作者：程虹丹 王雪晴（中國航天科工集團有限公司第三研究院磁電總體部工程師）

　　從馬車(chē)、蒸汽火車(chē)到高鐵、飛機，每一次交通工具的變革，都伴隨著(zhù)旅行速度的飛躍。如今，人們對于速度的要求進(jìn)一步提高，下一代交通工具會(huì )是什么樣？高速飛車(chē)，或許就是答案。

　　2013年美國太空探索技術(shù)公司創(chuàng )始人埃隆·馬斯克提出，將磁懸浮技術(shù)和真空管道技術(shù)相結合，研制新一代交通工具——超級高鐵，即高速飛車(chē)。這種列車(chē)不僅可以大幅縮短出行時(shí)間，提高旅行舒適度，還具有更高的環(huán)境適應性，運行不再受天氣影響。

　　高速飛車(chē)通過(guò)管道連接實(shí)現無(wú)縫接駁，可在城市里運行。其發(fā)車(chē)間隔可達到與地鐵相似水平，旅客進(jìn)站后能即上即下，節省換乘等候時(shí)間。理想狀態(tài)下，高速飛車(chē)的應急運行能力強，車(chē)輛設備磨損小、運行阻力低，其維護成本及能耗成本也更低，因而更經(jīng)濟環(huán)保。

　　的確，作為一種新型軌道交通工具，高速飛車(chē)快捷、安全、舒適、經(jīng)濟、環(huán)保，是很有潛力的未來(lái)出行方式。在這方面，我國也在發(fā)力。

　　列車(chē)貼地“飛”起來(lái)

　　高速飛車(chē)，是“超高速低真空管道磁浮交通系統”的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是基于超導電動(dòng)懸浮與低真空管道兩大技術(shù)原理而設計的新一代交通工具。

　　高速飛車(chē)利用磁懸浮技術(shù)，使列車(chē)脫離軌道懸浮在空中運行，從而讓車(chē)體“飛”起來(lái)。它借助真空管道技術(shù)，隔絕外界環(huán)境影響，使車(chē)體運行時(shí)的空氣阻力大幅減小，列車(chē)行駛時(shí)既能達到飛機的飛行速度，又能保持平穩，實(shí)現列車(chē)超高速近地“飛行”。

　　自20世紀20年代以來(lái)，已有多個(gè)國家研究各種形式的磁懸浮列車(chē)。根據不同的技術(shù)路線(xiàn)，磁懸浮列車(chē)可以分為高溫超導釘扎懸浮車(chē)、電磁懸浮車(chē)與電動(dòng)懸浮車(chē)等。上述幾種磁懸浮列車(chē)，在工作原理、結構形式、系統組成上各具特色，均能大幅度提高列車(chē)運行速度。

　　其中，釘扎懸浮車(chē)的基本原理是利用高溫超導的磁通釘扎特性，實(shí)現穩定懸浮。磁通釘扎特性是指處于超導態(tài)的高溫超導體內存在一些缺陷，外界磁場(chǎng)以“磁通量子束”形式通過(guò)這些位置時(shí)，會(huì )被牢牢地束縛在缺陷中心，從而達到穩定懸浮狀態(tài)的特性。

　　電磁懸浮車(chē)是利用不同磁極相吸的原理實(shí)現磁體懸浮的。在軌道與車(chē)身上分別布置線(xiàn)圈與電磁鐵，通電后，導體產(chǎn)生巨大的磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)的吸力實(shí)現車(chē)體懸浮，再利用高精度的電控反饋系統，實(shí)時(shí)調整電磁鐵中的電流，控制車(chē)體與軌道之間的間隙及運行速度。

　　根據不同的運行速度，電磁懸浮車(chē)的發(fā)展又可以分為高速磁懸浮列車(chē)、中低速磁懸浮列車(chē)等。目前，電磁懸浮的技術(shù)已較為成熟，并建設完成了多條中低速電磁懸浮的商業(yè)運行線(xiàn)路。

　　電動(dòng)懸浮車(chē)的基本工作原理為電磁感應，它利用超導體產(chǎn)生的強磁場(chǎng)與線(xiàn)圈相互作用實(shí)現懸浮。在列車(chē)及軌道兩側分別布置超導磁體與線(xiàn)圈，利用直線(xiàn)電機產(chǎn)生的電磁力牽引列車(chē)高速向前運行。在車(chē)載超導體高速前進(jìn)時(shí)，地面線(xiàn)圈被磁感線(xiàn)切割，從而產(chǎn)生感應電流，上下兩部分產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)，使車(chē)體抬升并最終實(shí)現穩定懸浮。

　　相較其他兩種技術(shù)路線(xiàn)，電動(dòng)磁懸浮的技術(shù)相對成熟，并且具有懸浮穩定、懸浮間隙大的優(yōu)點(diǎn)，懸浮性能和安全性更高，更適合高速運行的場(chǎng)景，也是未來(lái)高速飛車(chē)的主要研究方向。

　　隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，人們對更高速、便捷的交通運輸工具需求越來(lái)越高，中低速磁懸浮列車(chē)已逐漸進(jìn)入城市交通運輸系統。自德國工程師赫爾曼·肯佩爾于1922年提出電磁懸浮原理之后，美國、日本、德國、韓國等國家相繼開(kāi)始了磁懸浮運輸系統的研發(fā)。

　　20世紀60年代，日本率先開(kāi)展了中低速電磁懸浮列車(chē)、電動(dòng)懸浮列車(chē)的研究。2005年，日本開(kāi)通了電磁懸浮示范線(xiàn)，實(shí)現了世界上第一條中低速磁懸浮列車(chē)的通車(chē)與運營(yíng)。2015年，由日本JR東海鐵路公司研制的電動(dòng)懸浮列車(chē)，在中央新干線(xiàn)上完成了運行試驗，使日本在新型交通運輸方式上的技術(shù)達到新水平。

　　我國是世界上第三個(gè)擁有中低速磁懸浮技術(shù)的國家。2003年在上海建成了磁浮示范線(xiàn)。

　　由此可見(jiàn)，中低速磁懸浮交通技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟并得到成功推廣使用。磁懸浮交通技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展，不斷刷新著(zhù)人類(lèi)地面交通速度的紀錄。作為一種新型的交通工具，磁懸浮列車(chē)正在逐步展現其強大的生命力和廣闊的應用前景。

　　中國高速飛車(chē)進(jìn)行時(shí)

　　高速飛車(chē)日益受到矚目。目前，在全球范圍內，有多家企業(yè)、研究單位聚焦發(fā)展新型地面快速軌道交通工具，競相布局高速飛車(chē)的研發(fā)。

　　日本在2019年開(kāi)始基于超導電動(dòng)磁懸浮列車(chē)，進(jìn)行低真空管（隧）道高速列車(chē)技術(shù)研究。

　　美國自2013年提出超級高鐵的概念后，便開(kāi)始進(jìn)行流體力學(xué)、建筑設計和真空管道方面的技術(shù)研究。2017年，美國一家公司首次在真空管道中進(jìn)行了磁懸浮列車(chē)運行測試。2020年，美國維珍公司的超級高鐵項目已經(jīng)完成了首次載人試驗，測試使用500米真空管道，車(chē)體僅用十幾秒就到達了終點(diǎn)。

　　我國也有多家科研單位、高校開(kāi)展相關(guān)的技術(shù)研發(fā)工作。2017年，中國航天科工集團有限公司啟動(dòng)高速飛車(chē)研發(fā)項目。該項目將超導電動(dòng)懸浮技術(shù)與低真空管道技術(shù)相結合，計劃研制具有世界先進(jìn)水平的新一代交通工具，希望借助航天領(lǐng)域的新技術(shù)、新裝備、新產(chǎn)品，促進(jìn)我國交通科技的進(jìn)步，與高鐵、民航等多種交通工具一起，共同構建我國綜合立體交通網(wǎng)，建立我國核心城市群“一小時(shí)經(jīng)濟圈”，推動(dòng)經(jīng)濟快速發(fā)展。

　　中國航天科工集團有限公司目前正同國內多家科研單位、相關(guān)企業(yè)、高等院校廣泛進(jìn)行技術(shù)合作，持續開(kāi)展超高速、超導、低真空技術(shù)研究，以快速提升我國高速飛車(chē)的整體技術(shù)水平。

　　2021年9月，中國航天科工集團有限公司與山西省人民政府開(kāi)展合作，共同建設了高速飛車(chē)全尺寸試驗線(xiàn)（一期）示范項目，并于2022年4月正式開(kāi)工建設。為加快項目建設進(jìn)度，該項目采取“邊建設、邊集成、邊試驗”的模式，在不到一年的時(shí)間里，完成了試驗基地和首期試驗線(xiàn)基礎建設，進(jìn)行了首段設備集成調試，并成功完成了永磁、超導航行試驗。

　　2023年1月，項目團隊在山西省大同市高速飛車(chē)試驗基地，完成了高速飛車(chē)全尺寸試驗線(xiàn)（一期）首次超導航行試驗。本次試驗是國內首次全尺寸超導航行試驗，初步驗證了高速飛車(chē)系統總體方案的正確性和各系統的協(xié)調匹配性，為后續進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研發(fā)工作奠定了堅實(shí)的技術(shù)基礎。

　　可以預見(jiàn)，在不久的將來(lái)，更加高速、便捷、安全、舒適的高速飛車(chē)將進(jìn)入現實(shí)生活，進(jìn)而改變人們的出行方式，提高出行效率。

　　《光明日報》（2023年09月07日 16版）