說(shuō)到磁懸浮列車，褒貶不一，有人認(rèn)為它科技含量高，高效環(huán)保，當(dāng)然也有不少人認(rèn)為它是雞肋，比如上海的磁懸浮，速度430公里每小時(shí)，從龍陽(yáng)路到機(jī)場(chǎng)，只要8分鐘，票價(jià)50元。這個(gè)價(jià)格我覺(jué)得對(duì)于普通人還是挺難接受的，在時(shí)間充裕的情況下，一般認(rèn)為早半個(gè)小時(shí)，從龍陽(yáng)路趕地鐵過(guò)去完全來(lái)得及，而且票價(jià)只要6塊錢，唯一的缺點(diǎn)是人多擁擠。這么看，磁懸浮似乎變成了趕飛機(jī)的交通工具或者旅游觀光的列車了，一想到3億每公里的造價(jià)成本，運(yùn)營(yíng)到何時(shí)才能收回成本呢？真的是這樣嗎？

國(guó)內(nèi)正常商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁懸浮線其實(shí)一個(gè)手掌就能數(shù)得過(guò)來(lái)：上海磁懸浮列車、長(zhǎng)沙磁浮快線、北京地鐵S1線，分別于2003年，2016年，2018年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。他們都都屬于中低速磁懸浮列車。技術(shù)方面都是引進(jìn)德國(guó)的常導(dǎo)型磁懸浮技術(shù)。

國(guó)內(nèi)3大磁懸浮線

話說(shuō)當(dāng)時(shí)為什么要從德國(guó)引進(jìn)從浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)到龍陽(yáng)路的TR-08常導(dǎo)磁懸浮列車技術(shù)，其總投資約89億，31公里左右，最高運(yùn)營(yíng)速度為430Km/h。個(gè)人認(rèn)為有如下兩層意思：

第一，對(duì)京滬高鐵到底是否采用磁懸浮技術(shù)的論證，經(jīng)過(guò)幾年商業(yè)運(yùn)行和技術(shù)論證，磁懸浮以目前的技術(shù)在造價(jià)、速度和組網(wǎng)上沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)，因而才有了之后飛速發(fā)展的中國(guó)高鐵時(shí)代。

第二，站在巨人的肩膀上，開(kāi)拓更高速的磁懸浮技術(shù)，填補(bǔ)高鐵和飛機(jī)運(yùn)行速度之間的空白。目前城際高鐵速度最快486公里每小時(shí)，飛機(jī)是800公里每小時(shí)，而磁懸浮的最快速度是600公里每小時(shí)，剛好在兩者之間。

在這方面的研究，日本的眼光和技術(shù)確實(shí)超前，其超導(dǎo)型磁懸浮高速列車早早的出現(xiàn)了。

目前世界上磁懸浮技術(shù)公認(rèn)最好的是德國(guó)和日本，德國(guó)擅長(zhǎng)中低速磁懸浮技術(shù)，日本呢，則擅長(zhǎng)高速磁懸浮技術(shù)。前者采用常規(guī)導(dǎo)體，我們稱為常導(dǎo)吸引型。后者采用超導(dǎo)體技術(shù)，稱為超導(dǎo)排斥型。第1種磁懸浮技術(shù)涉及的結(jié)構(gòu)和原理小編在之前已有介紹。

分類

讓我們先了解下日本的超導(dǎo)排斥型高速磁懸浮技術(shù)。在這方面日本是非常領(lǐng)先的，早在1999年就開(kāi)始應(yīng)用了，從580Km/h的速度干到了603Km/h。日本使用的正是低溫超導(dǎo)型磁懸浮技術(shù)。其實(shí)還有一種叫高溫超導(dǎo)型磁懸浮技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)外還在研究中。

日本超導(dǎo)磁懸浮線

說(shuō)到這，也許有人會(huì)問(wèn)了，低溫超導(dǎo)體是怎么來(lái)的，又怎么用在列車上的呢？

我們知道在大自然中，某些材料在零下273度時(shí)，電阻會(huì)接近零，電子在內(nèi)部可以暢通無(wú)阻的穿梭，從而形成強(qiáng)大的磁場(chǎng)。這種狀態(tài)的材料我們叫超導(dǎo)體。

超導(dǎo)體

磁懸浮列車上的超導(dǎo)體是由鈮鈦合金線圈制成的，通過(guò)液態(tài)氦冷卻到-269度，預(yù)先經(jīng)過(guò)勵(lì)磁后，可以傳輸幾十萬(wàn)安培的電流強(qiáng)度而不會(huì)發(fā)熱。從而構(gòu)成強(qiáng)大而輕巧的磁體。

鈮鈦合金線圈

那么，科學(xué)家們又用什么辦法讓列車懸浮起來(lái)的。首先在軌道上同時(shí)安裝長(zhǎng)定子繞組又叫推進(jìn)線圈和懸浮導(dǎo)向線圈，然后列車上再安裝具有懸浮導(dǎo)向和直線電機(jī)轉(zhuǎn)子功能合一的超導(dǎo)體。這樣看起來(lái)總體結(jié)構(gòu)非常緊湊。

更巧妙的是，軌道上的懸浮導(dǎo)向線圈采用8字型結(jié)構(gòu)，它在受到運(yùn)動(dòng)的超導(dǎo)磁體作用后，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，8的上環(huán)和下環(huán)形成兩個(gè)相對(duì)的磁極。在8中心以下幾厘米處，超導(dǎo)磁體同時(shí)受到線圈下環(huán)的排斥和上環(huán)的吸引，產(chǎn)生兩個(gè)分力，垂直分力可使列車在軌道上約10CM處懸浮起來(lái)，水平分力，可以導(dǎo)向，維持左右穩(wěn)定。

超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)布置

值得一提的是，如果要使列車起到懸浮的效果，必須使列車達(dá)到150公里每小時(shí)的速度。所以在達(dá)到這個(gè)速度前，它必須靠輔助車輪來(lái)加速，這也是和中低速磁懸浮列車在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別之一。我看很多科普作者說(shuō)“只要通過(guò)改變電流來(lái)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度，就能使懸浮高度得以調(diào)整?！逼鋵?shí)這種表述是有誤的。高中物理學(xué)過(guò)，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。那么這里的軌道上的線圈相當(dāng)于導(dǎo)體，在列車啟動(dòng)加速后，切割超導(dǎo)體的磁場(chǎng)，使其磁通量發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，速度越快，感應(yīng)電流越大，形成的磁場(chǎng)也越大。簡(jiǎn)而言之，快速運(yùn)動(dòng)的列車才能產(chǎn)生足夠大的磁場(chǎng)和懸浮力。

輔助車輪

至于怎么驅(qū)動(dòng)列車高速前進(jìn)的，正是同步直線電機(jī)起的作用，它可以通過(guò)調(diào)整交流電的頻率和電壓，控制定子繞組磁場(chǎng)的交變頻率和磁力大小，產(chǎn)生移動(dòng)電磁波，推動(dòng)列車前進(jìn)。

行場(chǎng)波

雖然日本在這高速磁懸浮列車技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)走在中國(guó)前面了，但中國(guó)也未曾放棄。2016年7月，由中車四方股份公司，聯(lián)合30余家企業(yè)、高校、科研院所聯(lián)合攻關(guān)。在對(duì)早年引進(jìn)德國(guó)的常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，進(jìn)行不斷地消化吸收、自主攻關(guān)?？上驳氖抢^2019年樣機(jī)在青島下線后，終于于2020年6月21日，以600公里每小時(shí)的速度下試跑成功。而且在某些方面的技術(shù)只強(qiáng)不弱，比如很重要的安全性，中國(guó)依舊沿用之前的T型抱軌結(jié)構(gòu)，高速脫軌的可能性幾乎為零。

中國(guó)的高速磁懸浮樣機(jī)

回首當(dāng)時(shí)高層的決策，引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)，在上海似乎造了一條不讓人待見(jiàn)的磁懸浮，如今發(fā)現(xiàn)是非常英明的，因?yàn)檫@兩點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了。

相信在不久的將來(lái)，中國(guó)馬上會(huì)迎來(lái)高速磁懸浮時(shí)代，北京到上海高鐵5小時(shí)的行程可以壓縮到3個(gè)小時(shí)左右。中國(guó)的磁懸浮技術(shù)源于德國(guó)，卻超越了德國(guó)，堪比日本，甚至在某些方面超越了日本！對(duì)于中國(guó)研發(fā)出的這么安全和高速的磁懸浮列車，你們值得期待嗎？歡迎在評(píng)論區(qū)留言。