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。
4 `3 R+ M9 e3 y+ B9 W
9 v& h) W3 g+ F! [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。! a: r+ M# {* B# g

* b8 q/ [, A/ ^( x- E
( V9 m3 X! ~7 k- o0 i
6 A- O7 U' B7 M. n( d1 b0 |  z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。
9 M  \  q# X1 i7 y+ |( M( V
$ B1 y+ L5 n& T2 V$ z7 v0 D/ T7 v) o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。
* {/ X8 y1 w0 T; z. |/ C
, ]' b  c  U6 L7 }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。5 _5 b: d4 Y& o$ y/ w' a

- @  c, H. T, u& R5 Y( T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。
1 z! [& N6 K1 g% _7 ^% ?% ]" o8 n: T
+ @, f) R/ |- w' y" R3 ?! |' B7 V

9 ~* o9 I! q  J# a
" Y+ _* z" \5 D& G+ M$ ^- w7 ]' f3 F
5 b. v  D6 Y1 H- c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?
6 `* }* L- k  |1 N8 n; z
0 l* [7 z- E! M4 {; j8 B$ x" q) n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。
8 _; L$ o+ k+ v+ C: K$ {0 w4 U4 E# D: Q: D' L9 k
$ a) `5 t  {- U  u# R
$ {. E5 }( b4 N0 I) o4 G) g
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。& T3 Z3 e5 n, U, l1 U, m: b* V
9 ]7 o1 [" p0 v! u; H# k# Q
超导层厚度仅为头发丝的百分之一7 ^* q% g- D+ w# C; A7 I+ B
  f. Z  X8 ^* Z* \7 p! f# R
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。
1 I4 k: I. ]# F& m! a5 J( ?( R' J( Z$ P; g
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。/ T' i3 G( Y  y$ U' `
! z/ `% b+ Q, ?' R% S7 d
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。
; A! @, z9 z6 S9 L* G0 [5 \  B& \3 D; N3 _1 J/ w7 h/ b+ t( s

, _: |+ f. D. e) x! N
1 H& O/ y1 |; @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。! Y" R6 M* `- E6 @) ^7 s- I  G

" Z( t1 A3 Q' @3 r, L: }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?* i7 d. Z  T. H6 q( ^# H) `- ]2 T$ u

- b$ k, y. n% e- S+ W8 q( p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。
% ~5 ?! A5 z  g1 t* k1 T
* |  o9 T, O( t' o  S. b7 q" ^1 B* K+ v% t* K" f/ s

" r5 |' ^# D) u" e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。
8 g7 ], f# n( a; k% h* p  L, Z' ~+ J7 C0 Y. {
. _+ f. P3 l/ {9 V1 Z$ M% J* r4 X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。
1 ~( J' _& h  G, y/ E
  l0 D0 z; a2 L1 n8 v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。
' g; t: y' p# X5 q, p: C# V0 G1 G$ m8 _5 T" v, ?3 O3 S
/ }1 k2 I# O8 u3 @- o
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。# o6 A6 g- n* p+ w5 J
& J! v1 \8 x, q. t: l! ~; U+ P

6 F6 `( W/ Y' `2 U
8 a0 F' e/ @3 Y7 S! N$ E
( ]5 Z/ w1 U1 V" [
) Z. C; k8 i$ M* X6 i7 @$ C" X
' ^$ A% R( o+ V" \% e- m
5 Q. O, L6 g" L! j! n9 m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。
1 l& a% \9 q; A/ P9 F
+ e) E3 g  d0 G  z! k
% U. Y; M/ B# d) L0 @4 a
3 d4 j( Z( h5 q7 W2 T- [  |: u2011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。
% Q* Q' {5 d. o6 c6 X. I$ Q/ x, w0 f0 b: M) i
% e" A  W) J& N

- m6 z/ ?) N5 T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。
6 t$ l( t& C1 d6 k
* N' R, Q7 O* j$ u( m" M. W: F# `- R( |$ R; q

* S3 R& u9 q; h! R( J$ l. g& J* V
9 C0 B4 W7 U/ ^- d+ i; @/ d

2 b: l7 l2 c* _2 F1 ?2 }. M  L! }  Y+ e- C! 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。
! |: a8 D7 S+ \' |' j- Q8 P7 J4 o! A% m: h+ [

: H" |! n& U/ \$ B! x1 i& x% y" ^% @1 V' Y
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。
. I( u2 B& @/ s( `2 v/ J6 U( f5 I) C$ e6 O

8 j3 ~5 F) M2 r! Y7 }$ B7 c+ f  f$ j' `' P
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。: i3 y: ]* @2 F
* L* J- ~! u, W
/ E& x( p+ _( k6 e/ g; q( c
+ e% {2 }* J( \" |/ 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。" J4 D* k4 R4 g* u& _6 F: |

8 _; I: z$ G5 v" O$ g, X# Y" a4 L9 |  i' S" t% h9 X5 j

+ R: @0 F2 M- f4 Q# A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。
; X. _) D4 |% A- |# n5 g/ s5 ~, Q$ |9 t
$ o' f1 h% t+ \

; y7 M+ b# R  j7 ?6 i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。% X& L( k1 p& q+ j6 w

! N; ~* n! B, a7 P5 w0 V+ `
9 y' W6 t) m; i" v+ A* f1 q1 ?* B; ^0 O/ X& V+ ]7 e. T, @
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。
6 Z0 N- R7 A' T1 I7 p" f. X; \  U% x4 _2 a

' C9 D% p/ c7 g) P6 w7 u- D. p+ z8 r1 u! v9 r+ d8 k2 t5 S, c
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。
0 e+ _* \, D  y$ X% q* k1 ]+ ]8 n. l5 X1 M

! I' Q3 I9 V( R5 Z2 u
  E' |/ j  K7 T9 L+ v2 g+ 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。+ }  N# w: n' C! V& l
; J# n; Q$ s" c! R8 y2 |. l
' \: W, I9 J# l2 T; g

3 @; l. m4 p5 B  D( O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。
5 H: O5 h# _* f! g( T7 E+ A5 t
2 \1 K+ E# O  R1 G/ D6 _/ t  _" R# Q8 B( Z; b. L

$ x, G4 [; [$ P& R3 X. f2014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。# o1 w( w- W% d
. m; Y8 t9 S7 O! w( O8 {0 G+ }
( @# _- t1 c! \/ e
" o; N1 e6 f, Q+ q- r/ G
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。6 D3 f. a! O; ]. X, |& W

5 u1 ?0 v( ?. S( X2 \' C$ K* S, ?# l9 k: L; ?! _

8 r2 U; n: s  I( A1 M
; ^: n: R1 m5 d- x9 z. e6 C3 z1 V" c  t' V7 x* j

* p* o* W# }+ L- d; _* T8 e( R+ J! E9 ?5 w3 E0 L7 y9 y6 l) t$ `

7 x" C& o. B$ g) G0 W+ a  Q5 {+ W5 G5 h! D# w3 @
" C% K. k. ]/ m1 h* q& T9 O

+ G1 ]8 i- J' b/ b" E) q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。9 t! }" f8 [3 _8 T7 A

( o& D& o; q. ]' x6 a
( G. b  l- ]2 @2 m$ ?
6 b& q: ~" L2 h5 N8 C2 I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。, p  t* i/ [7 G% L
# ?4 ?# z# `9 Q! f
. t4 F, Q" m) c# ^, r/ [* e$ q3 K
$ _) `8 g' \! X  }; q: e: ]
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!
  k3 |9 c  _4 [) o& v# r1 G
4 I- }( m2 m' N  l' a: n: d( ?+ H5 }1 m5 v
7 z, U, ?. e' J6 j: K$ _2 D: ]
半小时观察" a7 [( s6 y+ l
4 o4 [8 r/ H, z7 Z5 t
" u6 D' H4 J1 d' H$ w* K1 s) v
) _4 a! D6 _; ~7 U% I8 J" j
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, 2025-11-19 07:46 , Processed in 0.022923 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