浮寄孤悬，磁悬浮列车的门门道道

四川省南充市纤维检验所 陈春全

世界上的悬浮技术多种多样，比如磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、电悬浮、粒子束悬浮等等。但这其中以磁悬浮技术最为成熟和可靠。磁悬浮列车主要由悬浮系统、导向系统、推进系统、轨道系统等组成。磁悬浮列车在行驶过程中始终悬浮于轨道上方，因此最大限度地减少了摩擦力，从而具有高速、节能、环保等优点。

常导和超导

磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的机电一体化技术，而作为前沿科技之一的磁悬浮列车技术，一直是世界上各大国研究的热点。

美国在上世纪70 年代放弃了研究磁悬浮列车技术，但最近几年又“重起炉灶”，搞出了一个“真空管道磁悬浮星际列车”项目。简而言之，就是让磁悬浮列车在真空管道中行驶，由于真空管道中既没有摩擦力也没有空气阻力，所以其速度可高达每小时数千千米。不过，这种理论上可行的技术还面临很多现实中的问题，目前尚处于实验室初级阶段。

世界上第一次载人试验的磁悬浮列车技术是1982 年底在日本的宫崎磁悬浮铁路试验线上完成的。当时，日本采用的是超导型磁悬浮技术。而我国上海2003 年正式运营的全长29.863 千米的磁悬浮列车专线，则是我国第一条投入商业运营的磁悬浮列车线路。其中，车辆、控制、驱动等系统均从德国引进，采用的是常导型磁悬浮技术。2016 年5 月，我国首条完全拥有自主知识产权的长沙磁浮快线投入运营。这条全长18.55 千米的中低速磁悬浮列车商运线路，采用的也是常导型磁悬浮技术。

那么，常导型磁悬浮技术和超导型磁悬浮技术又有什么区别呢？

所谓“常导”和“超导”，其实就是磁悬浮方式的不同而已。“常导”采用的是电磁悬浮技术，而“超导”采用的则是电动悬浮技术。

简单地说，常导型磁悬浮技术就是列车下部的电磁铁与轨道绕组上的电磁铁产生磁铁反作用力使列车悬浮起来，超导型磁悬浮技术则是利用列车运动时其下部电磁铁与轨道间绕组上的电磁铁产生的电动斥力使列车悬浮起来。

我们判断一辆磁悬浮列车究竟采用的是哪一种技术，只需要看列车停车后是否仍然能够悬浮便可知道。停车后还能悬浮的就是常导型磁悬浮技术，停车后不能悬浮的就是超导型磁悬浮技术了。

高温超导和低温超导

日本在其中央新干线上采用低温超导磁悬浮技术，曾经创造过磁悬浮列车每小时600 千米左右的载人运行世界纪录。2021 年初，我国自主研发的高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在成都的西南交大启用，据称设计时速为每小时620 千米。

那么，低温超导磁悬浮技术和高温超导磁悬浮技术又有什么区别呢？

所谓的“高温超导”是一种物理现象，指一些具有较其他超导物质相对较高的临界温度的物质，在液态氮的环境下产生的超导现象。其中，“临界温度”是指使物质由气态变为液态的最高温度。每一种物质的临界温度都不相同。在常压下，液态氮的沸点为－196.56 ℃。具有高温超导特性的物质就被称为“高温超导体”。

人类在1911 年便发现了超导体，但是由于它们都只是在极低的温度下才显示出超导性能，因此在过去将近百年的时间内其应用都非常有限。直到1987 年，科学家卡尔·亚历山大·米勒和约翰内斯·格奥尔格·贝德诺尔茨因为发现了“高温”的铜氧化物超导体而获得诺贝尔物理学奖。

值得注意的是，这里所讲的“高温”和“低温”是相对的，并不是我们一般认为的高温就是几百几千摄氏度，低温就是零下多少摄氏度。以日本的低温超导磁悬浮技术来说，它就需要－268 ℃的条件，因此要用液态的氦来进行冷却。而我国的高温超导磁悬浮技术只需要用液态氮（－196.56 ℃）来进行冷却便完全可以达到要求。同时，由于氦元素稀缺而氮元素常见，因此高温超导磁悬浮技术比低温超导磁悬浮技术更为方便和节约成本。

低温超导磁悬浮列车最大的特点是在停止时车身无法悬浮于轨道之上，而在启动时，需要列车速度达到每小时100 千米才能实现悬浮。

高温超导磁悬浮列车

目前，由我国西南交大研制的高温超导磁悬浮列车还属于工程化样车，也就是处在从实验室走向工程化的这个阶段，还需要通过后续的试验、改进等一系列环节，才能真正成为我们可以乘坐的交通工具。

此款高温超导高速磁浮工程化样车采用了全碳纤维轻量化车体，整车重约12.5吨。因为是悬浮于轨道上方1～3 厘米的位置，所以一个人便可轻松将其推动。由于采用了低风阻设计，整个车体看起来就像一个碳纤维的鸭嘴形状，非常科幻。

和以前各种类型的磁悬浮列车不同的是，高温超导高速磁浮工程化样车采用的是永磁体轨道，仅在车底安装有高温超导体。因此，只要用液态氮进行冷却便可实现悬浮。而传统的电磁悬浮列车需要通电后才能悬浮，电动悬浮列车则需要运动起来才能实现悬浮。

磁悬浮技术在全世界范围内来说，都还处于研究和发展的阶段，各种磁悬浮技术都有各自的特点与不足，但建设成本过高一直是磁悬浮列车饱受诟病的一个弱点。据了解，其建设成本比高铁还要高数倍。现在已经投入商业运营的磁悬浮列车线路大多处于亏损状态，被嘲讽为“赔本赚吆喝”的项目。因此，我国研发的高温超导磁悬浮列车能否真正投入商业运营还需要拭目以待。