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世界磁浮铁路的试验与发展

   2006-04-28 中国路桥网 佚名 0

世界磁浮铁路的试验与发展

从世界上第一条铁路诞生以来,在一个半世纪的历史进程中,铁路经历了牵引动力的三次革命,即蒸汽、内燃和电力牵引。但随着车辆技术、通信信号、线路的加强和改进,以及计算机技术的应用,列车运行速度不断提高,一般高速列车时速均在200公里及其以上,使铁路成为大型的现代化交通工具。

但是,由于高速公路和航空事业发展,铁路面临着严重的挑战,要使自己在竞争中立于不败之地,必须更大幅度的提高速度。围绕这个问题,许多国家做了不少努力,虽然取得了很大进展,但要弥补铁路航空之间的速度差距,还是相当困难的。因为传统的轮轨粘着式铁路是利用车轮与钢轨的粘着力使列车前进的,而其粘着系数又随着速度的增加而减小,走行阻力却随着速度的增加而加大。当速度超过粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时,速度就不可能再进一步提高了。如果要想再进一步提高速度,同时又要做到更加安全、舒适,减轻振动和噪音,减少能耗,降低运输成本,那么,传统铁路将是难以办到的。

为了越过这个障碍,从60年代初开始,一些发达国家就开始研究非粘着式超高速车辆。这种车辆可以分为两大类,一类是气垫式悬浮,另一类是磁悬浮。经过研究,人们认为在能源消耗、噪音等方面,磁悬浮比气悬浮优越。因此,除了法国在奥尔良仍有一条18公里的气垫车辆试验线路以外,英、美、德、日本等国,已在60年代后停止气垫车的研究而改为对磁悬浮的研究。

经过近30年的研究和试验,已取得了重大的进展。有些先进国家已经进入实用化研究阶段。特别是超导技术的突破性进展,将大大缩短磁悬浮铁路的发展过程。

在这项研究中,德国和日本起步最早,但两国采用的制式截然不同,德国采用常导磁吸式,而日本则采用超导磁斥式。在车辆和线路结构上,在悬浮、导向和推进方式上虽各有不同,然而基本原理却是一样的。

日本于1972年用ML100型试验车实现了60公里/小时的悬浮运行。1975年着手修建宫崎试验线。1977年开始对倒T形导轨和跨座式ML500型试验车进行了无人驾驶的试验。1979年12月,在九州宫崎试验线上创造了517公里/小时的速度记录。但因常温下的超导材料尚未出现,还未能投入商业性的载人运行。日本的专家们信心十足地认为,他们的磁悬浮列车将是“最有发展前途的列车”。为适应竞争的需要,日本准备再修建两条50公里长的试验线,一条从扎幌道千叶机场,另一条是连接东京至甲府的中央线。

德国从1968年开始研究磁浮列车。1983年在阿姆斯兰德建设了一条长32公里的试验线,已完成了载人试验。他们采用的TR06型试验车,在该线上创造了412公里/小时的记录,并打算进一步突破500公里/小时。此外还计划投资100亿马克,在埃森经科隆、法兰克福到曼海姆之间修建一条磁悬浮铁路。引人注目的是从汉堡到柏林的磁悬浮铁路,计划在90年代末期建成通车。

美国还没有本国研制的磁悬浮列车,但对德国的常导磁吸式磁悬浮系统很感兴趣,并准备引进,修建从洛杉矶到拉斯维加斯的磁悬浮铁路。从而把乘小汽车需5小时的路程,压缩到70分钟即可到达。该线总耗资约25亿美元,其中包括购买40个车组,建设两个有服务设施的车站、一个维修工厂和一座管理大楼。

英国于1973年开始进行磁悬浮铁路的研究,经过20多年的研究和试验,于1984年4月,从伯明翰机场至国际车站之间开通运行了低速磁悬浮列车,平均速度为25公里/小时。这是目前世界上唯一投入商业运行的磁悬浮铁路。近年来的运行实践证明,常导磁吸式悬浮系统、直线异步电机推进的高架低速磁浮列车,适用于城市内的公共交通和郊区客运。

加大从1970年开始研究磁悬浮列车,目的是在多伦多—-渥太华—-蒙特利尔之间修建一条超高速磁悬浮铁路。他们的专家认为,在加拿大的气候环境条件下,采用超导磁悬浮系统比常导的系统要优越。1977年研制成超导磁浮车,进行了一系列的试验,取得了一定的进展。

原苏联从1976年开始进行磁悬浮铁路的研究,在莫斯科附近一条长600米的试验线上,其05号磁浮车达到60公里/小时的速度。还计划在阿拉木图修建一条长14公里、有7个小站的城市商业磁浮运输系统,速度也是60公里小/小时。此外,计划在埃里温修建一条磁浮铁路,作为全长60公里的磁悬浮铁路的一个组成部分。

经过了各国多年的试验研究以后,一般认为,短途磁悬浮运输速度一般为200公里/小时,用于连接机场和市中心;中程磁悬浮运输速度为300公里/小时,适用于城市间的运输;长途磁悬浮运输速度一般在300公里/小时以上,适用于远距离运输。

磁悬浮铁路从探索性的基础研究到进入实用性开发研究,经历了20多年。现在,各国已经公认它是一种很有发展前途的交通运输工具,适用于长、短途高速运输。其主要特点是不受气候影响、无噪音、无振动及磨耗、不污染,可以通过 35‰的大坡度和半径较小的曲线,能安全、迅速的运送旅客,大大缩短旅客乘车时间,时速可达500公里,运送一名旅客消耗的能量约相当于飞机的60%。

在造价方面,日本的专家认为桥隧、轨道基础部分和新干线大致相等,轨道上部由于不用钢轨而用推进及导向线圈,造价比新干线要高20%,但因省去了钢轨、车轮、接触网、受电弓,造价高出的部分可以与节省的运营费相互抵销。德国的专家估算,一条复线磁悬浮铁路每公里造价为5千万马克,而高速铁路每公里造价为3千万马克。

磁悬浮铁路的行车速度和能耗高于传统铁路,低于飞机,是弥补传统铁路与飞机之间速度差距的一种有效的运输工具。由缩短乘车时间而带来的社会效益是巨大,因此得到了不少国家的重视。除上述的美国、日本、加拿大外,西欧各国已经提出欧洲磁悬浮铁路网的设想。德国考虑在汉堡、汉诺威、慕尼黑、鲁尔区、法兰克福、斯图加特等地修建磁悬浮铁路。法国、比利时、德国和荷兰四国商定在巴黎、布鲁塞尔、科隆和阿姆斯特丹之间750公里的线路上,采用磁悬浮高速列车的方案。

已经投入可行性研究的磁悬浮铁路有:美国的洛杉矶—-拉斯维加斯(450公里)、芝加哥—-米尔沃基(120公里);加拿大的蒙特利尔—-渥太华(193公里);欧洲的法兰克福—-巴黎(515公里)、布鲁塞尔—-巴塞尔(500公里);澳大利亚的墨尔本—-悉尼(810公里);沙特阿拉伯的利雅得—-麦加(880公里);韩国的汉城—-釜山(500公里)等线路。

预计在不久的将来,高速、安全、舒适、方便的磁悬浮列车运输系统,会出现在世界各主要发达地区。它将以更高的效益在中短途运输竞争中胜过高速铁路、高速公路和民航运输。


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