中国研发时速达多少的超级高铁?

正威集团2023-04-12  19

科技狂人马斯克倡导的“超环高铁”已经在美国得到认可,正在进行可行性方案研究,超环高铁利用了低真空管道和磁悬浮技术,速度将接近飞机的1000公里时速。这种高铁不仅可以修筑在地表,也可以开挖地下隧道。在中国,这项实验也正在进行中。《经济半小时》记者在成都的一间实验室里,看到中国科学家正在为之努力。

中国公布高温超导磁悬浮技术

成都西南交通大学搭建的,全球首个真空管道超高速磁悬浮列车环形实验线平台,是国内第一个载人高温超导磁悬浮环形实验线。线路总长45米,设计载重300公斤,最大载重可达1吨,悬浮净高大于20毫米,是目前国际上同等载重能力,截面最小、永磁材料用量最少的超导悬浮系统,可进行0-50 km/h的实际动态运行实验,别小看这些复杂的机器设备,在真空管道理想状态下,这项技术上的创新,可将列车理论时速提高到一千公里以上的更高速度,换句话说,眼前的这堆实验设备,搭建的将是人类目前能触摸到的未来超级高铁的雏形。

西南交通大学牵引动力国家重点实验室博士 副教授  邓自刚:很多指标都是国际领先的。我们核心的东西,它的实际载重能力,能够悬浮一吨重。我们这个轨道的截面积,是现在全世界最小的,就是它的宽度只有120毫米,厚度只有25毫米,它用的永磁材料特别少。

中国科学家推出的这项高温超导磁悬浮技术,一经公布,就引起了世界最大的电子电气工程师协会——美国IEEE协会的关注,他们用两个整版的文字报道了中国人的这项科研成果,英国BBC、美国CNN、欧洲公共电视台等媒体,纷纷赶赴西南交通大学展开实地调查报道。这一项科技技术的诞生,可能没有引起民众的过多关注,但在世界众多科学家的眼里,中国人这次干出了几乎是一件革命性的技术创造。

邓自刚:当时它的标题叫超级管道,然后下面还有评语,它觉得这个颠覆性技术,可能对未来人们的出行方式,或者航天应用,各方面应该都会有革命性的意义。

这个被世界多位科学家称为颠覆性技术的“超级管道”,是如何能够悬浮在轨道上行驶的呢?37岁的项目负责人邓自刚告诉记者,几十年来,西南交大、国内科研院所和众多制造企业的专家,不断地接力式研发实验,才诞生出今天的成果。

磁悬浮技术是上世纪二十年代德国人最早提出的,距今差不多已有百年历史。此后几十年,德国在常导磁悬浮、日本在低温超导磁悬浮方面一直保持着技术领先;中国从上世纪八十年代中期开始追赶,但是想要追上六十年的技术差距,无疑是一个巨大的难题。

如果要完成磁悬浮列车的研究制造,我们需要提前去迈过很多门槛,比如高温超导材料从哪里来?特殊的轨道如何建设?车体究竟该怎样设计等一系列的问题,从无到有的这场挑战,中国的科学家又是否能研发成功呢?

高温超导磁悬浮中的超导指的是一种超导材料,具有零电阻效应,也就是说,电流流经导体时不发生热损耗,可以毫无阻力地在导线中形成强大电流,从而产生超强磁场。超导磁悬浮,就是利用超导体的抗磁性,实现磁悬浮。而所谓高温超导,是指零下196摄氏度的液氮环境中,超导所具有的特性;低温超导是指在零下269摄氏度的液氦环境中,超导所具有的特性。

与低温超导和常温超导相比,高温超导有一个最大特点:它有自稳定性,换句话说,把高温超导体放在永磁轨道上后,既能悬浮、又能悬挂,不管运动还是静止,都能悬浮;而且在永磁轨道上,高温超导体还提供稳定的导向力和悬浮力,也就是不会上下左右摇晃,像钉子一样牢牢地扎在永磁轨道上面。

超导层厚度仅为头发丝的百分之一

可以悬浮又可以悬挂,看起来有点像变魔术。这其中的秘密在哪里呢?邓自刚介绍,首先是铺设在轨道上的永磁材料。其实高性能的永磁材料,国外已经研制生产多年,但这些产品技术曾经对我国长期封锁,不要说买不到,就是想去参观都不行。唯一的办法,就是中国人自己造。磁悬浮实验室在成都,但磁悬浮的材料,却在杭州一家企业默默地研发生产。

研制高性能的永磁材料,尤其用于高温超导磁悬浮轨道上的永磁体,首先需要将十几种原料、包括多种稀土材料熔合、均匀分布。

杭州永磁集团有限公司副总裁 冒守栋告诉《经济半小时》记者,这个过程好比揉面,很难,但是对磁钢的性能很关键。

在对十几种原料进行精密排布后,就需要用电流给磁钢充磁,这也是危险性比较高的环节。如果充磁充不好,容易造成它性能不稳定,有些时候控制不住,磁钢容易飞到天花板上去。

经过反复试验,高性能永磁材料总算成功研制成功,但接下来又一个难题出现了:那就是怎样把永磁体拼接在一起形成磁悬浮导轨?由于永磁体之间相排斥的磁力很大,一小块可产生300多公斤的推力,一不小心就可能跑偏。那么,有什么方法能有效解决拼接、组合难题呢?

杭州永磁集团有限公司副总裁 冒守栋:要靠一系列设计的工装,通过机械的方式,一点一点把它固定好,一个磁钢固定好,再装下一个磁钢。

西南交通大学牵引动力国家重点实验室博士 邓自刚:当时也是前期做了很充分的一种设计,设计了夹具之后,然后现场又不断地摸索,不断地改进,最后找到了一种比较优的方式,我们最后84块永磁轨道,安装只花了一天的时间。

永磁导轨材料的难题得到解决之后,邓自刚的团队开始面临第二道难题的考验,这就是世界制造磁悬浮列车最为核心的高温超导材料。

邓自刚:我们的超导材料,就装在我们车子四个角,这块黑色的盖板里面。这个超导材料,它就替代了咱们汽车的四个轮子。这个超导材料,在我们液氮低温的环境里面,它就可以实现悬浮。

本世纪第一个10年,全球只有3家第二代高温超导材料供应商,2家在美国,以昂贵的价格向全世界销售,另一家企业在日本,但禁止出口。如果材料只能靠进口,我国发展高温超导产业就会被“卡脖子”。经过多方寻找,邓自刚把目光锁定在上海超导科技公司。

上海超导科技股份有限公司超导材料事业部副总经理 吴 祥:为什么我们做这个事情?也是有一个情怀在。因为以前我们去参加国际会议,大家来报道的超导材料,都是别人做的,一说到中国的超导,提问的就非常的少,就是有一种感觉,就是中国没有人做出来这个东西。我们的想法就是,不管怎么样,一定要把这个做出来,就是为了争这口气。

2011年,上海超导科技公司正式成立并开始研发。他们遇到的第一个难关,就是怎样将不同的涂层和超导带材紧密连在一起。超导带材是由好几层不同原料加工涂抹在一起的,超导层位于中间核心层,外面主要分为机带、隔离层、缓冲层等七、八层,之所以加这么多层,主要起保护、缓冲作用,相当于给中间层的超导带材,穿了一套防护铠甲,让超导带材的性能保持稳定性和一致性。但这几层原料都不同、涂抹的厚度,需要非常薄、非常均匀。工艺难度极大。

上海交通大学国家能源智能电网(上海)研发中心电气工程系 特别研究员赵 跃:它是在一个50微米厚的,不锈钢带材上,所镀着的超导薄膜,50微米厚的是一个什么概念?就是我们大概头发丝一样的厚度,但是它们中间所起到的,最重要的超导层厚度,仅为头发丝厚度的大概1%左右。

上海超导科技股份有限公司超导材料事业部副总经理 吴 祥: 超导层其实说白了,是我们现在最难镀的,因为它的工艺很特殊,我们用的是激光附着沉积来镀膜。

但最艰难的,是将超导带材连接在一起的技术,尽管现在超导带材长度已从最初的百米级做到现在公里级长度,但受限于现有技术,世界上还没有不做接头的超导带材。超导带材一有接头,就会有电阻。如何把电阻降到最低值,不仅是中国人的难题,也是世界各国企业面对的难题。

吴 祥:我们公司研制了一个超导接头技术,它的电阻能够达到两纳欧姆左右,现在国际上大家正常能够做到几十纳欧姆左右。两纳欧姆算是目前比较低的了。

经过3年多的努力,世界先进水平范围内的超导材料,终于在中国上海研制成功。

有关日本“从中国手上夺走的”印度第一条高铁项目——孟买-艾哈迈德巴德高铁动车的最新消息,又一次引起互联网关心。日本《朝日新闻》等新闻媒体前不久表露,该高铁动车现阶段仅建造10千米上下,新冠疫情造成工程施工推迟,铁路建设花费早已比较严重澎涨,日本政府部门还要继续给印度增加借款。日本接了一个“烂摊子”,多方面都是在思考该新项目产生的经验教训。现阶段,印度这一条高铁动车已完工怎样?遇到什么困难?印日两国之间对于此事高铁是什么观点?《环球时报》新闻记者对于此事进行了调研。

印度铁道部5月23日公布一则长4分54秒、由国家高铁集团有限公司制做的孟买-艾哈迈德巴德铁路建设短视频,铁道部在推特上的推荐题目是“印度旅游没多久将迎来颠覆性转变”。《环球时报》新闻记者留意到,该短视频关键展示了坐落于印度古吉拉特邦萨巴马提河和讷尔默达河等地域,孟买码头扶轮社(Pier)和美好基金标段(WellFoundation)的建设情况。根据无人机视角,视频展示了正在建设中的立交桥桥桩,有些已经混凝土浇筑混凝土,有一段已经完成,扩散的桥桩看上去很壮观。除此之外,也有新项目基地及预制件厂,正在建设中的跨河大桥和将要成型的汽车站。但视频中并没有铺轨的精彩片段,都没有竣工完工的铁路线。短视频不断播放视频最多的是很多扩散的桥桩,看上去应当有数公里长。

据《日本经济新闻》6月14日信息,该高铁动车联接马哈拉施特拉邦的国际大都市孟买与古吉拉特邦的工业城市艾哈迈德巴德,总长508千米。自2017年开工,现阶段仅建造了10千米上下。

依据整体规划,该高铁时速320千米,将孟买到艾哈迈德巴德的行程时间从现在的7个小时减少到2.58钟头。每列火车容下1300多名旅客,门票从250卢比(折合rmb8.6元)到3000卢比不一。

就在视频上传当日,据日本信息网站NNA的信息,日本驻印度大使馆与印度政府部门增加签署了1000亿日元(折合49.2亿元人民币)借款,用以孟买-艾哈迈德巴德高速铁路的第三期基本建设。日本向印度给予的这1000万美元的增加借款,年化利率为0.1%,偿还期为50年,缓冲期为15年。

在这里条新闻报道下边,日本网民陆续留言板留言,“又给技术性又出钱,图的是什么?”“什么时候是块头?”“日本真的是被印度吃定了!”“想赢中国结论栽了个大跟头!”

如同日本网友们担忧的那般,曾被日本政府部门称为“代表日印新时代的旗舰级工作”——孟买-艾哈迈德巴德高速铁路已变成日本的一大烦扰之处,一个填不满的坑。

孟买-艾哈迈德巴德高铁动车2017年由印度国家总理莫迪与日本曾任总统安倍晋三开幕开工建设,计划在2022年印度单独75周年纪念之时开启经营,但成千上万考验和延迟,让一条铁路线竣工时间推延到最少2028年12月。

《环球时报》新闻记者在印度驻站期内,对这条高铁项目的情况有一定的掌握。孟买-艾哈迈德巴德高铁是印度第一条高速铁路线。印度一直期待改造升级年久落伍的铁路系统,从而推动“印度生产制造”。应对印度铁路线大市场,中国和日本那时候都是在争取。日本特别是在在这些方面花了想法,2016年11月莫迪浏览日本,曾任总统安倍晋三例外改动接待计划,邀约莫迪试坐日本新干线,目地便是向印度推销产品日本新干线。尽管那时候印日并没有签定相关高铁动车协议书,但日本期待根据获得印度合同书与中国市场竞争,使出自身的手脚。因此日本给予5万亿日元低利息贷款做为市场竞争主力资金。那时候中国也在不遗余力进到印度高铁动车销售市场,因此做了许多工作中。但最终出自于国际局势考虑,印度或是把第一个高铁项目胆大给了日本。

但是,在日本媒体今天,现阶段此项工程项目遭遇三大艰难:一是征用土地的延迟时间。据日本《朝日新闻》6月11日信息,2018年古吉拉特邦就会有96%的征用土地达成一致。但截止到2021年9月,马哈拉施特拉邦仅征了30%的土地资源。

二是工程费用持续澎涨。据日本《读卖新闻》6月14日报导,当时日本政府部门计算的总工程费用为1.68万亿日元,但肺炎疫情造成工程施工推迟,增加了人力成本,花费早已澎涨至3万亿日元上下。《朝日新闻》称,现阶段两国政府内部结构早已将开启总体目标限期由2023年改成2028年,但工程费用还需要弥补是多少,却不愿公布。

日本一家国际企业的高管在接纳《环球时报》驻日本特约记者的访谈时回望称,一开始日本政府部门估计的总施工费“有点儿工作经验的人都能看得出,压根办不成。显著是政府部门咬紧牙拿到的工程项目,有意往低了价格。那时候政府部门跟中国在欧洲等地打高铁动车商业竞争,为了更好地能赢,早已顾不上那么多了”。该管理层还表明,虽然开启时长从2023年延迟到2028年,但没人相信2028年能实现全线通车。

三是日印彼此互相不信赖。《朝日新闻》6月11日表露,工程费用的澎涨,关键取决于印度规定再次改动路线的高架桥化设计方案,觉得只能那样,才可以防止高铁动车与羊牛等牲畜撞击。且印度政府部门坚持不懈,因改动线路设计造成的花费务必由朝方所有担负。为了更好地减缩花费,承担建筑专业的公司迫不得已由日本公司换为印度公司。这一变动也愈发让印度政府部门觉得,一开始无需印度公司,便是日本在捣鬼。现阶段彼此处在互相不信赖的情况。

不但日本民意气愤,印度人对该新项目也分成两大阵营,一派彻底适用,觉得这也是新印度的代表;另一派觉得成本太高,因小失大,这种钱可以用以改进别的基础设施建设。名叫“德斯姆克”的网友留言称,“子弹头列车更有经济意义吗?孟买到艾哈迈德巴德飞机票仅1800卢比,子弹头门票最大3000卢比,哪一个更加有意义?”也有一位叫夏尔玛的网民表明,日本人半途将对这一条高铁动车失去兴趣,并没有哪个国家能接手,一些印度大企业会以自食其力的为名接手,印度经营者最后可能为该新项目投入翻倍的借款。

美国有线电视新闻网(CNN)日前报导称,印度铁路里程现阶段排行世界第四,仅次于美国、中国、俄罗斯。但现阶段印度高铁动车改革过程比较严重落后。除开新建的孟买-艾哈迈德巴德高铁动车外,印度还准许基本建设8条这种高铁动车,在其中今年年初有4条早已提前准备筹备,长度超出8000公里。但印度铁路公司的经营情况摇摇欲坠,也严重危害铁路建设。

日本接了一个“烂摊子”,对印度高铁动车销售市场兴趣爱好急剧下降。《印度快报》前不久报导称,应对高成本费,日本企业看起来不热衷于此新项目。因为日本企业低参与性和投标者过高的价格而撤销招标会等,印度第一个高铁项目陷入绝境。日本企业并没有参加孟买21千米地底延伸段基本建设。除此之外,本来准备由日本企业实行的11份投标书中,很多投标书价格比新项目原价格高于90%。据统计,印度对于此事表明回绝。

《朝日新闻》剖析觉得,日印都需要彼此之间帮助制约中国,而印度也早已看透日本政府部门的牌面,因此不停地增加标准,“总而言之这也是日本想在大家印度的土地上干出的事儿,谁的愿望谁买单”。


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