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。3 h$ F# H/ A0 o+ Y4 c0 u
2 Y, @; [: E6 E
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。
8 c4 R7 N' B8 {! c' v
+ w5 J1 [3 _! Z+ L6 W& u! g- k- c; I- H6 ?. J1 H
; I6 H4 t7 b  r1 n! d) M4 h
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。0 T/ b# a3 c- x8 h
7 u9 n, i2 y' x" D6 [8 v+ ?# X& n
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。5 n+ X! O/ N/ j! T, f7 e

" _) v" u& k. R  Z9 a- r4 H8 F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。8 J' o; \: b2 g8 g7 q! x
" {6 V4 U, x# |! @: x5 a6 J
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。/ p; k% p! ?9 t6 w. A
/ D  R( D+ E0 F! A- c
  W4 ^: g2 i2 {3 H3 |

8 {0 s% l& P5 r, W+ O
' y5 c/ w6 T$ m
( O2 Q* r. e9 b# T: u. [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?) Q+ s+ B: e. V; t1 T
/ W& B1 I3 D6 f2 ^0 K; A9 Z3 \! t
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。
2 j: _$ A$ E. U5 V+ F( r5 i6 G
4 |! D  [, p9 A* \+ c5 R0 M5 T& G( c$ L; d4 Y3 o. z( P
% x' n0 x5 y3 G6 y& [6 \
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。
: R& p7 z* ]. V0 z% ~
5 |3 c* h& ~" O& l- V超导层厚度仅为头发丝的百分之一
7 ^) V  w. L8 ~/ G+ X% G6 `
3 p- R0 a2 U' `! a1 y% Q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。4 r1 F; c6 F1 I2 f; B. F' D' i
: r  l* b& h" Y
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。6 a0 j% x, }/ z; u" P

5 o) |- D" I: }+ F% @0 s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。* u% Q$ H; J1 G3 d* F

# |! d& T# v* M0 p  g2 {3 T& r8 Z# y# c9 U. o
1 \% f4 T2 P* |5 N) |/ f9 _
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。$ e- F* {# p8 M/ n- J

$ \! G, x8 n* R. |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?
% X5 f6 y" u0 {- N
$ A# K" n( {7 G* r+ Y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。: K0 l. G* X; Y

" H) c- h) g  {$ }! ]  o6 X0 k
7 Z6 j9 J3 M7 ]1 j' w
( V9 [1 V3 G* F8 h2 ~, _7 V8 f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。) M8 q& `& P6 Y- l  p1 R

( T9 l& V8 g  J& E9 y4 \2 S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。: l7 v+ f8 ^3 x) W+ F3 }" S
& ~; j- m: @* X" c6 ]4 S
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。8 n8 `6 x% @9 d# G( r

8 A3 W( r# d  V* a( s; [8 p
4 j  q7 f' W6 |5 K
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。- a+ H" o  ?7 C( T. u, N" }1 P, C
  R( o, `3 t9 E/ |) b: b- N
/ `. Y$ _# p6 j0 H8 M+ o, |

5 [5 q7 L2 D9 C7 j2 p3 Y8 j& f9 @" X# N

, E( a. b6 n6 P* u
& r( l- A3 r7 {& e! w% z# _: ^6 e% A: |
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。
+ |, E1 z) @8 J' H9 l0 \" \4 D7 u; C

+ N' r" R% D+ [; O+ Z& q2 o; a. B2 z, y8 b% b( C; l1 Z$ ]
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。
1 Q: g! }; P4 M/ h0 `# M' K9 H& @0 e: ]/ i5 s
( W/ n3 |& u1 f

# v* }/ l! ]: c/ U! F! y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。2 X! U! C- e& r! r

2 D2 T  y8 [# [: R
4 a4 O4 n7 N2 s0 ?+ j* Z2 b/ p" k% d2 o$ I
* r0 J% J# j- Y6 S# i
0 c  d$ o0 w5 ~& B, V$ f

, I* I( a: r; q: i/ o4 P4 ~( H9 m6 t$ T! D, X7 l& s* v9 k5 P
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。0 ^( g9 C. j5 L( Q" G) g* N

3 V1 j/ N* w9 g1 \" s6 m* e; H# c) E2 F- o9 E- h/ ]; V9 c

1 d3 W7 d, D8 r7 d* P7 _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。7 O! U6 }+ A' F! p* k
9 O5 _5 W  v& @( V- |7 E$ l) R

* `& X: u( F, |& d2 x0 q/ r- P9 B& K( V3 L$ v
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。# B. E! G+ z% {( @! G2 |# f
3 b* z0 G/ k& z! D
1 \( Y# K, i: j9 w0 z

# p  \" ]! d) \0 m7 @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。! f: i  P: l& J+ ^
* F) K0 c% h' m) Z5 o2 [3 h
' a+ Q! e" Y4 _  Y& _' T1 A

4 ?! M4 {5 i3 G( O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。
& h; C+ ~; Q: I' l2 y: B7 c* Q5 z9 f5 x7 C/ x* a9 k* o

5 u; j; q2 U. R7 G: I" }: @8 J/ k
# [' @# j$ S+ H8 o9 \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。+ ]9 U# a9 l& N4 b, ?5 M

' x0 p! z# s5 o% m$ z$ H/ e- [& Y( i' U, ?5 a  {# U5 a& z" C; S
, e) F3 Q9 ^5 j- D
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。4 a0 }/ |( s$ j8 f+ I  p& O* f

2 d& P* Y# J0 @  }5 i2 o! w5 u- |+ w4 y, P  v" V

" X6 _5 |/ _+ F3 F6 f2 {7 ^' K$ a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。
5 q, J6 i2 F/ R6 w( `* G. g9 y1 T; d  l
; y+ z1 v: c5 x, @! c
6 G* c: k) G* }$ Y& [2 [5 H: v; l
  f/ m: {( _4 a$ v& _1 ^, H$ {6 o7 @" P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。
% [0 D0 ]0 E5 N/ L. C# L5 ]# ^3 G/ t5 x* r
9 x, o3 @  b, d- H1 s. B9 v3 X
( O% y9 h6 H5 B. l4 j
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。
" U3 S* L+ ?+ e* {( i5 ^
' u3 X5 r7 K4 U
2 i3 w/ E7 g' I  h# L+ }2 o2 y4 z) p; p. k( K, h8 |8 q
2014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。1 L( K# `3 g( h; M

$ o- U: e, I3 w& @- B( k' L3 j
1 U/ h# g5 t) E; T# K0 E9 e2 h6 W1 Q
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。
" h1 W. {9 T  a7 t5 V2 F( k& Z& w0 v3 f, z' B3 _: f* M

+ b  f4 @! ~& }" a, x4 Z2 B+ G0 c+ Q; ?$ j' [
! O& T: k/ m* f- r! l) ]
) y5 h0 J7 l. X8 V% p6 G

7 g3 n  {+ L$ q, }2 N
' R/ C* ^2 X' G! n: w
( {: E7 [2 c; q/ s' S& o2 E% v6 V, [
! Y& r8 @' X' Z+ T( o, d9 l) G+ d/ ~& s2 [0 |: a

! K" G) {& p6 {6 C- i% r% |3 h4 Y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。
6 E- B2 M2 E  y3 C
! Y9 {% ?/ X5 A0 a" K/ @; X4 x. d
6 K* ^3 e  a. w
, G' ?+ J( W7 F2 e- n2 z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。; _1 f" }( o! G# D

% e" I, v6 Y7 j) ^& |. Y$ ~7 d, J" A3 c3 a: V

$ W2 o# x' t3 K/ V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!  i' g3 h5 @7 t7 [
: ^8 s$ g  D" `% [( Q! w, S' C/ i
$ u3 C6 S( n; p  F$ P6 g( Q

/ y! f# ~) S0 q3 l- t半小时观察
" G4 b% D- E4 _4 A( n
; t) D* a* N. f  r0 ~
5 s. Z7 }- f. m4 g2 N. i, [
! X0 J; V* B6 U) I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, 2025-12-31 17:55 , Processed in 0.022060 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