绿色引擎：中低速磁悬浮

阮晓东

磁悬浮列车是轨道交通中的“异类”。之所以这么说，是因为磁悬浮列车虽然有轨道进行方向的导引，然而其动力来源却与轮轨式列车有显著的区别。磁悬浮列车可分为高速磁悬浮列车和中低速磁悬浮列车两种，前者的最高时速可达到500公里以上，其速度介于干线飞机与高速轮轨列车之间；后者时速在100至120公里之间，一般适用于城市内、近距离城市间及旅游景区的交通连接。

最近几个月来，关于磁悬浮列车的新闻一个接一个，让人们又将注意力集中到这种能够“凌空飞驰”的列车上。特别是中低速磁悬浮列车，给人的感觉是飞速向大家的生活中驶来。

成为关注点

2013年2月，北京市宣布首条中低速磁悬浮交通线路S1线前期涉及的12个村庄拆迁工作及环境影响、安全运营等方面的评估工作均已完成，只待审批完成即可开工。而按照国务院的意见，S1线作为中低速磁悬浮交通示范线，将实现门头沟区与长安街的一脉贯通，并可极大地促进门头沟经济的发展。

在今年4月1日，中国工程院中低速磁悬浮交通技术与产业发展战略研究启动会在西南交通大学举行。在钱清泉院士主持下，与会专家集中研讨了中低速磁悬浮交通技术与产业发展战略，包括中低速磁悬浮交通和国家交通、能源、环境和城市发展协同，中低速磁悬浮交通技术与系统发展战略，中低速磁悬浮交通新兴产业发展战略等。

而后，在今年6月上海举办的2013中国国际轨道交通展览会上中国南车展出的商用中低速磁悬浮列车首先成为众多城市关注的焦点；7月，深圳轨道交通8号线拟采用中低速磁悬浮列车的消息又受到高度关注，深圳的居民纷纷对中低速磁悬浮列车是否有磁污染、噪音大不大、造价大不大等问题对相关部门进行了询问。据了解，8号线一旦通过工程可行性研究报告，将成全国最长的中低速磁悬浮列车专线。此外，张家界50公里长的中低速磁悬浮运营线也在积极推进，而济南、青岛、洛阳等城市已将建设中低速磁悬浮线路列入“十二五”规划。

那么，为什么低速磁悬浮交通技术在最近引起这么多的注意呢？

绿色和安全

目前，世界上很多国家的城市轨道交通已进入快速发展时期，而中低速磁悬浮交通发展则具有独特的市场机遇，这一点实际上被日本最先证实。2005年，日本建成世界上惟一的中低速磁悬浮列车运营线——爱知线。爱知线在日本东部丘陵地区运行，这条线路自商业运营以来，至今已经安全运行了8年。而正是日本成功的工程应用，也促使中国、美国、韩国等国家都在努力研发中低速磁悬浮列车，开展城市磁悬浮轨道交通规划。

专家介绍说，中国磁悬浮交通已经有了近30多年理论研究，差的只是工程实践。为了缩短与世界发达国家的差距，自2001年开始，北京市科委先后4次立项持续支持中低速磁悬浮交通系统的产业化。2010年3月，《中低速磁悬浮交通技术及工程化应用研究》课题研究报告结题，标志着中国成为世界上第二个掌握中低速磁悬浮列车技术的国家。当时，中低速磁悬浮列车技术只有中国和日本掌握，美国和韩国还在研发中，而该项目主持单位北京控股磁悬浮技术发展有限公司为首的工程化体系则掌握了中低速磁悬浮列车核心技术和系统集成技术。

据了解，中低速磁悬浮列车与传统的轮轨交通车辆有很大的差别，它取消了车轮、齿轮传动等机械结构，也没有旋转电机和传统的转向架结构、而是采用磁力使车辆悬浮于轨道上。由于其技术体系与原有的轮轨交通有了显著的不同，特别是磁悬浮列车投入商业运营后要保证大编组、高密度运营条件下磁悬浮运输系统的安全性和可靠性，这就要求其具备高度的安全保障。其实在高速磁悬浮列车的运行中，目前已经有2006年8月份的上海磁悬浮火灾事故和2006年9月份的德国萨克森州埃小镇拉滕发生的磁悬浮试验线列车与服务机车相撞事故的案例，那么中低速磁悬浮列车的安全性能如何呢？

业内专家介绍说，中低速磁悬浮交通相对于轮轨交通和高速磁悬浮交通都安全得多。这主要得益于其特殊的机械特性。首先，中低速磁悬浮列车是悬浮“抱”在轨道上运行，列车和路基一体化，所以不存在脱轨问题，在运行中也不会发生颠覆事故，加之采用冗余结构等措施，可确保其更安全可靠。其次，磁悬浮交通线一般采用高架系统，而高架交通有利于各种救援力量进行救援。磁悬浮列车每节车都安装了四个液压支撑轮，一旦列车停电，列车就会由四个液压轮支撑着落在轨道上，列车可以被前来救援的列车推走或拉走。此外，列车追尾的安全风险防范控制更可靠。磁悬浮列车在原有信号系统故障导向安全的保障下，可以再增加新的防撞自动控制系统，多一层防撞安全保护。最后，施工也很安全。中低速磁悬浮系统建设过程的安全施工比轮轨系统容易控制，而且建设周期短，也减少了出现施工安全问题的概率。

而正如深圳轨道交通8号线规划论证过程中居民所担心的那样，中低速磁悬浮交通在电磁干扰、运行噪音和造价等方面有什么特征呢？

国家863磁悬浮重大专项专家组副组长、北京控股磁悬浮交通研究中心总设计师常文森表示，中低速磁悬浮列车的研究和制造，涉及自动控制、电力电子技术、直线推进技术、机械设计制造、故障监测与诊断等众多学科，技术十分复杂，是一个庞大的系统工程，也是一个绿色环保的工程技术体系。常文森介绍说，中低速磁悬浮列车噪声和振动都很小，它的噪音只有60多分贝，不影响周围百姓的生活。而在磁辐射方面，磁悬浮列车使用直流电电力牵引，所以无空气污染及电磁干扰，国家规定工业环境磁辐射小于500，离磁悬浮列车3米测试，磁辐射为0.38，磁悬浮列车地板为6.1，小于电视、通讯工具磁辐射。

而在成本方面，中低速磁悬浮交通也显示出特有的优势，中低速磁悬浮列车的综合工程造价远低于高速磁悬浮列车，其中，中低速磁悬浮每公里2.3～2.8亿元，轻轨每公里2.5～4.1亿元，这主要是由于磁悬浮列车爬坡能力强，可以爬7%的大坡。利用上述特性，中低速磁悬浮交通建设可以避开需要拆迁的建筑物，还可以降低引桥造价，大大减少线路土石方工程量，减少投资。

此外，在长期使用的人工费、设备设施的维护费用和耗能方面其使用成本相对轮轨均降低。而中低速磁悬浮列车的绿色性能还体现在磁悬浮系统本身零部件的寿命没有因为振动而损害，整个系统寿命周期延长，成本摊销时间相对延长，当期应摊销成本减少。如日本名古屋线2005年3月运营以来，到目前列车和轨道没有进行过机械维修，只有个别小电器插件更换过。正因为如此，中低速磁悬浮交通技术可以成倍地节省建设和运营成本，比如深圳地铁8号线规划线路总长26.4公里，拟采用的磁悬浮制式的造价大约90亿人民币，比地铁列车每公里节省3亿元的成本。

步入产业化运营阶段

中国中低速磁悬浮列车目前已经走过了十余年的研究和试验阶段。在这个艰辛的过程中，中国的中低速磁悬浮列车的悬浮控制、线路工程、供电、通信信号、列车控制和运行控制系统设备已完成设计定型、工艺定型，并获得了90多项发明专利和实用新型专利。

目前，中国的中低速磁悬浮列车技术进入产业化生产阶段，其标志性事件是2005年7月，首辆中低速磁悬浮工程化样车在唐车公司问世，并投入试验运行。2008年5月，唐车公司建成了1.547公里长的中国首条中低速磁悬浮列车工程化试验示范线，国家科技部将其确立为国家科技支撑计划中低速磁悬浮交通试验基地。目前，中低速磁悬浮列车已安全试验运行7万多公里，时速达到100公里以上，可靠性和安全性得到了充分验证。

而在走过了产业化生产阶段后，真正检验产品质量和效果的产业化运营阶段就要登上舞台。而为了促进其产业化运营，2012年9月，住建部城市轨道交通标准化技术委员会召开3项中低速磁悬浮交通国家行业标准送审稿审查会，涉及《中低速磁悬浮交通轨排通用技术条件》、《中低速磁悬浮交通道岔系统设备技术条件》、《中低速磁悬浮交通车辆电气系统技术条件》，它们与此前已经编制和正在编制的6项标准，共同形成了中国中低速磁悬浮交通的基本标准体系，为中国中低速磁悬浮交通技术推广应用奠定了新的基础。

不过中低速磁悬浮列车技术虽然已经发展了30多年，但至今得到商用的线路还是很少，无论是在中国还是在其他国家。在中国目前的轨道交通规划中，确定建设的只有北京地铁S1线和张家界中低速磁悬浮项目，其中北京地铁S1线将在今年年内开建，拟2015年建成；而张家界签约一期从黄龙洞景区至武陵源景区的中低速磁悬浮项目还未见有大的进展；此外还有正在进行工程可行性研究，有望明年开建的深圳磁悬浮专线，将于2018年完成。

那么，阻碍其产业化运营的原因是什么呢？综合业内的专家看法，记者得到了两种意见，其一是尽管中低速磁悬浮列车技术的花费并不昂贵且更有效，环境更友好，但资金投入没有特别的优势。随着国内城市轨道交通获批项目不断增加，轻轨等项目的投入也在降低。另外一个意见是中低速磁悬浮列车与轨道交通相互“冲突”，“轮轨技术已被广泛应用于高铁，如果再推广磁悬浮技术，需要大批资金。中国当前显然没有力量同时搞两套技术，而且两套技术同时运行，在技术与管理上不好操作。”中科院院士何祚庥说。虽然何祚庥没有明确指明中低速磁悬浮列车技术的劣势并且还为中低速磁悬浮列车说了不少好话，但显然，要让中低速磁悬浮列车进入城市，相关的管理、人才培训、安全保障等系统都要建立。另外，国内缺少应用先例也让人难以体会到其示范效果到底如何，“现在还没看到国内有哪一家单位能够将其（中低速磁悬浮列车）做成示范体系，所以还需要加强这方面的应用研究与技术转化。”何祚庥表示。

不过，这并不表示中低速磁悬浮列车技术没有优势。中低速磁悬浮列车刚刚下线不久，其静音、零排放、较大载客量、低造价等突出优点还是具有很大的优势与应用前景。那么，哪些地区会首先接受这一新生事物呢？

北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室毛保华教授指出，从经济承载能力看，磁悬浮列车的潜在空间可以分三个层次：第一个层次包括沪宁、沪杭、京津、广深港等通道。这些通道具有较好的需求基础，而且目前交通供给还不能满足交通需求。第二个层次包括成渝、郑武、焦济、沈大等通道，这些通道所在地区的地方政府的经济承载能力略差，可以考虑在磁悬浮技术的成熟度提高、建设与运营成本进一步降低后再推广。而第三个层次是在上述基础上，通过积累运营经验，可以考虑在有经济承载能力的线路延建中、长距离通道，如京广、京沪通道。通过磁悬浮技术，使一些大城市之间的距离大幅度缩短，改善城市间的出行可达性，提高服务质量和水平。以此来看，未来，长江三角洲、珠江三角洲、京津冀地区具备建设中低速磁悬浮线路的基本条件，其市场也会首先在这些地区打开。

此外，一些专家也指出，上海已经建成的磁悬浮机场模式也是有吸引力的，其主要背景是机场乘客可能有更强的价格承受能力。以此来看，中低速磁悬浮列车在一些环境要求高、选择线路灵活的地方更具有优势，也更容易存活，比如在大城市中心城区的连接线路、基于机场的干道运输系统、旅游景区内部交通观光线路等。我们也期待着在不久的将来能看到更多的城市使用中低速磁悬浮列车作为城市轨道交通工具。