找回密码
 1分钟注册发帖

QQ登录

只需一步,快速开始

[交通] 中国”超级高铁”时速可达1000公里

[复制链接]
秋水伊人 发表于 2018-3-3 21:53:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
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0-50km/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。
" P4 {0 }% G) ~! h& u: c) V% I" t0 T- |3 T! {5 W
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。
! k& |( H5 T2 n: P1 s, L0 B, g# E: i3 l5 m# G! j7 K

/ r5 V4 s  D/ @1 [  k9 L
9 J4 ]6 X  O5 r, \& Q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。/ @; G, I' v0 t: N

* m0 d. X" t$ K( j6 a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。
6 r( Y  e# e! b3 a0 w7 e$ C4 E- A* h: `3 m5 k
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。( |4 ?2 a$ i8 z. Q
+ M' r/ D+ D- a! `
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。
' Z2 k4 n/ c0 K) J0 w
$ K9 z) ^% v" B9 d: v! P! Q( j0 ]: ?/ Y& l0 W  M! o

  _! }+ \, ]! c# J* i7 V/ g6 q% T" ^, W0 }5 \% T0 W# o! }/ e
- o. C; H" O. J3 ^8 O& B
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?# Z$ ~! c8 y" W" `: @9 _. v( n  S$ Z
  h0 b$ ?0 Q2 S$ i! t9 Y( ~% k
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。
7 j$ L' Z* S  G* p* [' k. B( Q  _8 P' T( x7 o9 q- y: F4 W& T# k8 U
: y8 N" ~3 A! l' G# |7 o" t7 N
2 V7 c( S$ t* R- K6 f7 X4 E
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。
! q# v$ X! n; b! x( M$ x
: u3 W% P- Q& ?0 Z( x$ x超导层厚度仅为头发丝的百分之一
, T+ d% [8 c# ^( }
" P% N" {7 f' s, v7 @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。
+ z. x$ Z, c5 t* w$ Q) N! c  s8 _& E% Q) @4 @* z9 c
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。
$ f8 d$ n' Z; z; g9 z& W& R: a3 n' R" ]6 o- i1 ]6 C9 n) ^; Z
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。3 ^! ?0 u; m+ x9 e$ E% i

' n) G$ u, a% a$ N* h
$ J" v, `4 z. o9 _- f. b5 K$ G
& T" ~, I7 ^# J  C3 }/ j0 w) r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。8 ^" ~+ t: Q$ \% f- h

1 r, k( k! @1 H8 A0 M+ W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?
2 k& G! `3 {5 h$ K: s0 [5 G
. e5 C+ D1 T4 `; Q; \- G3 [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。
0 S; R  j7 a) F( j1 |$ n  c( K% U$ s% y0 ?; ]0 F: |# K7 p  r3 U

& v$ i+ [: o+ q+ k+ U# x
. T! J& f# I. O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。4 x2 t2 C3 c) r- s8 {0 i; D* u

. ~+ ?" X! r4 ]$ ~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。
" J+ C# _8 K: H( B* R5 H2 ^+ i" {
* J, a, {, L  f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。$ ^! V& z( E: N7 m2 Z% ~
7 y& C9 Y! Y& E# f5 s0 x2 O* k$ q
0 Y4 z/ ?1 Q. ^1 [+ X4 g
回复

使用道具 举报

 楼主| 秋水伊人 发表于 2018-3-3 21:53:37 | 显示全部楼层
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。
% i# f+ z, h* b# |( i) C& A, G* V% X6 F6 p6 A
8 X, v! i8 Z9 g1 }- _0 N- K4 S
# ]: C0 [& c0 V! `* A& G8 P1 ^$ S
4 w/ \- D4 O" z/ U" z) \# ~

; v& s# z# J% u0 O$ N; F# M' c& W
5 X; A8 I: ]- u1 H7 ]; g  G2 R
5 L& A; J/ O2 j9 ^- b* b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。
* i; @) ?% F% ^  Y
* }5 {/ C7 x% w8 x- T+ _9 N2 ~; t3 Z5 v$ s. t* z$ X% @* N# c
) q! H0 ~6 n; j& U6 i3 Y
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。
' E5 E3 D; l( t4 ^$ G6 ?- C  J7 s0 W+ J2 e

7 d3 d. b% p/ m0 E% m9 L2 x, @7 h& t- S1 L: T4 o# \/ L+ F7 O6 r
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。, ^' T: q; S1 M; j& Z) V& z

2 F' J/ C6 ]  U, B. H5 H9 z# t2 L, @7 u- T. `

! g# n; Z% [7 ^0 A2 V- a  a  G
5 `* R3 ?$ Z; D% x, d9 p5 D/ I, k, z/ @7 B
3 Z* n4 A4 D$ t
7 L# V, p1 q0 M) R7 g  I. X) g
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。; Q; W: O# f' W2 ~4 l+ L0 F# [) a
6 }! Q2 @& i3 @- \& S/ L1 ^
- ~" ?* X5 v0 x1 G4 c
/ ?, m" [/ D: k% U+ F9 c/ b& d
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。# C' ]+ e( M% O1 ^
( n6 D+ S* }* |. `5 [( O# K, r& P

/ x& q) t+ l$ d$ z& h$ D9 o# ^! M2 N# ~- L. F
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。* J! L. p2 j8 S- U7 r: k1 r1 ^* r
$ u0 Y5 v0 |, z- `: x/ ]& Y
! h. l8 l# v* ^6 R! E4 p3 v0 ]) K

  k  O0 R% m. Z, C8 q' H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。" N) S% f9 L( e. W) f

6 {; n6 k- h! K0 ~
1 W/ _$ a  n6 m$ ^$ I# r6 ~
3 r; T5 \( ?2 V' v赵跃:我们同样的一个条件,和国际的一些同类产品进行比较,它的性能、载电流能力提高了25%,在这个条件下,我们绝对领先。1 e- a$ Y( D$ ~# p+ a
1 C* h) J9 E- Y

" d7 Y6 V' t) F; [$ c  j
3 w/ g/ }/ Z+ A5 P( R这种性能先进的超导材料应用前景广阔,不仅用于磁悬浮交通、还运用到超导电缆、新能源汽车无线电充电系统、甚至国防军事上,比如导弹新的发射技术——冷发射。$ g) J4 E7 W% y

) h) `4 W) @7 z: L8 F3 a6 v! I
! G1 s9 L% v1 [# z7 {. `4 W& v! x
赵跃:传统的导弹方式是点火发射,在一开始导弹点火的过程中,会产生大量的热,被敌方侦查到,这样会对导弹采取一定的措施。如果我们采用超导储能装置,在短时间把巨大的能量,迅速地释放出去,可以把这个武器抛射到空中,达到一定的高度再点火,敌人就很难发现,这是一个非常热门的技术,各个发达国家都在研究。0 B- i- `3 t7 V4 U2 F2 c

# S! M0 t! k2 a- E$ I6 j% z6 ^( I' b
4 U; {+ T0 r" M
材料和轨道这两道难关通过了,西南交大实验室里的邓自刚,开始面对最后的难题,磁悬浮的实验车。. S1 F* p7 A# G6 a5 f

! Q" \% z* |9 q+ {% u' P
/ q0 E. w* F! r/ A- @- W; X: V5 j
% q3 J3 H9 P& d. G5 e和其他材料研发的模式一样,磁悬浮实验车的研发工作,从成都转移到了中车唐山机车公司。怎么让车悬浮起来,还能保持磁悬浮车无论转弯,还是上下坡,都能安全、平稳运行、没有噪音呢?中车唐山机车公司的科研人员接过了研发的接力棒。
  X. X; ?& c6 C- Q% W) h
* y# x8 B1 D6 Q! c$ P. ]$ [5 _/ l
/ E) s2 [$ V; p7 W% S. p) n6 g  B
中国中车唐山机车车辆有限公司博士高级工程师吴会超:我们每个转向架,相当于蜈蚣的一排腿,我们转弯的时候,就过弯道的时候,每个模块,都可以灵活进行转动,这样的话,我们悬浮车过整个的小弯道,是非常灵活的。" l! M6 S$ m& v# [# J
$ K- z  b0 W* u# h2 f- r

( L# U: [7 F# R5 r
" I) V+ ~2 s/ ?/ n5 d+ V: o: L  G/ z2014年,真空高温超导磁悬浮实验线,在西南交大的成都实验室里顺利搭建完成。西南交大几代学者,通过不懈努力,在磁悬浮领域创下一个又一个研制奇迹。与此同时,他们在科研理论上的贡献,也获得了国际国内的巨大反响。2016年,邓自刚的大学老师王家素、王素玉老师,将自己毕生研究的心血,撰写下来,在德国出版发行。此时,距德国学者提出磁悬浮技术将近百年,这是中国学者在磁悬浮发源地德国,第一次用英文出版发行的超导专著。
$ g# G8 Z1 |8 F; G; h
6 a# x1 Y! P: ^2 p; ?, C# t, K: d# Q, M1 ~: ?7 J' x

( x! O1 Q: X! |西南交通大学牵引动力国家重点实验室博士邓自刚:这两本书就体现了一个,高温超导磁悬浮技术,从领先到被追赶,到再次领先的一个过程。
/ h% X% _: K7 \& a. [" k% G- e# J7 `. r+ a. O9 K

0 F7 r9 V, ~$ v2 u3 v9 N% q# ]" W7 `% H, g7 U& t+ s

) C9 V% q: k; b$ z. S' [/ W% c# n) Z
( O) K; H; V& ?. E3 G

6 j; C7 Q- q7 F  K' \  { 8 \- I1 D$ y) x0 r4 k6 M4 K& d( I
, K3 R' O7 [  T: x2 y
! Q' Q# F7 N" t# X7 O0 j. j

% |4 A. t- d6 p0 f! ]0 {: P" `西南交大在高温超导磁悬浮方面的研究成果,也强烈吸引着国外同行。邓自刚告诉记者,几个月后,也就是2018年7月,有几名巴西学者会来西南交大留学。
5 C3 A& h8 ^* u( U
# }4 _( d7 W7 m* h( ~6 m$ F6 L* f/ c. i+ ?6 R  J! h
" a/ Y4 A9 O' H) b% E4 j
西南交通大学首席教授牵引动力国家重点实验室主任张卫华:随着我们今年时速400公里、400公里+,这样一个试验平台的完成,我们速度也可以做到最高。接下来我们还做时速1500公里,所以说我觉得我们在国际上,应该无论高温超导磁浮,还是真空管道,都是走在前面的。0 M6 X2 M) Z% Q# M
4 P# K9 ?* u4 k7 j

- q) k9 s1 o" w4 M5 G3 _, F2 |& M
9 J( S; B/ P' \2 p+ g, M目前中国、德国、日本、美国、巴西等国正加大力度推进超导磁悬浮车的实用化进程。美国Hyperloop one公司在内华达沙漠搭建了500m长的真空管道试验线,并于2017年实现了310km/h的最高时速。在国内,中车青岛四方机车公司,2016年10月正式启动,研制时速600公里的高速磁浮列车项目。2017年8月,中国航天科工集团宣布,人类第五种交通工具“高速飞行列车”项目已开展研究论证,时速最高可达4000公里,相比现在京沪高铁运行的最高时速350公里,要快出10倍!- o8 e( [; I) u4 k" H8 j; w2 v1 D
5 O& b$ t1 O/ U+ i( M) M
2 p# w+ R* r; |9 k
7 J3 j/ g6 m# U+ e
半小时观察
, ?* w& q$ q# R) K4 p
8 V8 Y  Q# ]4 I+ J& \4 Q2 T/ Q2 \. w  t) z8 U

( N% W: C, k& X4 N; l: O/ i: N/ ?在科技研发最关键的时刻,我们的镜头能记录的都是过程中的艰辛和枯燥。但正如西南交大校长所说,今天这个时代就是一个创造奇迹的时代。中国的高铁今天已经走在了世界的最前面,而下一代革命性的技术研发,中国科学家也没有丝毫的松懈,也许在不久的将来,你我坐上时速上千公里的高铁时,我们会回想起今天这些科学家们的艰苦努力,过程就是这样的枯燥,但最终汇集在一起的就是中国制造的奇迹
回复

使用道具 举报

萧萧中m 发表于 2018-12-9 06:25:44 | 显示全部楼层
非常不错....
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 1分钟注册发帖

本版积分规则

重要声明:“百事牛www.BestKnew.com”的信息均由个人用户发布,并以即时上载留言的方式运作,“百事牛www.BestKnew.com”及其运营公司对所有留言的合法性、真实性、完整性及立场等,不负任何法律责任。而一切留言之言论只代表留言者个人意见,并非本网站之立场。由于本网受到“即时上载留言”运作方式所规限,故不能完全监察所有留言,若读者发现有留言出现问题,请联络我们。

Archiver|小黑屋|百事牛

GMT+8, 2025-4-23 22:51 , Processed in 0.038451 second(s), 16 queries .

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2023 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表