總設(shè)計(jì)師談中國(guó)中低速磁浮交通:輻射低于家電
國(guó)產(chǎn)中低速磁浮列車 王握文攝
輻射低于家電 造價(jià)廉于輕軌
——訪我國(guó)中低速磁浮交通系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、國(guó)防科技大學(xué)教授常文森
掌握中低速磁浮交通核心關(guān)鍵技術(shù),是我國(guó)在高端制造業(yè)領(lǐng)域自主科技創(chuàng)新的又一重大成果,這一技術(shù)較之傳統(tǒng)的輪軌技術(shù)有何特點(diǎn)?其推廣應(yīng)用的前景如何?國(guó)防科技大學(xué)為何能夠取得這樣的創(chuàng)新成果?帶著這些問(wèn)題,記者采訪了我國(guó)中低速磁浮交通系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、國(guó)防科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師常文森。
記者:北京市剛剛啟動(dòng)建設(shè)的城市軌道交通S1線西段工程,將采用國(guó)防科技大學(xué)研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中低速磁浮交通技術(shù),說(shuō)明了什么?
常文森:表明我國(guó)中低速磁浮交通技術(shù)已具備工程化、產(chǎn)業(yè)化實(shí)施能力。
記者:磁浮列車有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)?
常文森:磁浮列車是利用電磁力抵消地球引力,通過(guò)自動(dòng)控制手段使列車懸浮在軌道上運(yùn)行,其懸浮間隙約為1厘米左右,列車與軌道始終處于一種“若即若離”的狀態(tài)。它具有噪音低、振動(dòng)小、無(wú)污染、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、加速性能好、使用壽命長(zhǎng)、乘坐平穩(wěn)舒適等特點(diǎn),被譽(yù)為“零高度飛行器”。我們建在唐山的磁浮試驗(yàn)示范線,設(shè)計(jì)有70‰的坡度,50米彎道半徑,兩輛編組的磁浮列車運(yùn)行最高時(shí)速可達(dá)105公里。最大有效承載能力達(dá)到15噸,已累計(jì)運(yùn)行6萬(wàn)公里,車輛、軌道及相關(guān)裝備完全達(dá)到運(yùn)營(yíng)線要求。
記者:磁浮列車分為哪些類型,有什么區(qū)別?
常文森:按照懸浮方式劃分,可分電磁型和電動(dòng)型。電磁型是利用磁體的吸力實(shí)現(xiàn)懸浮,電動(dòng)型則是利用磁體的排斥力實(shí)現(xiàn)懸浮。
根據(jù)運(yùn)行速度,時(shí)速在400公里以上為高速磁浮列車,主要用于城市之間遠(yuǎn)距離的交通。中低速磁浮列車時(shí)速一般在100公里左右,主要用于城市內(nèi)部交通。兩者的懸浮原理相同,都是吸引式懸浮,但其導(dǎo)向系統(tǒng)、軌道結(jié)構(gòu)、牽引系統(tǒng)、供電方式卻不相同。
記者:磁浮列車及其交通技術(shù)主要涉及哪些學(xué)科,其核心關(guān)鍵技術(shù)是什么?
常文森:磁浮交通是一項(xiàng)戰(zhàn)略高技術(shù),也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其研究和制造涉及自動(dòng)控制理論、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、直線推進(jìn)技術(shù)、機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、網(wǎng)絡(luò)通信、故障監(jiān)測(cè)與診斷等眾多學(xué)科,是一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力和工業(yè)水平的重要標(biāo)志。其核心關(guān)鍵技術(shù)主要有4大塊:即總體設(shè)計(jì)和技術(shù)集成、懸浮導(dǎo)向控制技術(shù)、轉(zhuǎn)向架和二次系技術(shù)、牽引控制技術(shù),是磁浮交通的專有技術(shù),其中最核心的是懸浮導(dǎo)向控制,也是國(guó)外明確不予轉(zhuǎn)讓和嚴(yán)密封鎖的技術(shù)。
記者:能否講一講您率領(lǐng)課題組攻克磁浮列車核心關(guān)鍵技術(shù)的過(guò)程?
常文森:國(guó)防科大1980年就開始磁浮交通研制。當(dāng)時(shí),德國(guó)和日本在磁浮列車研究方面已經(jīng)取得進(jìn)展。我那時(shí)就想,我們可以發(fā)揮自動(dòng)控制學(xué)科優(yōu)勢(shì),研究開發(fā)中國(guó)的磁浮列車。這一干就是30年。1980年,我們研制成功我國(guó)第一臺(tái)小型磁懸浮實(shí)驗(yàn)裝置,此后又研制出我國(guó)第一臺(tái)小型磁懸浮原理樣車。在“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃中,我們承擔(dān)了磁懸浮列車核心技術(shù)——“懸浮及導(dǎo)向控制技術(shù)”的攻關(guān)任務(wù),相繼突破懸浮導(dǎo)向控制、轉(zhuǎn)向架、總體設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成等一系列核心關(guān)鍵技術(shù),研制成功磁浮列車原理樣車、全尺寸單轉(zhuǎn)向架載人試驗(yàn)運(yùn)行系統(tǒng)。1999年,與北京控股集團(tuán)有限公司合作,積極推進(jìn)中低速磁浮交通的工程化應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化,先后研制成功試驗(yàn)樣車、工程化樣車、實(shí)用型列車,建設(shè)了中試試驗(yàn)線和試驗(yàn)示范線,形成工程化研發(fā)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵裝備的全部國(guó)產(chǎn)化。
記者:磁浮列車研發(fā)及應(yīng)用情況如何?
常文森:德國(guó)和日本是世界上最早研究磁浮列車技術(shù)的國(guó)家,分別在高速磁浮、中低速磁浮交通技術(shù)方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。2003年,我國(guó)引進(jìn)德國(guó)高速磁浮交通技術(shù),建成了世界上第一條高速磁浮運(yùn)營(yíng)示范線——上海浦東機(jī)場(chǎng)線,全長(zhǎng)30公里,它是目前國(guó)際上唯一一條高速磁浮商業(yè)運(yùn)營(yíng)線。日本于2005年3月在名古屋建成了世界上第一條低速磁浮運(yùn)營(yíng)線,全長(zhǎng)8.9公里,是目前世界上唯一一條低速磁浮運(yùn)營(yíng)線路。北京S1中低速磁浮交通運(yùn)營(yíng)示范線建成后,我國(guó)將成為世界上繼日本之后能夠研制和建造中低速磁浮交通運(yùn)營(yíng)線的國(guó)家。
記者:聽(tīng)說(shuō)國(guó)外在研制開發(fā)磁浮交通時(shí),曾遇到過(guò)車軌共振動(dòng)問(wèn)題,我們的磁浮交通建成后能避免這個(gè)問(wèn)題嗎?
常文森:車軌共振確實(shí)是世界磁浮交通界公認(rèn)的一個(gè)技術(shù)難題,就是磁浮列車在停車和過(guò)道岔時(shí),由于懸浮系統(tǒng)的主動(dòng)控制,容易使車輛和軌道產(chǎn)生共振。美國(guó)曾出現(xiàn)過(guò)剛建好的線路因車軌共振而無(wú)法運(yùn)行,不得不返回實(shí)驗(yàn)室重新研究解決。我們經(jīng)過(guò)多年的不斷研究探索,通過(guò)在懸浮控制算法中加入振動(dòng)抑制算法等創(chuàng)新辦法,找到了解決這一世界性難題的辦法,擁有這方面的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),完全能避免國(guó)產(chǎn)磁浮交通出現(xiàn)類似的問(wèn)題。
記者:有人認(rèn)為磁浮列車存在電磁輻射問(wèn)題,是這樣嗎?
常文森:我可以明確地告訴大家,磁浮列車不存在電磁輻射問(wèn)題。因?yàn)殡姶胖饕嬖谟诹熊嚺c軌道懸浮間隙的1厘米范圍,對(duì)10米外的地方幾乎沒(méi)有影響,特別是我們研發(fā)的國(guó)產(chǎn)中低速磁浮列車,采用吸力型電磁懸浮、低頻(小于100赫茲)懸浮牽引供電制式、新材料電磁防護(hù)等一系列技術(shù)創(chuàng)新手段,能把電磁輻射減小到最低程度。經(jīng)測(cè)試,車廂磁場(chǎng)與一般家電產(chǎn)生的磁場(chǎng)相當(dāng),甚至更低,大家請(qǐng)放心乘坐。磁浮列車是一種電磁環(huán)境友好、噪音小、安全可靠、綠色環(huán)保的城市軌道交通工具。
記者:國(guó)產(chǎn)中低速磁浮交通的造價(jià)如何?
常文森:國(guó)產(chǎn)中低速磁浮交通擁有很好的性價(jià)比,我們測(cè)算其每公里工程造價(jià)在3億元以內(nèi),遠(yuǎn)低于目前地鐵每公里6億元以上的造價(jià);略高于輕軌,但它的維修維護(hù)費(fèi)用很低,如果考慮這個(gè)因素,其綜合性價(jià)比要高于輕軌。另外,由于中低速磁浮交通轉(zhuǎn)彎半徑小,爬坡能力強(qiáng),也極大降低了征地拆遷成本?？梢哉f(shuō),在我國(guó)城市高速發(fā)展時(shí)期,發(fā)展中低速磁浮交通是解決城市交通問(wèn)題的一種很好選擇。(記者 陳勁松 王握文)
