同济大学国家磁浮交通工程技术研究中心的高速磁浮试验线
2021年7月，由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的时速600公里高速磁浮交通系统在青岛成功下线。据了解，该项目于2016年10月启动，由中国中车组织，中车青岛四方机车车辆股份有限公司牵头，汇集国内磁浮、高铁领域30多家高校、科研院所和企业“产学研用”联合开展。2019年研制出试验样车，并于2020年6月在上海同济大学试验线上成功试跑。时速600公里的高速磁浮交通系统距离我们又近了一步。
近日，广州公布了《广州市综合立体交通网规划（2023—2035年）》，其中透露广州正超前谋划与其他超大城市间高速磁悬浮通道布局及实验线建设，预留京港澳高速磁悬浮、沪（深）广高速磁悬浮两条通道。若实际建成，以时速600公里高速磁浮交通系统为例，沪广两市之间3小时即可通达；广州至北京单程也仅需约4小时。
针对高速磁浮列车的发展情况，记者近日采访了同济大学国家磁浮交通工程技术研究中心副主任林国斌教授。
林国斌教授
提高城市间交通连接效率
常导高速磁浮列车技术相对成熟
在同济大学国家磁浮交通工程技术研究中心的高速磁浮试验线外，磁悬浮科普基地中展示着两辆磁浮列车，其中的“同济成长号Ⅰ”正是一辆此前设计时速为500公里的高速磁浮试验样车，另一辆则是设计时速为100公里的中低速磁浮试验车。
“新的高速磁浮列车是按时速600公里设计的，中低速磁浮列车则是按时速160公里~180公里设计的，比之前会有很大的进步。”林国斌教授介绍，“高速磁浮列车的特点就是直线电机的定子是在轨道上，所以被称为长定子驱动的高速磁浮列车；而中低速磁浮列车直线电机的定子是装在车上的，动子是在轨道上，所以也被称为短定子直线电机驱动的中低速磁浮列车。”
他告诉记者，中低速磁浮列车适用于市域交通、短途城际交通和旅游景区交通等，现在目标时速是能够达到180公里甚至200公里，而高速磁浮列车则是按照目标时速600公里设计的，两者都处于工程化验证过程中。“广州规划的高速磁浮通道应用的应该就是这种常导高速磁浮列车，如果在五年之内真正建设的话，只有这种制式的技术是相对成熟的。”
他介绍，高速磁浮列车应用场景主要包括大的经济圈之间的连接、经济圈内城市之间的连接以及“从市区到机场”的连接等。
记者体验高速磁浮列车
提速减速快、转弯坡度大且平稳
据了解，我国目前已有三条商业化运营的中低速磁浮线路：2016年开通的湖南长沙磁浮快线、2017年开通的北京中低速磁浮列车S1线以及2022年开通的湖南凤凰磁浮观光快线。今年3月，清远市磁浮旅游专线蝴蝶湾—长隆区间上行线进行了达速试验，实现了132.9km/h的最高运行速度，即将投入商业化运营。
上海磁浮列车
而中国首条磁浮线路——上海磁浮列车示范运营线则在2002年底就已通车，并于2003年开始开放运行，距今已超过二十年。该段从上海龙阳路站至上海浦东机场站的磁浮线路总长约30公里，单程仅需七八分钟。
记者在随后体验该段磁浮线路时发现，磁浮列车从时速100公里提速到300公里时间仅为1分50秒左右，尽管列车中途时速保持在300公里的时间较短，但依然能够在短距离内保证磁浮列车的时速；此外，记者在体验该段磁浮线路时，在接近浦东机场站时感受到有一个较大的转弯，而磁浮列车转弯的横向坡度相对于高铁更大，并保持了列车的平稳。
“这条线路在调试时，最高试验时速达到了501公里。”林国斌介绍，当时考虑到能耗和经济性，最终运营速度设定为时速300公里和时速430公里，每天有3小时的运营最高时速是430公里，是目前全世界地面交通载客运行时速超过400公里的唯一一条商业线路。他表示，如果按时速430公里跑一趟5节编组列车，需耗费1600多度电，而按时速300公里跑一趟只需要大概1200多度电，相差约400度电。
时速600公里
填补航空与高铁间的“速度空白”
时速600公里有多快？大型民航飞机时速一般在800公里～1000公里，600公里的时速相当于贴着地面在“飞”。
“目前高铁的最高时速在350公里左右，飞机的时速在800公里~1000公里，高速磁浮列车的时速介于两者之间，能较好填补航空和高铁之间的‘速度空白’。”林国斌表示，一般来讲，乘坐交通工具的舒适旅行时间约为3~4个小时，时间长了乘客容易感到不舒服。高速磁浮列车除去提速减速的时间，其3~4小时辐射区间可达到约1500~2000公里，大致可以连接长三角、珠三角、京津冀等几个大的经济圈，将有效满足千万人口以上城市之间的交通需求。
林国斌介绍，由于机场一般相距市区比较远，加上需要提前办理安检、登机等流程，磁悬浮交通与航空交通总的旅行时间是相差不多的。
他告诉记者，假如将经济相对比较发达的城市用线相连，北京到上海、上海到广州，这两段线路就像是一张“弓”，而北京经过武汉、长沙等中部城市到广州，这段线路就像是一根“弦”，成都、重庆等西部城市经过中部到达上海，这段线路则好比一支“箭”，这“一弓、一弦、一箭”的总距离约六七千公里。“我觉得这个范围内是可以考虑利用高速磁浮列车来进一步解决快速交通问题的。”
此外，他表示，如果能够利用电力驱动的高速磁浮交通分流新增交通客流，也可以缓解高速交通对于石油的依赖，同时降低碳排放。
时速并非越快越好
合理“区间”内才能保障安全和成本可控
“磁浮交通对于环境是比较友好的，噪声也相对较低。”林国斌举例，如国内某城市原本想做传统轨道交通，但按照环境要求，其铁路七八成都需要走地下；如果建造的是磁浮交通系统，就可以七八成都走地面，且每公里造价也能从5亿元降至3亿元。
他介绍，轨道周边基础结构的变化对于轨道的影响很大，速度越快，轨道的平顺性对振动的影响越大，所以磁浮列车并不是速度越快越好，当达到某个时速点之后再提高速度，可能就要付出超过预定比例的“代价”。他举例，如汽车在不同速度下每公里油耗是不一样的，会有一个相对“省油”的速度；磁浮列车也是一样，如果超过了某个时速点，其安全风险和经济代价都会明显上升，因此其时速也会有一个合理的“区间”。“速度越快，对轨道、列车、牵引动力及运行控制的要求也越高，成本也会更高。”
“磁浮交通建造成本方面与高铁相比，主要多出了地面电机、电缆和开关等设备，但线路选线会比高铁更灵活。在同样的速度下，磁浮列车的转弯半径可以比高铁更小。”林国斌说，磁浮列车的爬坡能力也比高铁更强，因此更易适应复杂地形，绕开障碍物，这一特点有利于磁浮交通系统在复杂地形条件下控制建造成本。
此外，对于恶劣的天气，磁浮列车的耐受能力也相对更强。他举例，曾经有一回上海由于下大暴雨，飞机停飞，高速公路也关闭，但磁浮列车还在运行。“环境的耐受能力是相对的，磁浮交通比传统的交通工具更强一些，但若是遇到特别恶劣的台风天气等，也有可能跑不了或不得不降速运行。”林国斌说。
交通工具要满足“载人舒适度”
还需考虑与环境的相互影响
“高速磁浮列车是不是能够跑得更快？”对于记者的疑问，林国斌解释道，高速磁浮列车作为一种地面交通工具，其最终的目的还是能够载人，而从理论到应用还有很多问题要解决。“高速磁浮列车的驱动力、重力等都要传导到轨道上，因此轨道的平顺性、连续性以及轨道支撑刚度的均匀性等特性都会对列车的平稳性产生影响。”
他举例，就像航天员能够坐在时速超过1000公里的火箭里、普通人却没有航天员那样的身体素质一样，高速磁浮列车不但要满足载人条件，还要满足乘客的舒适度要求。“乘客对列车的振动、噪声等有一定的要求，如车内噪声超过80分贝后人就会觉得不舒服；而振动方面也有相应的标准，如果乘客觉得不舒服，就没办法作为交通工具使用了。”
此外，对交通工具的另外一个要求就是安全稳定性能，如轮轨列车不能脱轨，磁浮列车则要避免发生车轨接触等。此外，列车在高速运行时要考虑其对周围环境造成的影响，如当列车时速达到600公里时，列车邻近区域的噪声会超过100分贝，周边的环境能否承受？“因此，当列车进入市区范围时需要采取一些措施来减少噪声影响。”
除了解决磁浮列车对环境的影响，还要解决环境对列车的影响。林国斌说，地面不但受其他交通系统影响，本身地质结构也会有变化，这就需要在轨道建成后能够有效控制地面结构变化对于轨道平顺性的影响，保持磁浮列车运行时的平稳性。
文、图/广州日报全媒体记者 张丹 实习生 周光正
