中國軌道交通又多了一位“明星”——高速磁浮列車。近日，600公里高速磁浮試驗(yàn)樣車在山東青島正式下線。
這是國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“先進(jìn)軌道交通”重點(diǎn)專項(xiàng)結(jié)出的豐碩成果，標(biāo)志著我國在高速磁浮技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。憑借著長期深厚的技術(shù)積累、產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合，3年來，科學(xué)家、工程師們在懸浮導(dǎo)向、牽引控制、運(yùn)控通信等高速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)上取得了系列突破，鞏固了我國在軌道交通領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，將關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中。
搶先布局?發(fā)力高速磁浮產(chǎn)業(yè)
藍(lán)灰相間、造型科幻的車頭，堪稱豪華、比肩飛機(jī)的內(nèi)飾，漆面經(jīng)過特殊處理的超高速磁懸浮試驗(yàn)樣車在陽光下熠熠生輝。
5月23日，高速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)階段成果匯報(bào)會暨首輛高速磁浮試驗(yàn)樣車下線儀式在青島舉行，這輛最高時(shí)速可達(dá)600公里的列車首次向世人揭開了神秘面紗。
“未來的5年將是高速磁浮產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是全球高速磁浮產(chǎn)業(yè)格局初步形成的關(guān)鍵5年。”中國工程院副院長、院士何華武說，“高速磁浮交通已經(jīng)發(fā)展成為全球軌道交通的潮流和方向。”
高速磁浮作為一種新型尖端軌道交通技術(shù)，其優(yōu)勢已被越來越多的國家關(guān)注，德國、日本等發(fā)達(dá)國家沿用不同技術(shù)路線發(fā)展了多種磁浮交通運(yùn)輸方案。
我國2016年開始部署高速磁浮交通系統(tǒng)研發(fā)工作，目的是研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)、時(shí)速600公里的高速磁浮工程化系統(tǒng)，形成我國高速磁浮產(chǎn)業(yè)化能力。
“高速磁浮將改變?nèi)藗儗煌ê途嚯x的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)500公里通勤化、1000—1500公里同城化、2000—2500公里走廊化的交通格局。”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“先進(jìn)軌道交通”重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組組長賈利民告訴科技日報(bào)記者。
突破核心技術(shù)恰在毫厘之間
讓滿載旅客的龐然大物懸浮在軌道上，并以600公里/小時(shí)的速度飛馳，需要解決多項(xiàng)軌道交通的核心關(guān)鍵技術(shù)。
其中關(guān)鍵的一項(xiàng)，就是列車與軌道間距離必須穩(wěn)定保持在10毫米以內(nèi)。這對懸浮導(dǎo)向等系統(tǒng)提出了嚴(yán)苛的要求。為了解決這個(gè)問題，工程師們在列車上安裝了多個(gè)傳感器，實(shí)時(shí)向控制系統(tǒng)“匯報(bào)”車身與軌道的距離，而后通過調(diào)整電流強(qiáng)弱將間距控制在設(shè)定范圍內(nèi)。
“這就要求我們必須確保磁鐵—懸浮架—車體間有效運(yùn)動(dòng)解耦，利用車軌耦合、懸掛優(yōu)化、懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)協(xié)同等辦法，解決包括自激振動(dòng)在內(nèi)的一系列問題。”高速磁浮課題負(fù)責(zé)人、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁告訴科技日報(bào)記者。
由于列車以超高速向前行進(jìn)，車輛與軌道的位置時(shí)刻發(fā)生變化。因此，所安裝的傳感器必須非常“聰明”，在最短的時(shí)間內(nèi)做出反饋。“我們通過優(yōu)化磁鐵能力、響應(yīng)帶寬和控制算法、引入電流負(fù)反饋等辦法，將響應(yīng)時(shí)間從0.824秒減至0.01秒。”丁叁叁說。
從參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)上看，這輛試驗(yàn)車在高精度懸浮導(dǎo)向、測速定位裝置及控制系統(tǒng)方面都達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，取得了階段性的成果。
超高速帶來的挑戰(zhàn)還有許多，風(fēng)阻就是其中一項(xiàng)。當(dāng)時(shí)速達(dá)到600公里，氣動(dòng)阻力占據(jù)90％以上。為了解決超高速工況下氣動(dòng)阻力、強(qiáng)度、剛度等系列難題，中車四方專門開發(fā)出輕質(zhì)高強(qiáng)度的新一代車體。新一代車體使用了碳纖維密封材料，較鋁合金減重30％；專門研發(fā)的3D編織懸浮架等部件，提高了部件的疲勞強(qiáng)度和阻尼特性。
在加工技術(shù)上，新車體采用了激光復(fù)合焊接技術(shù)，精度比弧焊提高3倍，誤差僅僅有±1毫米。“安裝內(nèi)部組件時(shí)，幾乎都是一次成功，以前是不敢想象的。”丁叁叁說，“這為后期生產(chǎn)、維護(hù)提供了巨大便利。”
正是這毫厘之間的突破，展示了中國制造的真正實(shí)力。
“聯(lián)合艦隊(duì)”協(xié)同作戰(zhàn)?打造中國式技術(shù)創(chuàng)新體系
高速磁浮交通系統(tǒng)由中國中車股份有限公司組織、中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司實(shí)施，聚集了國內(nèi)高鐵、磁浮領(lǐng)域優(yōu)勢資源，先后共有30余家企業(yè)、高校、科研院所組成“聯(lián)合艦隊(duì)”展開技術(shù)攻關(guān)。在協(xié)同作戰(zhàn)中，參與單位配合默契，產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)系緊密，取得了階段性成果。
“這個(gè)項(xiàng)目由產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)牽頭，配置優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)新資源，集聚了優(yōu)勢機(jī)構(gòu)，充分利用了過去積累的資源和技術(shù)。”賈利民說。雖然項(xiàng)目啟動(dòng)僅3年，但背后卻凝聚著我國多年來在軌道交通領(lǐng)域的智慧、經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。
丁叁叁也表示，在技術(shù)攻關(guān)過程中，借鑒了高鐵科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难邪l(fā)流程，高速磁浮和高速輪軌的長期積累，系統(tǒng)優(yōu)化科學(xué)研發(fā)流程，組建跨行業(yè)、跨專業(yè)、跨單位的聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，分工協(xié)作，協(xié)同創(chuàng)新。
依托中國式技術(shù)創(chuàng)新體系，研究團(tuán)隊(duì)攻克了牽引運(yùn)控、懸浮導(dǎo)向、車地通信、超高強(qiáng)度車身等一系列核心技術(shù)。“我們可以驕傲地說，中國的高速磁浮已經(jīng)從研發(fā)階段發(fā)展到工程化、產(chǎn)業(yè)化階段，中國的高速磁浮產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)出蓬勃的生機(jī)，將成為全球高速磁浮產(chǎn)業(yè)和市場開拓的一支不可或缺的力量。”何華武如是說。