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。8 d# q3 a5 T# n" l& U* F" q

: e% W1 \8 ]( B/ h! 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。5 P5 w9 J$ w+ s' N) J; c" q

' b+ o2 a# P  |) z
- O5 M- O, e  Y* s
- G& c" Q7 e. E! t, J- `) K; L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。$ v! P# S+ }; ^' B! c
3 ~5 E! [, V9 F. s
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。
7 _0 ?1 }* O' u3 R, D7 ~! Z4 g4 F! k& N, x2 q! ]
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。1 d. H/ i: ~$ v

0 Y) ~4 F! c9 _4 P( `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。
' g: U' w8 T. Y! J2 W. C5 q, J. ?) y9 L# O7 w2 h7 C# N* T
7 x1 c& B+ _0 I2 A* ?. c! X0 Z
* D$ {+ q4 \; a; O' |
% v7 q/ @3 n( U) @% x: _5 k

5 M& @- x& L1 c7 P5 U3 }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?' p. y5 r0 l; J: _
1 h) n+ w6 f5 \3 P. P3 J7 V
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。" P6 G* `1 n5 j, k( m% [, i

4 @" x% [' U6 b5 y- q) m
5 ?( F+ @+ g! `4 G) |4 F8 x8 h* l/ J& T
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% y9 e1 n, M3 |

/ X% e, ?2 {+ q6 F& C, D超导层厚度仅为头发丝的百分之一
& l: f1 \* b% o5 P  G
$ j. {) A$ z7 @( k" s1 w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。
& h4 w$ Y, G- A: `; ^. ~+ M$ e
* a3 \9 j2 F. f& ?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。. n5 z  e4 n# U, ~  K2 L- O
; m; c3 E! r! n3 d- R
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。: F! v6 D( d+ a5 `0 D! S# N! X- w

" L0 T) `3 h. V, h5 T
# y, z0 d& W$ C( ~4 h7 O: a. a! \- ~$ D* j2 _
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。  \9 ?; }) o$ |- Q- `* b3 M& d( W: s
6 H7 k" F: L/ Y1 c3 H
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?
0 T$ |7 o! h3 O) x9 `. d$ [5 Z2 i, M# g6 r7 N+ i0 p3 R3 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。. w' t6 r* L& r9 U9 e- |& I& _

; `  W  _* h' O
# D# k! r( z. U: X/ ~0 |: U) O2 I) a* y8 m, c
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。7 V2 A5 l8 T1 U0 y  O

6 V( b8 e) U9 m6 [$ w" _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。
7 P$ ^) a& s' i: y
# q& D/ ^' O. M0 ~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。  H) \1 }2 s- U

+ h" J/ q- f9 m4 L0 J
: T% h* w% q/ j8 [1 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。
# Z2 Y/ F3 ~8 p* p8 \! J$ }, B
9 @6 u' F0 S! w# C
" s! ]. Y1 d% e) b6 D& ^8 n- t- Z- a( H1 U: j

$ q& i8 S; u1 w& G2 T( O* O: a
9 j/ H9 p+ S8 Z! C/ L+ |8 n- c$ q% i% }; M7 j& J' |0 S2 y
/ n+ \* Q9 j# S
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。$ R# B- X  ?0 I7 F/ A9 s
7 l( c4 j& r5 X9 q( l
8 W, l; c( F: g# J$ T9 A

# M4 g, K0 D! A; h: q2011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。$ h( p% K/ h% w' Z1 J

" _* P* ^; A7 P& s- H, f. i; B! J3 A5 D+ d" D+ _
) L6 e( A8 \+ G3 z4 I
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。
: }) M, J/ S0 [
+ s3 J3 y1 T+ q
* Y. t$ j  t; G: k. r* d9 [3 L0 N& s2 }

0 t& q! ?- l, c
2 n4 A" y; w! e" C; v) y0 n
* ]$ o( w) N! s% D
  x' e8 b6 _. q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。6 V& s3 R) F0 E6 y8 K& F

, J0 G) U3 s) O  S: ?+ D
) P, f) e, y4 L$ D1 ~1 ^
; h: |2 {. X% i8 k# V& 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。
' M- m5 J1 ]4 r" X; ^8 L3 n
% R% H3 Q% V9 l; Q# {! T3 G
8 K: L; a$ Z/ x$ y  q) w+ |2 y8 t+ o4 w& b4 y
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。2 s; z/ ~9 R8 A) i. f$ c

6 [6 ?" H! Z3 Z5 B) }- v5 l
0 |- B2 f% L! P& @& A! k
( g+ Y0 f" r7 J7 |/ L3 q; N6 l' t- ]# C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。
; O: z4 W  V6 P
, N( n& c1 }  G" p0 ^' N# T- X7 x" ]) g: K0 M8 ?+ c9 R2 P
3 q) m9 Q! W5 K: _$ q5 u
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。
6 ]. F/ D- s# x2 S7 t0 o* ]8 M
! g0 S; y! [. p% k' ?! z" K& e+ R7 A- R7 ^  u6 M5 l
1 h0 t; b5 d: l2 e) @. |
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。0 C4 ]6 x9 P* @$ \- }4 ?
* [/ U5 f# J* g: j

+ O4 b5 B" Z* y
! z. v9 Y- v3 }; x1 `( b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。( s! [  c  E/ l( p( T

! Z8 o- H. a/ {6 k( T1 p
2 V- D% ?) i& i7 E- l1 ~
  p8 T& _( ?' }3 S$ ^8 ~3 \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。
# j- G1 D3 ~6 J# K! K
4 f  O! _# A9 F) N" Z: F7 A; P* }. y$ _$ C$ C

  M: h; I, C# @  R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。7 p: f- g) u5 f0 C5 O9 {( N+ l

( S5 g1 X, V+ Q7 T9 z8 c6 r$ X9 G: Z$ Z! A' f4 `7 T, h) s

+ Q6 E! L) B! L2 d* o" J; [5 ^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。
$ H0 `0 q; S  A* m' p
% S0 K+ o/ s6 @" E3 r/ a7 z/ ^6 \- G' c5 Q! T: ^

" ~- b1 G* n/ V" o2014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。
& p' p5 i. q4 u3 B: l1 D  X3 S+ u. }. w- m+ A! ~
  E6 r+ k- T  F
4 H# ^6 Y; U$ Q/ B% B
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。
/ [( j) o& N8 o6 m( K
. {9 h" V, n3 Y( K; j! P
( i0 c& e2 F* [- _: L9 K9 {' Z# ^6 ^
4 @0 R0 S! Z$ ]
" D) S; c. T( x$ n- [% c4 r5 _8 S9 C) _# \

5 k( \9 S  w5 N$ p/ B
$ ]/ a0 x. J9 y# w - b$ l$ d1 ^  L& v

* I1 `0 e7 j$ u3 v. @
1 \0 z% [8 @: l2 V* i% @8 a+ T' n, U1 L' {) d" x
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。' \7 M3 @& o# H: G1 r; j
% w0 \* @- d! `% V

# d% r7 k. r4 ^8 k# t* y/ s. [: c( `7 s0 Q1 X
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。
$ |- S3 l9 A8 M" b  T4 ?0 {  `5 Q5 [/ F6 J

4 s( A& S. N( i! c- L( C) r% a8 u
0 n  c  Y4 P3 I# Z$ ~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!
  [8 r3 n, R( y; o9 @8 n7 }) u& h$ N, v7 t; H5 U0 ?0 i8 X

; ^" z( T5 N9 F8 G: F0 ]/ H& k
( p1 [7 R' ?2 U7 i: Z) O+ d& f半小时观察
1 R/ s% y. j/ D5 h. Z4 d7 }! N. c9 i

, J4 n0 Z6 _1 |; b# f
8 }4 H+ n) T/ Z' f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, 2025-8-19 06:25 , Processed in 0.023307 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