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重慶高鐵站至機場建超導磁懸浮列車?范江弟:目前屬個人設想
2018-01-23 
        

        超高速磁懸浮管道列車設想圖(來源:網絡)

        南都訊記者吳銘自2017年8月以來,由中國航天科工集團牽頭的超高速磁懸浮管道列車項目的發(fā)布,引起了人們廣泛議論,尤其是超高速磁懸浮管道列車1000公里、2000公里、甚至4000公里的時速目標,以及可能帶來的一系列安全性問題,引起許多人質疑。

        對于人們的質疑,以及與超高速磁懸浮管道列車相關的科學問題,南都記者專訪了深度參與這一項目的重慶市科學技術研究院首席科學家、重慶超導科技研發(fā)中心主任范江弟,他于1983年赴美留學,2012年,辭去美國路易斯安那州南方大學物理系終身教授回國工作,他在超導機制理論及應用領域研究了30年,他向南都記者指出,這個項目是有科學基礎的,而且是可行的。

        重慶市科學技術研究院首席科學家、重慶超導科技研發(fā)中心主任范江弟(受訪者供圖)

        即將建設游樂場超導磁懸浮項目

        南都:對于超高速磁懸浮管道列車項目,你們有怎樣的短期規(guī)劃?

        范江弟:實際上西南交通大學王家素、王素玉教授帶領的科研團隊2000年就做出來了世界第一臺高溫超導磁懸浮樣車,但后續(xù)運作不理想,一直到了今天,該樣車及他們的學生鄧自剛帶頭做出來的真空管道樣車都還停留在實驗室。我們要做的第一件事,就是把西南交通大學那個樣車從實驗室搬到室外。

        我們有個打算是先做游樂車項目,這是一段具有真正意義的超導磁懸福把超導磁懸浮車從實驗室搬出來,花幾千萬元,在游樂場山頂做個500米到1000米長的軌道,讓大家坐一坐,一兩年就能收回成本。這個以游樂為主,20公里時速就夠了,安全性沒有問題。這個線路可以說是科普線,讓廣大公眾認識和認知超導磁懸浮技術的魅力。

        重慶市民體驗超導懸浮旋轉木馬(來源:網絡)

        南都:現(xiàn)在你和游樂場談項目建設了嗎?

        范江弟:已經在談了,只要資金到位,用6到12個月時間,爭取在2019年底前做出來。

        南都:你之前考慮建設重慶北站到重慶機場的超導磁懸浮交通線,具體情況是怎樣的?

        范江弟:下一步設想,就是爭取建重慶北站到重慶江北機場的超導磁懸浮交通線,兩地相距約20公里,這段時速控制在300公里以下。時速350公里以上,空氣阻力和噪音太大,在空氣中運行已經沒有商業(yè)價值而且污染環(huán)境,就應該進管道了。

        重慶北站至江北機場超導磁懸浮建設預算控制在30億元,每公里1.2億到1.5億元。

        不過這只是我個人的設想,還沒有和地方政府商量。去找地方政府談這件事情,我覺得現(xiàn)在還為時過早,至少要等我們實現(xiàn)一段看得見、摸得著的載人實驗線路。

        超導磁懸浮管道列車是地上的“航行器”

        南都:目前來看,人們對超高速磁懸浮管道列車的質疑主要集中在哪些方面?

        范江弟:主要質疑高速度,認為超高速度人受不了。這個疑慮是一個誤解。其實,當我們坐飛機的時候,除了初次乘機者耳膜有感覺外,其他不會有太多不適,而且耳膜的感覺也不是因為速度引起的,是飛機室內外空氣壓差而至。隨著車輛啟動,乘客在車輛加速時會有點感覺,采用不超過飛機起飛的加速度,到了一定超高速行駛狀態(tài),乘客就像乘坐飛機一樣,不會知道車輛是以多大時速在運行,也不會有任何不適。

        說白了,超導磁懸浮車,也可稱之為“航行器”,其實就是把在10公里左右高的稀薄空氣中飛行的飛機,搬到地面甚至打下真空管道中去飛,而且飛得更快。

        南都:超高速磁懸浮管道列車現(xiàn)在技術上面臨哪些關鍵、瓶頸問題?

        范江弟:車體本身不太復雜,需要突破的關鍵問題,一個是懸浮高度,懸浮10毫米至15毫米,高速行駛時,車體和下面磁體會不會產生摩擦,是很有挑戰(zhàn)性的問題,摩擦就是災難性的。理論上是不可能出現(xiàn)這個情況的,但要一定要大量做試驗,看什么情況下可能產生摩擦。

        還有一個問題是,到了車站后人怎么進出。車廂里有空氣,管道里是真空,到站后要到有空氣的地方,要有個轉換,這不是太難的問題,是可以解決的問題。

        還有就是車軌分道問題,復雜在這是在真空管道里分道,這還有很多具體技術問題需要突破。比如從重慶到北京,中間軌道會有分岔,在大中城市停靠上下乘客。

        還有自動控制系統(tǒng)問題,真空管道內緊急情況下如何安全停車,這對自動控制系統(tǒng)、安全救生系統(tǒng)都有要求,這都會有技術小組分頭進行研究攻關。

        南都:如何確保超高速車內的氧氣、溫度、濕度等方面的問題?

        范江弟:和飛機一樣,車內是有氧氣的,這個技術不用什么突破,飛機那套系統(tǒng)稍加改進就可以用。像在飛機里面那樣,人是可以在車內走動的。

        南都:真空管道用材方面,是用合金材料,還是其他備選材料?

        范江弟:最便宜的是水泥管道,可以用特殊粘合劑確保水泥管道密閉性,主要是解決接頭地方的漏氣問題。還有一些其他材料可供選擇,比如鋁合金等新的金屬材料。這個問題會有專門小組考慮。

        西南交通大學第二代高速管道全景(來源:網絡)

        超導磁懸浮列車具有獨特安全性

        南都:超高速磁懸浮管道列車如何確保行駛安全和人身安全問題?

        范江弟:我認為,超導磁懸浮交通是非常安全的。超導磁懸浮交通至少有以下幾大特點,第一,它不會出軌,車體下面的磁體面只起磁懸浮和磁導向作用,并無輪軌接觸。因此,即使有一段磁體面破裂,比如說一兩米甚至更長,只要比車體長度短得多,它就不可能出軌。在那么高的速度下,車體瞬間即通過破碎斷面,乘客可能連微微震動一下都感覺不到就過去了。第二,它不會追尾,采用地面的直線電機推進和制動車輛行駛,在電腦控制下全部車輛運行是同步運行的,要走都可以走,要停大家都得停,2011年溫州動車相撞的災難是永遠不可能發(fā)生的。

        第三,縱使停電也無妨,車輛永遠是在永磁體中懸浮的,推進系統(tǒng)電力供應與懸浮無關,即使斷電也無妨,不可能擦刮磁體面。第四,它具有自穩(wěn)定性,超導磁懸浮有個特別之處是自穩(wěn)定性質,車輛只能沿著有磁場的地方運動,車輛沖出導向磁場區(qū)域需要極大外力才有可能,這是由超導體自身性質決定了的,這就大大簡化了車輛運行中的導向和穩(wěn)定系統(tǒng),不但降低了成本還減輕了重量。

        南都:與其它交通工具相比,超導磁懸浮交通的優(yōu)越性在哪里?

        范江弟:前面談到的幾點已經顯示了超導磁懸浮技術的一些優(yōu)越性。此外,就是節(jié)省工程建設費用?,F(xiàn)代交通建設的費用中,相當部分是花費在工程建設上。高溫超導磁懸浮線優(yōu)越之處主要在于,它不需要那么多錢花在路基建設上。

        因為車身里面沒有驅動、制動以及復雜的導向系統(tǒng)裝置,它的重量只有常規(guī)車輛的四分之一左右,如果用鋁甚至鎂合金做車體,甚至更輕,對道路的要求沒有那么苛刻。因此在工程建設成本上可以省下很多錢。再就是其維護成本非常低。

        重科院重慶超導科技研發(fā)中心科研人員展示研發(fā)的磁懸列車模型。(來源:重慶市科學技術研究院)

        我想在此指出的是,當今每當一個新技術的出現(xiàn)和應用時,就有一種說法要取代什么,其實,新技術對傳統(tǒng)技術只是補充,而不是取代。比如,火車沒有取代汽車,飛機沒有取代火車、高鐵,各有各的用途。那么超導磁懸浮交通也不會取代高鐵、汽車、飛機。

        在超導磁懸浮技術尚未成熟之時,飛機、汽車和高鐵的迅猛發(fā)展有重要的歷史意義和價值,但反過來,傳統(tǒng)的交通也沒必要排斥常導和超導磁懸浮技術的發(fā)展。許多新技術是相互貫通、借鑒和互補的。

        大力引進海外科研人才

        南都:你這里的科研團隊構成是怎樣的?

        范江弟:我們團隊的力量目前還不夠強壯,需要更多的財力和人力支持。我打算借助我?guī)资暝趪H超導舞臺上的人脈關系,做到“洋為中用”,堅持以市場為導向來發(fā)展。

        巴西當年派人到西南交通大學學習過,巴西里約熱內盧聯(lián)邦大學RichardStephan教授領導的團隊在室外建了一條200米的試驗線路,可以乘載20多人跑到時速100百公里以上??墒蔷€路太短,也只能跑時速20公里左右,他們沒有錢修建更長的試驗線路,無法繼續(xù)開展工作。我認識Stephan教授好多年了,對方很愿意到中國來實現(xiàn)這個目標,就這樣我們一拍即合,將把他的團隊全部引進來,今年開始,他們團隊成員將分批分期到中國來工作。從歐美其他地方,也會引進一些中外人才和技術加強我的團隊,實現(xiàn)穩(wěn)我的超導夢。

        南都:你目前在研究什么?個人有什么計劃和打算?

        范江弟:我從美國回國服務后,就給重慶市科學技術研究院領導和重慶市政府建議開展超導應用技術研發(fā)。但是,我逐步認識到,我個人加上重科院的力量遠遠不夠,無法開展超導磁懸浮交通這樣的大型工程項目。

        我花了三年多時間,給市政府領導兩次上書,才在重慶市科學技術委員會和研究院領導的支持下成立了超導研發(fā)中心,在這個超導中心平臺上,我得到科技部支持,拿下一個國際合作大項目,與烏克蘭科學家合作,并得到王家素、王素玉教授等的支持,研發(fā)高溫超導強磁分離選礦機。目前,任務已接近尾聲,研制的產品正在調試,可以保質按時完成任務。

        我們中心目前只是做一些超導及常導磁懸浮科普及,小型應用工作。特別是磁懸浮技術在教具、玩具和娛樂方面的應用,比如磁懸浮玩具小火車、磁懸浮商標、磁懸浮嬰兒車、超導磁懸浮木馬、超導磁懸浮秋千、超導磁懸浮載人游樂車等等,其中有的產品已經開發(fā)成功并在市場上銷售。

        未來,我們依托這個大的科技部項目,把它的產業(yè)化推向市場,把超導磁懸浮技術普及到廣大大眾中。

        
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