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世界首条,湖北造磁浮空轨试验线投用

发布时间:2022年08月09日18:16 来源: 极目新闻

极目记者 曾凌珂 实习生 黄心

8月9日,世界首条永磁磁浮轨道交通工程试验线在江西赣州兴国县投入使用,这一列车被命名为“兴国号”。空轨技术研发团队负责人、中铁科工机械院副总王英琳向极目新闻记者介绍,空轨技术以悬挂的方式将列车抬升至半空中,既不占用地面面积,又免于堵车的困扰。2020年,中铁科工研发设计的空轨已在武汉江夏区示范运行。2021年,江西理工大学联系上中铁科工,将稀土材料与空轨技术结合,“兴国号”由此诞生。相较普通磁悬浮列车通电后才能使列车悬于空中,“兴国号”应用新型稀土材料后仅凭磁力就可使列车自然悬浮且磁性衰退速度也相对减慢。这一环保、高效的列车面世背后,是江西理工大学、中铁六院、中国中铁工业数年的努力。

国内首辆永磁磁浮空轨通车试验

8月9日,江西赣州兴国县,世界首条永磁磁浮空轨试验线投入使用。

兴国号运行中(图片来源:中铁科工集团)

该试验线由江西理工大学牵头,与兴国县人民政府联合中铁六院、中铁工业、国家稀土功能材料创新中心等单位共同研制完成。

空轨,意即空中轨道列车。通过将车体悬挂于架设的轨道梁之上,列车得以在空中行走。辅以永磁磁悬浮技术,空轨可利用永磁材料与轨道相斥的原理,可以在槽口中线保持悬浮状。没有了实体轮胎,电磁导向可实现零摩擦运行,仅需电机驱动即可运行,愈加节能、高速。

鉴于其不占用路面、环保的特点,永磁磁悬浮空轨不仅适用于城市、景区等常规环境,也适合沿江、高寒、荒漠等困难地域环境,并可与地铁、轻轨互为补充。

极目新闻记者了解到,此次建成的试验线南起永丰站(高铁兴国西站),沿站前大道东侧绿化带敷设,北至静调库。线路正线长度约800米。磁浮列车采用2辆编组,载客能力为座席32个、定员88人,最高设计运行速度为80km/h。

兴国县红色基因深厚,曾走出中华人民共和国共56名将军。因此,“兴国号”列车头部两侧特地设计了56颗五角星;熊熊燃烧的火炬则代表着“星星之火,可以燎原”。

为此,此次永磁磁悬浮空轨试验线又被誉为“红轨”。据相关工作人员介绍,“红轨”实验的顺利推进,对发展江西当地稀土永磁产业链和红色旅游经济具有重要的社会效益和经济效益。

据悉,“红轨”涵盖了永磁材料、轨道交通、人工智能、无线通信、智能制造、电机驱动等多个战略性新兴产业。未来有望成为一种全生命周期成本最低、性价比最优的个性化交通运输系统。

自主研发空轨技术获170多项专利

永磁磁浮空轨列车面世前,中国中铁工业旗下的中铁科工集团率先实现了空轨列车技术的研发与落地。

兴国号运行中(图片来源:中铁科工集团)

中铁科工机械院副总王英琳是空轨技术研发团队的负责人,也是此次“兴国号”的技术负责人。她向极目新闻记者回忆,考虑到空轨列车行走于空中,占地少、造价低(仅地铁的1/5)的优点,中国中铁工业于2018年正式成立空轨成套技术研发项目小组,在此领域进行科研攻关。

而空轨技术最初在德国和日本应用,在中国尚未落地。这也意味着,中铁科工需要自主完成从研发、设计到生产制造的全流程。

研发之初,有国外团队直接向王英琳推销现成的技术方案,要价2000余万元。但考虑到价格高昂,且国外的技术方案时间久远,不能适应当下的需要,王英琳拍板决定自主研发。“德国的列车轨道窄,车厢容量小,舒适性不佳。日本的列车则因为轨道过宽,造价随之提高。都不适应国内的需求。”

然而,自主研发背后,是从轨道设计、车辆轨道设计到制造等环节均从零起步。为研发空轨系统,王英琳找来西南交通大学合作,然而,双方仍遇上最大难题——转向架设计。

转向架是车辆转弯的重要部件。对于传统列车而言,转向架还要承载车体的全部重量。不过,在空轨上,转向架从车辆底部转移到了车辆上方,轮胎也悬挂在转向架上。

为了让空轨列车在舒适性、噪音小和景观性好等特点更加突出,王英琳团队在轨道梁、转向架和轮胎设计上做了多种创新。例如,与日本的设计相比,加宽轨道梁,将实心轮胎换成空心轮胎,重新设计匹配轨道梁和轮胎的转向架。

每一步创新,都是探索、失败和重新再来的循环过程。“转向架前后做了两套,因为是新的工艺,设计得再好,工厂没有办法完全还原,工艺上我们也要指导。轮胎从设计到生产一共生产了3套。每做出来一套,我们就要去现场测验,发现问题当场着手解决。 ”王英琳回忆。

2020年底,中铁科工设计的空轨列车终于在武汉市江夏区示范运行,全套列车系统共获170余项专利。中国也成为继韩国、日本之后,全球第三个掌握空轨技术的国家。

永磁磁悬浮和空轨相遇再升级

2021年,江西理工大学团队联系上中铁科工,希望将永磁磁悬浮技术应用于空轨列车。双方再次将空轨列车拓展到另一维度。

2014年,永磁磁悬浮技术最初由江西理工大学提出。直至2020年,中铁六院集团牵头推动该技术成果实现落地转化。

兴国号运行中(图源:中铁科工集团)

传统磁悬浮利用磁铁同性相斥的原理,使列车和轨道保持相斥从而使列车完全脱离轨道悬浮行驶,成为“无轮”列车。既可提速又可节能。而永磁磁悬浮技术使用稀土材料制作永磁体和永磁轨道,与以往的常导磁浮列车和超导磁浮列车相比,永磁磁浮列车不需要额外通电,即可实现零功率悬浮。更大程度实现了节能环保。在此,稀土材料的应用还可减慢磁性衰减速度,增加轨道的使用寿命。

然而,将空轨列车与永磁磁浮概念结合,王英琳团队需要再次重新设计转向架。

“以前车辆是通过转向架和轮胎悬挂、行走在铁轨之间,应用永磁磁悬浮技术之后意味着没有了轮胎,列车仅凭磁力吸附在铁轨下方,转向架需要重新开发。更准确地说,它的名称应该叫悬浮架。”王英琳表示。

中铁科工新型轨道交通研究院院长陈旭阳向极目新闻记者解释,就传统转向架而言,轮胎提供了支撑、滚动和前进的功能,而一旦悬挂、受力方向换成磁悬浮,转向架的结构和受力方式也完全不同。

从转向架转变为悬浮架,江西理工大学联合中铁科工集团成功攻克了悬浮架结构、导向结构、直线电机牵引驱动、基础制动等技术难题。永磁磁悬浮空轨也由此再增数项专利。

基于在勘察设计与系统集成等方面的优势,中铁六院集团还主导编制了首部悬挂式永磁磁浮单轨交通设计标准。

至此,永磁磁浮空轨项目作为一种新型轨道交通模式,中国已初步形成了自主知识产权体系,具备PCT国际专利5件,发明专利60多件。

【纠错】编辑:郭蔓

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