世界磁浮鐵路的試驗(yàn)與發(fā)展

從世界上第一條鐵路誕生以來(lái)，在一個(gè)半世紀(jì)的歷史進(jìn)程中，鐵路經(jīng)歷了牽引動(dòng)力的三次革命，即蒸汽、內(nèi)燃和電力牽引。但隨著車輛技術(shù)、通信信號(hào)、線路的加強(qiáng)和改進(jìn)，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，列車運(yùn)行速度不斷提高，一般高速列車時(shí)速均在200公里及其以上，使鐵路成為大型的現(xiàn)代化交通工具。

但是，由于高速公路和航空事業(yè)發(fā)展，鐵路面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，要使自己在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，必須更大幅度的提高速度。圍繞這個(gè)問(wèn)題，許多國(guó)家做了不少努力，雖然取得了很大進(jìn)展，但要彌補(bǔ)鐵路航空之間的速度差距，還是相當(dāng)困難的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的輪軌粘著式鐵路是利用車輪與鋼軌的粘著力使列車前進(jìn)的，而其粘著系數(shù)又隨著速度的增加而減小，走行阻力卻隨著速度的增加而加大。當(dāng)速度超過(guò)粘著系數(shù)曲線和走行阻力曲線的交點(diǎn)時(shí)，速度就不可能再進(jìn)一步提高了。如果要想再進(jìn)一步提高速度，同時(shí)又要做到更加安全、舒適，減輕振動(dòng)和噪音，減少能耗，降低運(yùn)輸成本，那么，傳統(tǒng)鐵路將是難以辦到的。

為了越過(guò)這個(gè)障礙，從60年代初開始，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開始研究非粘著式超高速車輛。這種車輛可以分為兩大類，一類是氣墊式懸浮，另一類是磁懸浮。經(jīng)過(guò)研究，人們認(rèn)為在能源消耗、噪音等方面，磁懸浮比氣懸浮優(yōu)越。因此，除了法國(guó)在奧爾良仍有一條18公里的氣墊車輛試驗(yàn)線路以外，英、美、德、日本等國(guó)，已在60年代后停止氣墊車的研究而改為對(duì)磁懸浮的研究。

經(jīng)過(guò)近30年的研究和試驗(yàn)，已取得了重大的進(jìn)展。有些先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化研究階段。特別是超導(dǎo)技術(shù)的突破性進(jìn)展，將大大縮短磁懸浮鐵路的發(fā)展過(guò)程。

在這項(xiàng)研究中，德國(guó)和日本起步最早，但兩國(guó)采用的制式截然不同，德國(guó)采用常導(dǎo)磁吸式，而日本則采用超導(dǎo)磁斥式。在車輛和線路結(jié)構(gòu)上，在懸浮、導(dǎo)向和推進(jìn)方式上雖各有不同，然而基本原理卻是一樣的。

日本于1972年用ML100型試驗(yàn)車實(shí)現(xiàn)了60公里／小時(shí)的懸浮運(yùn)行。1975年著手修建宮崎試驗(yàn)線。1977年開始對(duì)倒T形導(dǎo)軌和跨座式ML500型試驗(yàn)車進(jìn)行了無(wú)人駕駛的試驗(yàn)。1979年12月，在九州宮崎試驗(yàn)線上創(chuàng)造了517公里／小時(shí)的速度記錄。但因常溫下的超導(dǎo)材料尚未出現(xiàn)，還未能投入商業(yè)性的載人運(yùn)行。日本的專家們信心十足地認(rèn)為，他們的磁懸浮列車將是“最有發(fā)展前途的列車”。為適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，日本準(zhǔn)備再修建兩條50公里長(zhǎng)的試驗(yàn)線，一條從扎幌道千葉機(jī)場(chǎng)，另一條是連接?xùn)|京至甲府的中央線。

德國(guó)從1968年開始研究磁浮列車。1983年在阿姆斯蘭德建設(shè)了一條長(zhǎng)32公里的試驗(yàn)線，已完成了載人試驗(yàn)。他們采用的TR06型試驗(yàn)車，在該線上創(chuàng)造了412公里／小時(shí)的記錄，并打算進(jìn)一步突破500公里／小時(shí)。此外還計(jì)劃投資100億馬克，在埃森經(jīng)科隆、法蘭克福到曼海姆之間修建一條磁懸浮鐵路。引人注目的是從漢堡到柏林的磁懸浮鐵路，計(jì)劃在90年代末期建成通車。

美國(guó)還沒(méi)有本國(guó)研制的磁懸浮列車，但對(duì)德國(guó)的常導(dǎo)磁吸式磁懸浮系統(tǒng)很感興趣，并準(zhǔn)備引進(jìn)，修建從洛杉磯到拉斯維加斯的磁懸浮鐵路。從而把乘小汽車需5小時(shí)的路程，壓縮到70分鐘即可到達(dá)。該線總耗資約25億美元，其中包括購(gòu)買40個(gè)車組，建設(shè)兩個(gè)有服務(wù)設(shè)施的車站、一個(gè)維修工廠和一座管理大樓。

英國(guó)于1973年開始進(jìn)行磁懸浮鐵路的研究，經(jīng)過(guò)20多年的研究和試驗(yàn)，于1984年４月，從伯明翰機(jī)場(chǎng)至國(guó)際車站之間開通運(yùn)行了低速磁懸浮列車，平均速度為25公里／小時(shí)。這是目前世界上唯一投入商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮鐵路。近年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐證明，常導(dǎo)磁吸式懸浮系統(tǒng)、直線異步電機(jī)推進(jìn)的高架低速磁浮列車，適用于城市內(nèi)的公共交通和郊區(qū)客運(yùn)。

加大從1970年開始研究磁懸浮列車，目的是在多倫多—-渥太華—-蒙特利爾之間修建一條超高速磁懸浮鐵路。他們的專家認(rèn)為，在加拿大的氣候環(huán)境條件下，采用超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)比常導(dǎo)的系統(tǒng)要優(yōu)越。1977年研制成超導(dǎo)磁浮車，進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，取得了一定的進(jìn)展。

原蘇聯(lián)從1976年開始進(jìn)行磁懸浮鐵路的研究，在莫斯科附近一條長(zhǎng)600米的試驗(yàn)線上，其05號(hào)磁浮車達(dá)到60公里／小時(shí)的速度。還計(jì)劃在阿拉木圖修建一條長(zhǎng)14公里、有7個(gè)小站的城市商業(yè)磁浮運(yùn)輸系統(tǒng)，速度也是60公里小／小時(shí)。此外，計(jì)劃在埃里溫修建一條磁浮鐵路，作為全長(zhǎng)60公里的磁懸浮鐵路的一個(gè)組成部分。

經(jīng)過(guò)了各國(guó)多年的試驗(yàn)研究以后，一般認(rèn)為，短途磁懸浮運(yùn)輸速度一般為200公里／小時(shí)，用于連接機(jī)場(chǎng)和市中心；中程磁懸浮運(yùn)輸速度為300公里／小時(shí)，適用于城市間的運(yùn)輸；長(zhǎng)途磁懸浮運(yùn)輸速度一般在300公里／小時(shí)以上，適用于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

磁懸浮鐵路從探索性的基礎(chǔ)研究到進(jìn)入實(shí)用性開發(fā)研究，經(jīng)歷了20多年?，F(xiàn)在，各國(guó)已經(jīng)公認(rèn)它是一種很有發(fā)展前途的交通運(yùn)輸工具，適用于長(zhǎng)、短途高速運(yùn)輸。其主要特點(diǎn)是不受氣候影響、無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)及磨耗、不污染，可以通過(guò) 35‰的大坡度和半徑較小的曲線，能安全、迅速的運(yùn)送旅客，大大縮短旅客乘車時(shí)間，時(shí)速可達(dá)500公里，運(yùn)送一名旅客消耗的能量約相當(dāng)于飛機(jī)的60％。

在造價(jià)方面，日本的專家認(rèn)為橋隧、軌道基礎(chǔ)部分和新干線大致相等，軌道上部由于不用鋼軌而用推進(jìn)及導(dǎo)向線圈，造價(jià)比新干線要高20％，但因省去了鋼軌、車輪、接觸網(wǎng)、受電弓，造價(jià)高出的部分可以與節(jié)省的運(yùn)營(yíng)費(fèi)相互抵銷。德國(guó)的專家估算，一條復(fù)線磁懸浮鐵路每公里造價(jià)為5千萬(wàn)馬克，而高速鐵路每公里造價(jià)為3千萬(wàn)馬克。

磁懸浮鐵路的行車速度和能耗高于傳統(tǒng)鐵路，低于飛機(jī)，是彌補(bǔ)傳統(tǒng)鐵路與飛機(jī)之間速度差距的一種有效的運(yùn)輸工具。由縮短乘車時(shí)間而帶來(lái)的社會(huì)效益是巨大，因此得到了不少國(guó)家的重視。除上述的美國(guó)、日本、加拿大外，西歐各國(guó)已經(jīng)提出歐洲磁懸浮鐵路網(wǎng)的設(shè)想。德國(guó)考慮在漢堡、漢諾威、慕尼黑、魯爾區(qū)、法蘭克福、斯圖加特等地修建磁懸浮鐵路。法國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)和荷蘭四國(guó)商定在巴黎、布魯塞爾、科隆和阿姆斯特丹之間750公里的線路上，采用磁懸浮高速列車的方案。

已經(jīng)投入可行性研究的磁懸浮鐵路有：美國(guó)的洛杉磯—-拉斯維加斯（450公里）、芝加哥—-米爾沃基（120公里）；加拿大的蒙特利爾—-渥太華（193公里）；歐洲的法蘭克?！?巴黎（515公里）、布魯塞爾—-巴塞爾（500公里）；澳大利亞的墨爾本—-悉尼（810公里）；沙特阿拉伯的利雅得—-麥加（880公里）；韓國(guó)的漢城—-釜山（500公里）等線路。

預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，高速、安全、舒適、方便的磁懸浮列車運(yùn)輸系統(tǒng)，會(huì)出現(xiàn)在世界各主要發(fā)達(dá)地區(qū)。它將以更高的效益在中短途運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)中勝過(guò)高速鐵路、高速公路和民航運(yùn)輸。