中低速磁浮交通发展中的N个为什么一一专访中国工程院院士钱清泉
发布时间:2023-11-23

2023年3月18日,中国地方铁路协会新兴轨道交通分会在武汉宣告成立!同时,以绿色、低碳,融合、发展为主题的首届新兴轨道交通发展高峰论坛成功举办。中国工程院钱清泉院士、姜德生院士出席了成立大会和高峰论坛。会议期间,《今日铁路》专访了中国工程院钱清泉院士。钱清泉院士兴致勃勃,纵谈我国新兴轨道交通发展,特别就中低速磁浮发展中大众关心许多问题,做了深入浅出的回答。

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钱清泉院士

钱清泉院士是我国著名的铁道电气化与自动化专家,西南交通大学教授,中国工程院院士,曾任西南交通大学电气学院院长、牵引动力国家重点实验室主任、国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心主任、国家磁浮交通工程技术研究中心技术委员会主任以及深圳中国工程院院士活动基地主任等职。

钱清泉院士在我国电气化铁路的建设和高速铁路发展以及磁浮交通的推动等方面做出了重要贡献,获多项国家、省部级科技奖、全国“五一”劳动奖以及全国先进教育工作者和优秀科技工作者称号等十余项荣誉。 

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中国地方铁路协会会长黄民向钱清泉院士颁发新兴轨道交通分会专业委员会主任骋书

       
钱清泉院士的主要贡献主要体现在三方面:一是参加了我国电气化铁路从无到有从弱到强的建设过程,从事铁道牵引电气化与自动化领域的理论研究、科技开发和教学工作,开拓了“铁道微机监控与综合自动化”的研究方向,位居电气化铁道监控技术研究领域的前沿,解决了工程科技中的一系列重大技术难题,开创了铁路系统科技成果转化的先河,使我国铁路电气化与自动化技术水平进入国际先进行列;

二是国家为了建设四个现代化的需要,亟待筹建一批国家重点实验室,钱清泉院士参与并领导过国家首批批准的牵引动力国重点实验室筹备与建设工作,为我国高速铁路发展提前做了充分准备,并以优秀成绩通过国家验收,为我国高速铁路的大规模发展奠定了坚实基础,使我国高速铁路发展由跟跑到领跑;

三是推动我国磁浮交通的大发展,主持中国工程院国家的重要咨询项目,主持中低速磁浮交通发展战略研究、高速磁浮交通发展战略研究以及超高速磁浮交通发展战略研究,并整合了从事磁浮研究的科技工作者以及产业资源,推动了中低速磁浮交通的建设和商业运营,并得到了磁浮交通技术的广泛认可,促进了高速磁浮交通的研究进程和超高速磁浮的展望,有望在后高速铁路时代中继续引领轨道交通技术的发展。

什么是新兴轨道交通?

道交通是城市基础设施建设的重要环节。随着我国国民经济的持续快速发展,城镇化进程的不断加快,城市轨道交通设施与城市化发展的矛盾日益凸现,轨道交通以其运量大、速度快、安全可靠、节能环保、准点舒适的技术优势在我国已经成为主要的城市交通方式。目前,在国内较大型城市中,轨道交通建设主要以地铁建设为主,其他交通方式为辅。考虑到不同城市的现状和发展规划,需要采取多种交通方式,以解决因为不同地域,人口规模和文化环境等因素对轨道交通方式的需求,而新兴轨道交通恰好可以满足这些需求。

新兴轨道交通适应新时代社会经济、绿色、低碳、环保、美好的发展需求,并在不断发展和完善。高温超导磁浮、常导高速磁浮等高速轨道交通代表了高新技术,是国家中长距离运输线路的最好的替代与补充;中低速磁浮、跨座式单轨等中运量轨道交通具有良好的工程经济性,非常适合应用于大、中城市的市域末端卫星城内的城市轨道交通接驳线以及中小城市的轨道交通骨干线路;悬挂式单轨、自导向轨道系统、电子导向胶轮系统、现代有轨电车、小型磁浮、导轨式胶轮系统都适用于经济承受能力相对较弱的中小城市及风景旅游区。

新兴轨道交通在国外得到广泛应用,发展迅速,但在我国尚处于摸索阶段,发展相对迟缓。截止2021年底,全国城轨交通运营线路除地铁和轻轨外,新兴轨道交通占比不到20%。这足以说明,传统轨道交通和新制式轨道交通发展不均衡,新制式轨道交通占比率偏低的矛盾仍然比较突出。国内多个城市积极推动新兴轨道交通建设,但真正落地建设项目较少,还需进一步加大项目规划建设推进力度。国家已明确提出“十四五”期间轨道交通的发展方向和具体任务,尤其是将中低运量的轨道交通系统建设提上日程。这为新兴轨道交通系统带来了难得的发展机遇和空间。

 我们欣慰地看到,新兴轨道交通发展取得了令人欣喜的成果。高速磁浮系统的工程化已经成熟;中低速磁浮工程从无到有,最高时速实现了从100公里到160公里跨越;跨座式单轨也在芜湖落地并运营良好;悬挂式单轨在武汉光谷已建成运营;现代有轨电车发展稳定向好;小型磁浮、智轨等新制式技术成熟、有了明确的定位。希望能在中国地方铁路协会的领导下,将新型轨道交通的发展带到一个成熟稳定的快车道,为国家新兴轨道交通产业的发展做出积极贡献,建设更安全可靠、更节能环保、更快捷舒适的轨道交通运输系统。最后,钱清泉院士强调,我坚信新兴轨道交通有着广阔的发展前景,也必将成为我国轨道交通事业的国家新名片。

         

为什么要发展磁浮交通?中低速磁浮交通有哪些优势?

    

为什么要发展磁浮交通?

从技术上来说,中低速磁浮和高速磁浮都具有高效快捷、安全可靠、运输力强、绿色环保等多种优势。从应用场景来说,高速磁浮可以满足我们对陆地更高速度的运输需求,可以填补飞机和高铁之间的速度空白,满足不同人群的差异化出行需求;中低速磁浮能够有效促进城市空间优化和都市圈、城市群建设,推动区域协同发展,在城市轨道交通和市域(郊)铁路领域应用优势突出,可统筹兼顾城市轨道交通和市域铁路对速度和运能的差异化需求。

另外,磁浮交通具有与轮轨铁路类似的完整速度谱系,是后高铁时代轨道交通技术发展的前沿阵地,集中体现国家高端制造和研发能力,是战略性新兴产业,也是践行国家“交通强国”战略的切实需要。

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钱清泉院士在新兴轨道交通分会成立大会上致辞

中低速磁浮交通有哪些优势?

中低速磁浮交通基于直线电机驱动、无接触运行的技术特点,具有独特的技术优势:

(1)满足快速轨道交通需求

目前,长沙磁浮快线最高运行速度为140公里/小时,新一代中低速磁浮列车最高运行速度可达到160公里/小时,可以满足都市圈城市之间、城市内部组团之间的轨道交通线路速度要求。

(2)具有完全自主知识产权

西南交通大学、国防科技大学、同济大学等高校掌握了关键的磁浮控制技术,F轨、轨排、道岔等关键设备加工制造均实行了国产化,目前中低速磁浮交通系统国产化率超过90%,拥有完全自主知识产权,具有成为国家战略型和创新型新兴产业的坚实基础。

(3)选线灵活

中低速磁浮交通具有爬坡能力强(最大坡度可达7%)、转弯半径小(最小半径可达70米)的特点,使其特别适合在城市中穿梭,“因地制宜”设计线路方案,可有效减少拆迁量、节省投资、缩短工期。

(4)绿色环保

中低速磁浮作为绿色、环保的新型交通方式,其主要优势就是环境影响友好。中低速磁浮产生的噪声值约63dB ,明显低于其他城轨制式;由于没有轮轨磨耗,运行中不会产生铁粉或橡胶粉尘,最大程度避免对环境的污染,同时也能大大减小车辆元器件的故障率;经科学检测,中低速磁浮的电磁辐射值与其它轨道交通制式一样,远远低于国际安全标准限值。

(5)安全可靠

中低速磁浮交通采用“抱轨运行”,不会发生脱轨事故,制动采用电制动、机械制动和“落车”辅助制动三重制动相结合,安全保障性高。中低速磁浮在轨道旁设置疏散平台,在火灾等紧急情况下,乘客可利用疏散平台进行疏散救援。磁浮列车运行过程,与轨道无机械接触,常规情况下可适应零下-40℃的极端低温天气,对雨雪、冰冻等恶劣天气适应性较好。

(6)乘坐舒适性更高

中低速磁浮列车每节车厢都由20个悬浮控制器严密控制8mm的悬浮间隙,与轨道无直接接触,列车行驶过程更加平稳,乘坐十分舒适。

(7)经济效益好

中低速磁浮交通对周边环境影响小、选线灵活,工程适应性强,可以大范围采用高架敷设方式,能够有效缩短了建设工期,节省建设和运营成本,其造价约为地铁工程造价1/3。因磁浮列车悬浮运行,可以避免轮轨磨损,系统后期的运营维护成本低,约为地铁系统维护成本的30%。

总体来说,中低速磁浮具有快速、环保、安全和经济等综合优势,是未来城市轨道交通的重要发展方向之一。

         

中低速磁浮是绿色环保的吗?是否有磁辐射?会影响人体健康吗?


中低速磁浮产生的噪声值约63dB ,明显低于其他城轨制式;由于没有车轮磨耗,运行中不会产生铁粉或橡胶粉尘,最大程度避免了对环境的污染,环境友好度高。

根据湖南省职业病防治院及中船工业武汉机电产品环境与可靠性试验检测中心实测长沙磁浮的电磁辐射情况,结论均认为中低速磁浮交通电磁辐射水平满足国家标准《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)要求。经实测,中低速磁浮列车的电磁辐射水平要远远低于国家安全标准,与其它轨道交通制式的电磁辐射水平并无差异。线路两侧10米以外电磁场水平与本地环境基本相当。10米以内电磁场水平近似室内日光灯下2米位置的电磁场水平。


中低速磁浮安全吗?


中低速磁浮交通采用“抱轨运行”,不会发生脱轨事故,制动采用电制动、机械制动和“落车”辅助制动三重制动相结合的方式,安全保障性高。中低速磁浮在轨道旁设置疏散平台,在火灾等紧急情况下,乘客可利用疏散平台进行疏散救援。磁浮列车运行过程,与轨道无机械接触,常规情况下可适应零下-40℃的极端低温天气,对雨雪、冰冻等恶劣天气适应性较好。

日本爱知县中低速磁浮线长8.9公里,于2005年3月6日正式开通运行,该线持续商业运营近20年,没有发生过任何安全事故。长沙磁浮快线从2015年12月26日试运营至今已超过7年时间,运行情况良好,也未发生任何事故,验证了中低速磁浮系统的安全性和可靠性。


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     钱清泉院士接受《今日铁路》杂志专访


中低速磁浮在中国的发展前景怎样?


中低速磁浮是新兴轨道交通中较为独特的制式,具有速度快捷、安全性高、舒适度高、环境友好等优点,在轨道交通体系中的发展优势十分明显。

中低速磁浮交通设计速度可达160公里/小时,与传统的市域(郊)铁路相当,能够作为市域市郊线,加强城市中心城区与外围组团以及外围组团之间的联系,在地形适应能力、绿色环保、安全性等方面优势更为突出。

从大多数二三线城市的轨道交通线网规划来看,除少数骨干线外,大部分线路的单向高峰小时客流在1.5-2.5万人次左右,平均站间距在1.5公里以上,这种中运量、大站间距的轨道交通线网,若采用地下线,造价高昂,性价比不高;若采用高架敷设的轮轨交通,其噪声、振动又使得沿线居民生活受到很大影响,线路周边的土地开发也会受到很大限制。对于这类线路,采用中低速磁浮交通制式可有效调解两者之间的矛盾,其所适应的最大运送能力为单向高峰小时客流3万人次,运量与轮轨B型车相当,但造价较低,选线更加灵活,建设影响小,绿色环保,乘坐舒适感也较高。

另外,中低速磁浮在旅游交通领域也得到了广泛应用,例如广东清远、湖南凤凰等地区均建设了磁浮旅游线。中国有很多旅游景点分布在山区、水域等地形条件复杂的区域,传统交通工具难以满足需求。而中低速磁浮可为这些地区提供快速、便捷的交通解决方案,促进旅游业的发展。游客在欣赏沿线美景的同时,还能感受磁浮交通“浮”游的魅力,从而提升游客的舒适感、体验感与科技感。中低速磁浮自身也具备旅游项目的开发属性,可与景区融为一体,打造成为景区的“明星服务产品”。

最后,钱清泉院士充满信心地说:综上所述,中低速磁浮在中国有着广阔的应用前景和发展空间,未来有望成为交通基础设施的重要发展领域。


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