成都这家国家重点实验室让高铁浮起来飞起来

2021-11-26 07:46  来源: 成都日报

在所有交通工具中,轨道交通自其诞生,就以其运量大、速度快等优点在人类历史中发挥着独一无二的作用。在我国,以高速铁路为代表的轨道交通,不仅为我国的经济社会发展作出重大贡献,也以高技术含量成为我国科技创新领域的一张靓丽名片。

今年1月13日,采用西南交通大学牵引动力国家重点实验室原创技术的世界首条高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在成都正式启用,这标志着我国在该领域实现从无到有的突破,具备了工程化试验示范条件。智能磁浮系统被很多专家认为将成为中国乃至世界后高铁时代的发展趋势,那么,地处成都、以面向未来交通为重要研究对象的这家国家重点实验室,在磁悬浮方面有什么研究成果和过人之处呢?

【走进未来】

未来速度:时速大于600公里 节能无噪还安全舒适

西南交通大学九里堤校区,牵引动力国家重点实验室,一台银黑相间的工程化样车在试验线上启动。

在样车运行的同时,科研人员同步进行动力学、气动、振动、噪声等方面的研究——这是由我国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线正式启用,设计时速大于600公里,标志着我国高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。

西南交通大学研发团队介绍,样车采用全碳纤维轻量化车体、低阻力头形、大载重高温超导磁浮技术等新技术和新工艺。该技术拟首先在大气环境下实现工程化,预期运行速度目标值大于600公里/小时,可望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。

记者看到,高温超导高速磁浮工程化样车车头采用流线设计,形状如子弹头。不同于高铁靠车载电源驱动在钢轨上“奔跑”,该样车悬浮在永磁轨道上,轨道中间铺有直线电机,在车子底部装有超导悬浮装置替代了车轮。

在样车体验乘坐时,记者发现,整个样车设计非常具有科技感、未来感,进入其中仿佛置身科幻片场景。样车行进时,听不到列车车轮与铁轨碰撞的声音,整个行进过程非常平稳,乘坐体验非常舒适。“这正是该技术的优势所在。”工作人员介绍,高温超导磁浮列车技术拥有无源自稳定、结构简单、节能、无化学和噪声污染、安全舒适、运行成本低等优点,所以是理想的新型轨道交通工具,适用于多种速度域,尤其适合高速及超高速线路运行。

记者进一步了解到,除了样车,高温超导高速磁浮工程化研究项目还包括悬浮系统、牵引制动系统、运控系统,以及整个系统工程的联调联试和综合性能检测系统,可实现高温超导高速磁浮样车的悬浮、导向、牵引、制动等基本功能,以及整个系统工程的联调联试。结合西南交通大学校内磁浮列车模型试验台,试验线可验证高温超导磁浮列车高速化及长期运行的可靠性,对于技术转化、工程示范、学科建设都有着重要意义。

下一步计划结合未来真空管道技术,开发填补陆地交通和航空交通速度空白的综合交通系统,将为远期向1000公里/小时以上速度值的突破奠定基础,从而构建陆地交通运输的全新模式,引发轨道交通发展的前瞻性、颠覆性变革。

未来交通:“磁浮车”或将与“真空管道”相结合

以满足中国轨道交通现代化的需要为宗旨,牵引动力国家重点实验室研究的领域几乎涵盖了轨道交通的方方面面。

记者了解到,牵引动力国家重点实验室设有车辆工程与测控研究所、轮轨关系与振动噪声研究所、新型轨道交通技术研究所(含超导技术研究所)、摩擦学研究所等多个研究所。

就拿与高温超导磁浮列车技术关系非常紧密的新型轨道交通技术研究所(含超导技术研究所)来说,所内不同研究员从不同角度,提前对高温超导磁浮列车技术可能面临的问题进行研究。

例如,“磁浮车”与“真空管道”相结合的交通模式正逐渐成为国内外专家和学者的研究热点,但在真空管道下高速运转,将给列车和管道带来什么其他意想不到的影响呢?针对这个问题,实验室研究员李田与其他学者共同研究了“初始环境温度对真空管道高速列车气动特性的影响”。为了提高超导电动磁悬浮列车的乘坐舒适性,实验室研究员马光同将目光放在减震上,与其他学者共同完成“超导电动磁悬浮列车次级悬挂半主动控制研究”……

种种研究成果,不一而足。与此同时,牵引动力国家重点实验室的研究人员积极举办各类学术活动,邀请相关领域的权威专家来到实验室,与研究员们深入交流。实验室官网显示,今年6月,主要从事高温超导和磁性材料领域研究的中国科学院物理研究所副研究员罗会仟博士就曾来到这里进行学术分享。

记者注意到,实验室的很多研究都是面向未来的——从轨道交通的未来需求出发,以未来轨道交通可能在现有速度条件下大幅提速为基础,通过建模、数学计算等方式,提前研究未来可能遇到的问题并给出解决方案,从而实现技术的超前储备,到速度真的发展到那一步时,相关的研究成果即可以马上投入使用。这一点,或许就是中国轨道交通能够实现从追赶到领先的原因,也是成都这片土地能够诞生走向未来交通技术的原因所在。

【未来场域】

产业链条齐备

成都轨道交通企业超过440家

当高校将面向未来的交通作为重要研究对象的同时,在产业端也频频传来成都轨道交通企业实现技术突破的好消息。今年1月,首台国产氢燃料电池混合动力机车在山西下线。这是我国氢能源在铁路机车领域产业化应用的最新成果,标志着我国氢能利用技术取得关键突破。为该车提供核心能源技术的,正是来自成都的四川荣创新能动力系统有限公司。

今年4月,由成都企业新筑路桥机械股份有限公司推出的全球首个时速160公里的内嵌式磁浮交通系统正式亮相。该系统的最高速度、加速能力、爬坡能力、转弯半径等指标具有比较优势;比同其他城市轨道交通制式节约建设和运营维保成本30%以上。公司总工程师简炼表示:“运营实践证明,磁浮交通更安全、更环保、更经济,且更适应恶劣气候,是智能化革命性的交通方式。”

中车长春轨道客车股份有限公司也于今年进行了“新型时速160公里全自动智慧市域列车”的国内首发。该列车由成都中车长客公司本地研发制造。列车不仅融入三星堆、太阳神鸟、成都银杏树等蜀地文化,还拥有“最强智慧大脑”:车辆采用最高等级自动驾驶技术,同时还应用障碍物主动检测、5G车地通讯网络、以太网列车控制系统等轨道交通最新科技,具有智能、绿色、安全、舒适等特点。

目前,成都市已有轨道交通企业超过440家,形成以中车成都、新筑股份等企业为龙头,康尼、海康威视等企业配套的产业集群,是全国轨道交通产业链最齐备城市之一、全国第五大轨道交通零部件配套基地。成都将把轨道交通产业生态圈打造成为世界级轨道交通产业基地和轨道交通产学研用融中心。

【对话未来】

西南交通大学牵引动力国家重点实验室研究员邓自刚:

超高速真空管道磁浮交通的意义如同蒸汽机取代畜力

超高速真空管道磁浮交通的意义如同蒸汽机取代畜力,是划时代的。有陆上飞行器的第五代交通工具之称的磁浮交通,具有成本低、运营能耗低及安全性高等优势,其顺利实现将更好助力构建超高速交通网络,实现国内各大型城市间的一小时经济圈、国际各大型城市四小时经济圈,这对全球政治、经济、文化等方面将产生巨大影响。

相信未来在新一轮科技革命背景下,云计算、大数据、物联网、人工智能、宽带通信等技术快速发展,以科技创新为源动力,加快新技术、新材料、新工艺的应用和转化,高速及超高速磁浮行业孕育着重大技术创新需求和发展机遇。加快智能磁浮科技攻关,将物联网、大数据等新技术应用在磁浮各专业领域,打造更加安全可靠、经济高效、温馨舒适、方便快捷、绿色节能的智能磁浮系统将成为中国乃至世界后高铁时代的发展趋势。

本报记者 白洋 程怡欣 摄影 魏麟潇

编辑:谭希责任编辑:马兰