到列车高速行驶的样子了。

说完运作原理,我们再来说说外观与内部构造。

高温超导磁浮列车的外观沿袭了中国高铁流线型设计,子弹列车头比高铁更具次世代感觉。车内的各项设施配套齐全,值得一提的是,车内座椅背的电子屏幕部全部都安装了鸿蒙系统,乘客手机可以无线连接屏幕,进行日常工作与使用,每个座位的把手上都配备了无线充电平台,可以将自己的电子设备平放在把手上进行无线充电。车内以白色调为主色调,干净整洁,车头驾驶室也做出了全面优化升级,不仅失业更加宽阔,自动驾驶系统也根据磁浮列车的特性做出了多种改良。

特别注意的是,列车的头等座进行了很大的改观,取消了传统的头等舱座椅,改用许多未来汽车中能看到额来的旋转座椅,旁边配备桌子,可以开展小型会议等活动。更大满足了商务需求。

列车中配备了舒适的环境调控系统,在列车高速行驶的过程中,部分乘客会因为速度提高后血流速度会变慢,对血管造成单向压迫,系统会自动监控车厢内部的温度和气压,对人体不适的指标进行智能调节,做到时刻保持最舒适的环境。

这个系统类似于现代飞机中普遍安装的飞控系统,对机舱内部环境进行时刻调节。从室内设计来看,高温超导磁浮列车的设计逐渐再往飞机靠拢,也体现了设计团队想打造“陆地飞机”的决心。

本次列车在青岛亮相,标志着高温超导磁浮列车还是向工程化方向发展,意味着初期的实验阶段已经正式结束,意味着在不久的将来,我们可以乘坐到这样跨时代的列车,更意味着中国铁路发展进入了新的纪元。

虽然日本也在研发这项技术,但是日本到现在仍然没有解决磁浮技术的核心科技,甚至连实体样板车也没有做出来。

没有什么比实物更具有说服力的了,中国虽然后研究的这项技术,但却最先把样板车造出来了,这标志着中国现代工业化也在与时俱进,没有一直跟随前者的脚步。

我们的技术正在赶超欧美,带领世界共同迈向新的星辰大海。

来源:科学观光号

原标题  ;中国造全球首台新式磁浮列车,日本专家眼红:让中国抢先了

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