綠色引擎：中低速磁懸浮

阮曉東

磁懸浮列車是軌道交通中的“異類”。之所以這么說，是因為磁懸浮列車雖然有軌道進行方向的導引，然而其動力來源卻與輪軌式列車有顯著的區別。磁懸浮列車可分為高速磁懸浮列車和中低速磁懸浮列車兩種，前者的最高時速可達到500公里以上，其速度介于干線飛機與高速輪軌列車之間；后者時速在100至120公里之間，一般適用于城市內、近距離城市間及旅游景區的交通連接。

最近幾個月來，關于磁懸浮列車的新聞一個接一個，讓人們又將注意力集中到這種能夠“凌空飛馳”的列車上。特別是中低速磁懸浮列車，給人的感覺是飛速向大家的生活中駛來。

成為關注點

2013年2月，北京市宣布首條中低速磁懸浮交通線路S1線前期涉及的12個村莊拆遷工作及環境影響、安全運營等方面的評估工作均已完成，只待審批完成即可開工。而按照國務院的意見，S1線作為中低速磁懸浮交通示范線，將實現門頭溝區與長安街的一脈貫通，并可極大地促進門頭溝經濟的發展。

在今年4月1日，中國工程院中低速磁懸浮交通技術與產業發展戰略研究啟動會在西南交通大學舉行。在錢清泉院士主持下，與會專家集中研討了中低速磁懸浮交通技術與產業發展戰略，包括中低速磁懸浮交通和國家交通、能源、環境和城市發展協同，中低速磁懸浮交通技術與系統發展戰略，中低速磁懸浮交通新興產業發展戰略等。

而后，在今年6月上海舉辦的2013中國國際軌道交通展覽會上中國南車展出的商用中低速磁懸浮列車首先成為眾多城市關注的焦點；7月，深圳軌道交通8號線擬采用中低速磁懸浮列車的消息又受到高度關注，深圳的居民紛紛對中低速磁懸浮列車是否有磁污染、噪音大不大、造價大不大等問題對相關部門進行了詢問。據了解，8號線一旦通過工程可行性研究報告，將成全國最長的中低速磁懸浮列車專線。此外，張家界50公里長的中低速磁懸浮運營線也在積極推進，而濟南、青島、洛陽等城市已將建設中低速磁懸浮線路列入“十二五”規劃。

那么，為什么低速磁懸浮交通技術在最近引起這么多的注意呢？

綠色和安全

目前，世界上很多國家的城市軌道交通已進入快速發展時期，而中低速磁懸浮交通發展則具有獨特的市場機遇，這一點實際上被日本最先證實。2005年，日本建成世界上惟一的中低速磁懸浮列車運營線——愛知線。愛知線在日本東部丘陵地區運行，這條線路自商業運營以來，至今已經安全運行了8年。而正是日本成功的工程應用，也促使中國、美國、韓國等國家都在努力研發中低速磁懸浮列車，開展城市磁懸浮軌道交通規劃。

專家介紹說，中國磁懸浮交通已經有了近30多年理論研究，差的只是工程實踐。為了縮短與世界發達國家的差距，自2001年開始，北京市科委先后4次立項持續支持中低速磁懸浮交通系統的產業化。2010年3月，《中低速磁懸浮交通技術及工程化應用研究》課題研究報告結題，標志著中國成為世界上第二個掌握中低速磁懸浮列車技術的國家。當時，中低速磁懸浮列車技術只有中國和日本掌握，美國和韓國還在研發中，而該項目主持單位北京控股磁懸浮技術發展有限公司為首的工程化體系則掌握了中低速磁懸浮列車核心技術和系統集成技術。

據了解，中低速磁懸浮列車與傳統的輪軌交通車輛有很大的差別，它取消了車輪、齒輪傳動等機械結構，也沒有旋轉電機和傳統的轉向架結構、而是采用磁力使車輛懸浮于軌道上。由于其技術體系與原有的輪軌交通有了顯著的不同，特別是磁懸浮列車投入商業運營后要保證大編組、高密度運營條件下磁懸浮運輸系統的安全性和可靠性，這就要求其具備高度的安全保障。其實在高速磁懸浮列車的運行中，目前已經有2006年8月份的上海磁懸浮火災事故和2006年9月份的德國薩克森州埃小鎮拉滕發生的磁懸浮試驗線列車與服務機車相撞事故的案例，那么中低速磁懸浮列車的安全性能如何呢？

業內專家介紹說，中低速磁懸浮交通相對于輪軌交通和高速磁懸浮交通都安全得多。這主要得益于其特殊的機械特性。首先，中低速磁懸浮列車是懸浮“抱”在軌道上運行，列車和路基一體化，所以不存在脫軌問題，在運行中也不會發生顛覆事故，加之采用冗余結構等措施，可確保其更安全可靠。其次，磁懸浮交通線一般采用高架系統，而高架交通有利于各種救援力量進行救援。磁懸浮列車每節車都安裝了四個液壓支撐輪，一旦列車停電，列車就會由四個液壓輪支撐著落在軌道上，列車可以被前來救援的列車推走或拉走。此外，列車追尾的安全風險防范控制更可靠。磁懸浮列車在原有信號系統故障導向安全的保障下，可以再增加新的防撞自動控制系統，多一層防撞安全保護。最后，施工也很安全。中低速磁懸浮系統建設過程的安全施工比輪軌系統容易控制，而且建設周期短，也減少了出現施工安全問題的概率。

而正如深圳軌道交通8號線規劃論證過程中居民所擔心的那樣，中低速磁懸浮交通在電磁干擾、運行噪音和造價等方面有什么特征呢？

國家863磁懸浮重大專項專家組副組長、北京控股磁懸浮交通研究中心總設計師常文森表示，中低速磁懸浮列車的研究和制造，涉及自動控制、電力電子技術、直線推進技術、機械設計制造、故障監測與診斷等眾多學科，技術十分復雜，是一個龐大的系統工程，也是一個綠色環保的工程技術體系。常文森介紹說，中低速磁懸浮列車噪聲和振動都很小，它的噪音只有60多分貝，不影響周圍百姓的生活。而在磁輻射方面，磁懸浮列車使用直流電電力牽引，所以無空氣污染及電磁干擾，國家規定工業環境磁輻射小于500，離磁懸浮列車3米測試，磁輻射為0.38，磁懸浮列車地板為6.1，小于電視、通訊工具磁輻射。

而在成本方面，中低速磁懸浮交通也顯示出特有的優勢，中低速磁懸浮列車的綜合工程造價遠低于高速磁懸浮列車，其中，中低速磁懸浮每公里2.3～2.8億元，輕軌每公里2.5～4.1億元，這主要是由于磁懸浮列車爬坡能力強，可以爬7%的大坡。利用上述特性，中低速磁懸浮交通建設可以避開需要拆遷的建筑物，還可以降低引橋造價，大大減少線路土石方工程量，減少投資。

此外，在長期使用的人工費、設備設施的維護費用和耗能方面其使用成本相對輪軌均降低。而中低速磁懸浮列車的綠色性能還體現在磁懸浮系統本身零部件的壽命沒有因為振動而損害，整個系統壽命周期延長，成本攤銷時間相對延長，當期應攤銷成本減少。如日本名古屋線2005年3月運營以來，到目前列車和軌道沒有進行過機械維修，只有個別小電器插件更換過。正因為如此，中低速磁懸浮交通技術可以成倍地節省建設和運營成本，比如深圳地鐵8號線規劃線路總長26.4公里，擬采用的磁懸浮制式的造價大約90億人民幣，比地鐵列車每公里節省3億元的成本。

步入產業化運營階段

中國中低速磁懸浮列車目前已經走過了十余年的研究和試驗階段。在這個艱辛的過程中，中國的中低速磁懸浮列車的懸浮控制、線路工程、供電、通信信號、列車控制和運行控制系統設備已完成設計定型、工藝定型，并獲得了90多項發明專利和實用新型專利。

目前，中國的中低速磁懸浮列車技術進入產業化生產階段，其標志性事件是2005年7月，首輛中低速磁懸浮工程化樣車在唐車公司問世，并投入試驗運行。2008年5月，唐車公司建成了1.547公里長的中國首條中低速磁懸浮列車工程化試驗示范線，國家科技部將其確立為國家科技支撐計劃中低速磁懸浮交通試驗基地。目前，中低速磁懸浮列車已安全試驗運行7萬多公里，時速達到100公里以上，可靠性和安全性得到了充分驗證。

而在走過了產業化生產階段后，真正檢驗產品質量和效果的產業化運營階段就要登上舞臺。而為了促進其產業化運營，2012年9月，住建部城市軌道交通標準化技術委員會召開3項中低速磁懸浮交通國家行業標準送審稿審查會，涉及《中低速磁懸浮交通軌排通用技術條件》、《中低速磁懸浮交通道岔系統設備技術條件》、《中低速磁懸浮交通車輛電氣系統技術條件》，它們與此前已經編制和正在編制的6項標準，共同形成了中國中低速磁懸浮交通的基本標準體系，為中國中低速磁懸浮交通技術推廣應用奠定了新的基礎。

不過中低速磁懸浮列車技術雖然已經發展了30多年，但至今得到商用的線路還是很少，無論是在中國還是在其他國家。在中國目前的軌道交通規劃中，確定建設的只有北京地鐵S1線和張家界中低速磁懸浮項目，其中北京地鐵S1線將在今年年內開建，擬2015年建成；而張家界簽約一期從黃龍洞景區至武陵源景區的中低速磁懸浮項目還未見有大的進展；此外還有正在進行工程可行性研究，有望明年開建的深圳磁懸浮專線，將于2018年完成。

那么，阻礙其產業化運營的原因是什么呢？綜合業內的專家看法，記者得到了兩種意見，其一是盡管中低速磁懸浮列車技術的花費并不昂貴且更有效，環境更友好，但資金投入沒有特別的優勢。隨著國內城市軌道交通獲批項目不斷增加，輕軌等項目的投入也在降低。另外一個意見是中低速磁懸浮列車與軌道交通相互“沖突”，“輪軌技術已被廣泛應用于高鐵，如果再推廣磁懸浮技術，需要大批資金。中國當前顯然沒有力量同時搞兩套技術，而且兩套技術同時運行，在技術與管理上不好操作。”中科院院士何祚庥說。雖然何祚庥沒有明確指明中低速磁懸浮列車技術的劣勢并且還為中低速磁懸浮列車說了不少好話，但顯然，要讓中低速磁懸浮列車進入城市，相關的管理、人才培訓、安全保障等系統都要建立。另外，國內缺少應用先例也讓人難以體會到其示范效果到底如何，“現在還沒看到國內有哪一家單位能夠將其（中低速磁懸浮列車）做成示范體系，所以還需要加強這方面的應用研究與技術轉化。”何祚庥表示。

不過，這并不表示中低速磁懸浮列車技術沒有優勢。中低速磁懸浮列車剛剛下線不久，其靜音、零排放、較大載客量、低造價等突出優點還是具有很大的優勢與應用前景。那么，哪些地區會首先接受這一新生事物呢？

北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室毛保華教授指出，從經濟承載能力看，磁懸浮列車的潛在空間可以分三個層次：第一個層次包括滬寧、滬杭、京津、廣深港等通道。這些通道具有較好的需求基礎，而且目前交通供給還不能滿足交通需求。第二個層次包括成渝、鄭武、焦濟、沈大等通道，這些通道所在地區的地方政府的經濟承載能力略差，可以考慮在磁懸浮技術的成熟度提高、建設與運營成本進一步降低后再推廣。而第三個層次是在上述基礎上，通過積累運營經驗，可以考慮在有經濟承載能力的線路延建中、長距離通道，如京廣、京滬通道。通過磁懸浮技術，使一些大城市之間的距離大幅度縮短，改善城市間的出行可達性，提高服務質量和水平。以此來看，未來，長江三角洲、珠江三角洲、京津冀地區具備建設中低速磁懸浮線路的基本條件，其市場也會首先在這些地區打開。

此外，一些專家也指出，上海已經建成的磁懸浮機場模式也是有吸引力的，其主要背景是機場乘客可能有更強的價格承受能力。以此來看，中低速磁懸浮列車在一些環境要求高、選擇線路靈活的地方更具有優勢，也更容易存活，比如在大城市中心城區的連接線路、基于機場的干道運輸系統、旅游景區內部交通觀光線路等。我們也期待著在不久的將來能看到更多的城市使用中低速磁懸浮列車作為城市軌道交通工具。