中国惊现磁悬浮高铁新技术 或将改变运输格局
繼中國600公里高速磁浮列車成功下線后,中國企業大連奇想科技有限公司經過十幾年研發,成功研制出電磁懸浮高鐵新技術,據悉這項技術讓目前的磁懸浮高鐵的運載能力提升一倍以上,首次實現大載重量的高速運輸,時速600公里高速磁懸浮列車的載重能力由原來的20噸提升到40噸甚至60噸,將有效提升高鐵運輸效率。
隨著時代的變化和科技的進步,人們周圍的交通工具發展得越來越多,給每一個人的生活都帶來了極大的方便。海洋里的輪船,陸地上的汽車,軌道上的高鐵,天空中的飛機,大大縮短了人們出行的時間。
每次運輸工具的變更都使得技術得到提升,造價和成本增加,每次提升都帶來了運輸效率的明顯提升,同時也讓相關產業發生深刻變革。
世界運輸目前最普遍的運輸方式是海運、鐵路、公路、空運。海運最便宜但速度最慢,國際運輸一般要一兩個月的時間,而且受到天氣的影響,鐵路運輸費用約是海運的三倍左右,而鐵路運輸速度約是海運的三倍左右,并且不易受到天氣影響,時效性高,比如,在疫情期間,海運和空運不得不中斷,中歐班列承擔了海運和空運的大量運輸物資,為世界抗擊疫情發揮了重要的作用。公路運輸成本一般高于鐵路運輸,但公路運輸的靈活便利性仍然是最終階段運輸的主要運輸方式。空運的速度最快,比鐵路快三倍左右,但空運價格也是鐵路運輸的三倍左右,易受到天氣影響。從以上不難看出運輸的時效性決定著運費市場的定價,用戶愿意花費合理的金錢來縮短運輸時間。運輸效率的提升微觀看可以增加企業的年產值,宏觀來看可以提高每年的國民生產總值。
從以上運輸的綜合性價比來看,鐵路運輸有較高的性價比,使得近年來軌道交通的運輸量占比越來越大,大有遠海運向陸運的趨勢。各國為增強運輸效率,提升國家綜合競爭能力,越來越重視軌道交通的發展。
我國在軌道交通的發展投入了巨大的資源,為掌握高速磁浮關鍵技術,在科技部“十三五”國家重點研發計劃先進軌道交通重點專項課題支持下,由中國中車組織,中車四方股份公司牽頭,匯集國內磁浮、高鐵領域30多家高校、科研院所和企業“產學研用”聯合開展了時速600公里高速磁浮交通系統的研制。項目于2016年10月啟動,2019年研制出試驗樣車,并于2020年6月在上海同濟大學試驗線上成功試跑,經過系統優化確定最終技術方案,于2021年1月研制出成套系統并開始了六個月的聯調聯試。2021年7月20日,由中國中車承擔研制、具有完全自主知識產權的我國時速600公里高速磁浮交通系統在青島成功下線,這是世界首套設計時速達600公里的高速磁浮交通系統,標志著我國掌握了高速磁浮成套技術和工程化能力。
我國首列5輛編組的時速600公里高速磁浮工程化列車
近日,大連奇想科技有限公司經過十幾年研發,研發出新型電磁懸浮高鐵技術,并研制出1:10比例驗證樣車。這項新技術讓目前的常導電磁懸浮高鐵的載重能力提升一倍以上,首次實現大載重量的高速運輸,可將時速600公里高速磁懸浮列車的載重能力由目前的20噸提升到40噸以上,甚至可以達到60噸的承載能力,這讓高速磁懸浮列車的運載能力顯著提升。
大載重電磁懸浮列車驗證試驗線
這種新型電磁懸浮列車采用成熟的常導電磁懸浮列車技術,具有如下特點:
1、安全。運輸安全是首先要考慮的,列車采用抱軌結構不會脫離軌道,高速度下也能保證安全。
2、載重量大。磁懸浮列車的載重能力由目前的約20噸提升到40噸以上,甚至可以達到60噸的承載能力,可以實現重載貨車的高速運輸。目前的中歐班列采用輪軌列車重載貨運方式,40英尺小柜集裝箱的重量在23-25噸重,80英尺大柜集裝箱的重量達50噸重,這樣大的載重量是目前磁懸浮列車技術達不到的,只能采用重載輪軌貨運專列,而且需要在120公里時速以下運行,否則會超過軸承的壽命極限而出現風險。中歐班列按始發和終到站的路線不同,列車運輸時間在12-21天左右。磁懸浮列車具備50噸以上大載重量能力后,可以讓重載運輸速度最高達到600公里時速,運輸時間可以縮短到3-4天,運輸效率提升5倍。載重能力的提升讓客運列車可以做成雙層列車,每次運送更多的乘客,降低運輸成本近50%。
3、爬坡能力強。重載爬坡能力可由原來的100 ‰提升到200 ‰,可爬越丘陵地帶或陡坡,而不必穿鑿隧道。牽引能力的提升可以縮短站間距,以提升上客率 ,制動能力的提升可縮短剎車減速距離。
4、節能省電。在同等載重情況下比德國電磁懸浮列車節電40-50% 。提高了每次運載貨物量,降低運輸成本近50%。
5、實現客貨混跑。原來輪軌高鐵采用車輪鋼軌支撐,受軸承疲勞極限的制約,重載下速度不能快,高速時載荷不能大,使得目前高鐵的載重能力約有15噸左右,只能客運或者輕載運輸。重載貨車速度慢不能與高速客運高鐵線路混跑,客運和貨運需要單獨建設專用線路。比如,煤炭運輸必須建設單獨的運輸線,從煤炭產地運輸到火力發電廠要7天的運輸時間,必須建設龐大的倉庫儲備,如果采用大載重量磁懸浮列車,只需一天時間即可到達,其余運載能力可以提供客運和其他貨物運輸。磁懸浮列車載重能力大幅提升后,可以實現高速下的輕載客車和重載貨車的高速混跑,一條線路的運量是目前高鐵運量的4倍左右,讓我國高鐵線路的運輸效率大幅提升。
6、降低磁浮線路建設成本。不采用超導技術,技術要求不高,不采用超導材料,材料要求不高,建造這樣高效的磁懸浮高鐵,成本比目前高鐵高出約20-30%左右,運輸效率相當于4條高鐵線路,而且后期有提升到1000公里時速以上的發展空間。
制約磁懸浮高鐵普及的明顯問題是成本居高不下,這種新型大載重量磁浮高鐵軌道結構比德國磁懸浮技術更簡單,可將磁懸浮高鐵成本下降到與目前高鐵線路成本更加接近,這項新技術為磁懸浮高鐵的普及奠定了基礎,為我國高鐵實現高速大運量客運貨運混跑,實現物流高效運輸提供有力的技術支撐,為我國經濟的高速發展提供基礎建設保障。
磁懸浮列車?起源于德國,早在1922年,德國工程師赫爾曼·肯佩爾(Hermann Kemper)提出了電磁懸浮原理,繼而申請了專利。
100年后,由中國高級工程師劉忠臣提出了一種新型結構的電磁懸浮列車方案,經過幾個月的技術攻關,于2022年3月7日完成1:10比例的大載重量電磁懸浮列車驗證線,已經驗證出這種新型結構方案有更大的承載能力。
這種電磁懸浮列車雖然理論速度沒有上限,但考慮到實際建設的經濟性和安全性,速度可以達到1000公里時速,需要結合真空管道技術,克服90%以上的空氣阻力,實現幾萬米高空環境下的地面管道貼地飛行,日行萬里的飛行高鐵讓人們的出行效率發生翻天覆地的變化,時空距離觀念也會發生改變。可以想象以下這樣的場景:
周末可以乘坐飛鐵到幾千公里遠的風景區游玩,當天晚上就可以趕回家中,長途旅游變得更時髦,乘車無效時間縮短,一生中可以到更遠的地方。快遞業也會更多選擇這種飛鐵,上午發貨下午到達,北方人當天就可以吃到南方運來的新鮮水果。各地廠商的商品當天發貨當天或第二天就可以收到貨,銷售額大幅度提升,配套廠可以在全國范圍隨意選擇,全國地區就像一座城市……同城效應出現,人們生活的幸福指數提高。
總結
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