中低速磁悬浮技术在中国的适用性分析

刘 博

(天津铁道职业技术学院，天津 300000)

中低速磁悬浮技术在中国的适用性分析

刘 博

(天津铁道职业技术学院，天津 300000)

通过spss软件对磁悬浮列车的能耗进行线性回归，得到中低速磁悬浮列车的单耗，同时通过既有研究对中低速磁悬浮的建设费用进行推算,然后从减振降噪、地形适用能力、可靠度、能耗、建设费用以及后期的养护维修费用等因素出发对中低速磁悬浮体统进行分析，认为中低速磁悬浮技术在中国具有推广价值。

spss;线性回归；中低速磁悬浮；单耗；造价

1 中低速磁悬浮技术分析

目前的磁悬浮技术主要依托于德国的TR技术和日本的MLU技术，TR车辆结构简图如图1所示，MLU车辆结构简图如图2所示，相比较而言，德国的TR技术性能上更加成熟稳定，我国第一条高速磁悬浮示范线采用的即为该技术，已经建成的长沙悬浮线和正在修建的北京地铁中低速磁悬浮示范线也都是采用TR技术，但不管基于什么技术水准的磁悬浮技术在对比传统的轮轨技术时，磁悬浮技术都有着显著的优势。

图1 TR车辆结构简图

图2 MLU车辆结构简图

1.1 减振降噪

轨道交通的振动和噪声问题一直为人们所诟病，为了解决这一难题专家学者每年投入大量的经费来研究尝试新的减振降噪措施，以北京地铁为例，每条地铁线路仅仅是铺设浮置板和减振扣件的造价就高达数亿元，然而这些高昂的减振措施不仅没有彻底解决轨道的振动问题，而且每年为此还要承受价格不菲的养护维修费用。中低速磁悬浮克服了传统轮轨的粘着限制，车辆与轨道之间不会产生直接接触，从根本上解决了机械噪声、钢轨磨耗等问题。另一方面，由于磁悬浮技术取消了弓网关系，没有了弓网摩擦的噪声，从而进一步的缩小了噪声的辐射范围，有研究表明，在距离线路10 m的距离对正常运行的中低速磁悬浮列车进行噪声测试，所得的噪声只有60多dB，这是其他交通工具不可比拟的降噪优势。

1.2 地形的适应能力

相较于普通的轮轨系统，中低速磁悬浮系统有着较强的地形适应能力，可以接受更小的曲线半径，更大的线路坡度(设计坡度最大可达到100‰)，线路适应地形从而降低了选线难度和工程量，进而减小了土建施工的成本。尤其对于西部多山丘地形的环境，中低速磁悬浮系统良好的地形适应能力可以大大的减少工程造价和缩短工程建设工期。

1.3 可靠性

由于磁悬浮列车在行驶过程中一直保持的车辆悬浮状态，因此磁悬浮的安全问题一直为人们所关注。事实上相较于传统的轮轨系统，中低速磁悬浮系统有着更可靠的安全应急措施，中低速磁悬浮列车一般具有备用电源，以确保突然断电的情况下车辆可以一定时间内的稳定运行，同时，中低速磁悬浮的轨道一般都采用“T”字型轨道，这样能牢牢地卡住车辆，即使真的出现高速脱轨趋势，轨道也能牢牢地扣住车辆以免事故的发生。

1.4 能耗

由于磁悬浮列车在行驶时只消耗电能，因此有害物质的排放量远远小于同等速度下的其他交通工具，具有良好的环境适应能力。而从能耗上考虑，由于目前没有可供参考的中低速磁悬浮列车的能耗研究，本文将以高速磁悬浮列车能耗为数据基础进行研究分析，表1为高速磁悬浮列车行车速度与单位能耗的关系。

表1 高速磁悬浮列车速度与单耗关系表

图3 高速磁悬浮列车单耗曲线图

本文通过spss软件对现有列车车速与单位能耗进行线性回归，得到关于设计目标车速与单耗之间的关系公式为

(1)

式中：h为列车的单位能耗；vmax为设计目标车速。

中低速磁悬浮的设计目标速度为200 km/h，得其单耗为32.5 wh/座*km，而同样时速的CRH3列车的单耗为43.57，可见中低速磁悬浮列车在运营中所消耗的电能要明显小于普通的轮轨列车。

2 建设和维修费用分析

2.1 建设费用

目前我国可供参考的建设费用来自2003年上海高速磁悬浮示范线，该线路造价平均约为2亿元/km(2003年物价)，但是由于采用的国外专利技术，而且磁悬浮车辆皆采用联合制造，因此很大一笔建造费要用来支付专利费用。但随着我国科技水平的提升，目前我国北控磁浮集团已经掌握了具有自主知识产权的中低速磁悬浮技术，同时我国可以独立完成中低速磁悬浮车辆的制造，对降低磁悬浮系统的造价起到了决定的作用。

中低速磁悬浮系统的土建费用的多少很大一部分由列车设计速度的大小来决定，铁科研、铁四院、北京交通大学对速度目标值与土建工程进行研究发现：设计目标速度每减少100 km/h，土建造价将减少15%，而由于磁悬浮铁路的精密度更高，施工工艺更加复杂，所以设计速度的减少必然会带来更多的土建成本的降低。上海磁悬浮示范线的设计速度为505 km/h，中低速磁悬浮的最高设计速度为200 km/h。得成本修正系数k1公示如下

k1=1-0.001 5(505-Vmax)

(2)

因此，中低速磁悬浮土建造价最多仅为上海示范线的60%～65%(参考2003年物价)。就轨道造价而言，中低速磁悬浮轨道的造价大约为2 000万/km，普通轨道的造价只有300万/km，表面上来看磁悬浮系统要付出数倍高的造价成本，但是考虑到普通轮轨系统的减振降噪措施所需要的费用，中低速磁悬浮系统的轨道造价和普通轮轨轨道的造价几乎相当。

2.2 养护维修费用

一直以来磁悬浮的养护问题都存在着很大的争议，由于磁悬浮车辆不与线路直接进行接触，车辆与线路之间没有动荷载效应，也就没有轨道的磨耗，理论上，轨道作为养护维修的主要集中处，磁悬浮铁路有着天然优势几乎不用对轨道进行机械的养护维修，但是根据上海磁悬浮示范线的运行效果来看，轨道的线圈极易损坏，而更换一次线圈的花费就高达9 000万欧元，示范线在运营以来亏损金额高达几十亿元。

3 总 结

中低速磁悬浮系统拥有高速磁悬浮系统的各种优势特性，在减振降噪、地形适用能力、可靠度和能耗方面都有着技术的天然优势，同时，中低速磁悬浮对比高速磁悬浮有着建设费低廉，养护维修费用少等特点，并且随着中低速磁悬浮技术的进一步成熟，建设和养护成本将进一步降低。

[1] 俎保峰.高速磁悬浮铁路部分技术标准的优化研究[D].西南交通大学，2006.

[2] 张厚贵.北京地铁钢轨波磨的机理及整治方案研究[D].北京交通大学，2015.

[3] 陆超.中低速磁悬浮列车导向机理与关键技术研究[D].西南交通大学，2008.

Adissertaiononapplicabilityanalysisofmiddle-lowspeedmaglevtechnologyinChina

LIU Bo

(Tianjin Railway Technical and Vocational College , Tianjin 300000，China)

This paper gets the unit consumption of medium and low speed maglev train by makeing a linear regression of the energy consumption of maglev train by spss，meanwhile，by calculating the construction costs of the medium and low speed magnetic levitation through the earlier studies,and by analyzing the medium and low speed magnetic levitation system with vibration and noise reduction、terrain applicability、reliability、energy consumption、construction costs、maintenance costs and other factors，this paper argues that medium and low speed magnetic levitation technology worths promotion in China.

spss;linear regression; middle-low speed maglev;unit energy consumption;cost

2017-03-23

刘博(1989-)，男，江苏徐州铜山人，助教，研究方向：轨道减振及隧道施工。

U492

：B

：1008-3383(2017)07-0176-02