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我国时速600公里磁悬浮研制达到什么程度了?
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磁悬浮列车是比现有高铁列车技术更快的轨道运输方式,高速磁悬浮列车的速度至少可在每小时600公里以上,但是说到磁悬浮,我们都感觉它还离我们的生活十分遥远,实际上这种交通技术即将走进我们的生活之中。
1月13日,多家国内权威媒体报道了我国高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在西南交通大学九里校区正式启用,该校区内一辆前面形状如同鸭嘴兽般的列车缓缓驶出,满满的科幻感扑面而来。
这是一款我国具有完全自主知识产权的高速磁悬浮列车,该试验线也是世界首条真车验证线,均由西南交通大学等团队主导研制,具有自悬浮、自稳定、自导向的特点,其底部安装有超导体,可在液氮温度(零下196℃)下工作,它的轨道则是永磁体,磁悬浮列车可悬空附着在轨道上,而且其采用的是自悬浮系统,不需要外在额外施加控制或者通电就能靠其自身的常导材料和永磁轨道实现自稳定悬浮状态。
这辆样车虽然看上去车厢很大,但稍加点推力便可向前运动,目前还并未安装动力系统,不过一个人便可以推动它缓缓前进。
由于是试验列车和线路,目前它还不能在轨道上飞速前进,不过据西南交通大学的邓自刚教授称该车将以不同于轮轨交通的方式实现更高速度,肯定要高于时速350公里的高铁,而未来若结合真空管道技术,其时速将在600公里以上,最高甚至可达800公里,这一速度已接近民航客机了,但磁悬浮的远期目标是达到时速1000~4000公里,因此有专家认为当磁悬浮铁路技术成熟之后,会从高铁和民航交通选项中吸引大批旅客,其应用前景十分广阔。
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关于磁悬浮列车,早在20世纪70年代后,德国、日本、美国等国家开展磁悬浮列车的研发,其中德国和日本取得非常高的成就,相比之下我国的高铁动车,发展时间晚了许多,磁悬浮列车的相关研究更加的晚了。
时速600公里!中国磁悬浮发展之路
2003年1月开始运行的上海磁悬浮列车(购买自德国),是我国拥有的第一列磁悬浮列车,距离现在已经整整18年时间,在这18年时间里,我国完成了2015-10我国完成了首条磁悬浮线路长沙磁悬浮线成功试跑。2019年5月,中国时速600公里高速试验样车青岛下线,2020年6月,该车在上海同济大学成功试跑。。
2020年1月13日,我国首条自主设计研发,自主制造的磁悬浮问世四川成都,在这条正式和大家见面了。这是全世界首部高温超导高速磁悬浮列车,时速达到600公里。据西南交大专家介绍,我国的磁悬浮技术全球首创,媲美日本新干线,很多都超越了新干线。
根据西南交大专家介绍,中国磁悬浮列车在正常行驶达到600公里每小时,如果在特殊环境下,比如在真空管隧道的速度,可以达到1000公里每小时。可见我国磁悬浮虽然起步晚,但是在中国人的精心专研下,一定可以取得重大突破。
中国磁悬浮的高温超导技术
中国这次研制的磁悬浮,可谓是按照最严苛的标准进行设计。所谓的高温超导技术,实际上就是低温超导相对,实际的工作温度在零下196摄氏度,电阻完全消失:列车不需要额外的控制和电源,靠自身的常导材料和永磁轨道产生作用,实现悬浮。
这项技术的最大的特点就是稳定,在不通电的情况下仍然可以悬浮,这项技术打破了许多常规的磁悬浮的设计概念。中国高温超导磁悬浮列车具有自重轻、结构简单、制作和运行成本低、安全舒适、节能环保等优点。
对比最为明显的是2006年通车的上海磁悬浮,该条磁悬浮的时速达到430公里,采用德国的常导技术,通电产生磁力,与中国青岛下线样车一致。
中国高温超导磁悬浮列车标准和应用
根据有关的数据和相关媒体的报道,西南交大发布的磁悬浮列车的悬浮高度为10~20毫米,每米的设计载重量为3吨,每米的悬浮设计为2吨,列车长度21米,永磁轨道为Halbach形式。
磁悬浮已经应用到生活的很多方面,磁悬浮列车算是其中的一个佼佼者,比如前面提到上海浦东机场专线,还有湖南长沙磁浮快线、北京连接门头沟和石景山的S1线等。未来云南的昆明到丽江也将建成一条新线。
中国高铁实现了从国外引进的“跟跑”,到现在的自主创新自主研发的“领跑”,展示我国的高精尖领域的快速发展和科技发展的进步,中国磁悬浮高温超导技术的成功突破,对于我国来说意义非凡。
参考资料:中国首创“真空管”时速600公里列车亮相,终极时速达1000公里
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大概在一年前的2019年五月中旬时间,世界上最大的铁路公司—中国铁路车辆公司在青岛四方车辆公司展示了其自主研发的新一代时速600公里磁悬浮高速列车原型车,并且试验样车也已实现静态悬浮。那么是不是意味着我国最新研发的600公里磁悬浮列车将要商用的时间已经不远了?
虽然磁悬浮列车已经出现很长时间里,而且上海浦东机场就有一条德国通快建设的磁悬浮列车运营线路,其最高运营速度已经达到了430公里,相比现阶段我国运营速度最快的京沪高铁350公里的运营速度快了不少。同时早在2015年日本川崎铁路就曾进行过载人磁悬浮列车极速测试,在那次载人极速测试中其磁悬浮列车的最快运行速度达到了惊人的603公里/时。所以不管是已经运营多年的上海浦东磁悬浮列车还是日本此前进行过的603公里极速测试,首先可以肯定的是磁悬浮列车时速达到了600公里以上已经不是梦想了。
从磁悬浮列车的特点来说,其相比现有的高铁虽然可以肯定的是其造价肯定更高,但是由于磁悬浮特殊的原理特点,其相比现有的高铁等铁路干线具有没有轮对和铁轨的摩擦所以运营速度更快/噪音低/维护量少的优点。而且随着其运行速度的上升后,其相比现有的民航客机而言更具有运输效率更高的优点,比如就算是时速600公里的磁悬浮列车和时速900公里左右的干线客机相比,虽然在运行速度上差了近1/3,但是如果算上乘坐民航客机需要前往郊区外的机场、等待安检、跑道滑行等准备时间,在某些线路上乘坐明面速度差了1/3的磁悬浮列车反而更节省时间。比如从北京到上海这样的高流量干线上,乘坐客机算上准备时间的话,至少需要4个半小时左右的时间,但是乘坐磁悬浮列车的话,由于其乘坐地点更接近市区,而且车辆频次更多,所以在3.5小时便能达到,而且磁悬浮列车的运输效率更高,所以更具优势。
所以日本早在2015年进行过时速600公里的极速测试并取得成功后,就迫不及待在东京和名古屋之间建造一条新的中央新干线磁悬浮列车,预计此列车的运行速度将会达到500公里/小时,并且计划于2027年完工。
当然前面说了很多关于磁悬浮列车的优点,但是磁悬浮列车其实缺点同样很明显,首先就是建设成本极高,比如德国通快公司在上海浦东建设的这条磁悬浮专线,虽然运行距离只有30公里,但是当年据说造价高达2.98亿/公里,这个价格是如今成本上涨的今天京沪高铁造价的2倍,同时这也是为什么研发出磁悬浮列车并将其商用的德国没能大量建设磁悬浮列车的原因所在。
其次原型车出现到开始整车运行测试再到商用化,整个过程中需要大量的时间和资金支持,特别是在最后的商用进程上更是需要大量的资金投入。同时在商用化进程中,还需要解决很多问题,比如当下我国已经能够实现160公里的城际磁悬浮列车商用化能力,并且前段时间刚在长沙完成正式速度测试,但是从160公里到600公里之间的差距还能明显,毕竟在速度提升的过程中需要解决很多之前没有遇到过的问题,比如随着速度的提升,磁悬浮列车需要更多的电能来维持,那么在整个输电过程中如何降低输电耗能和提升输电效率问题,虽然我国在超高压远程输送电技术上走在了世界前列,但是以600公里的磁悬浮列车需要的输电技术来看的话,可能得等到低温或者超高温超导输电技术大面积商用后才能进行下一步。
其次在速度提升的过程中,列车车厢需要面对阻力越来越大的空气阻力等其他问题,就像我们现在乘坐的高铁一样,虽然现阶段运行速度已经达到350公里,并且在测试过程中能够保持运行在400公里以上,但是从300冲击400的时候,虽然只是100公里的速度差,但是背后却是包括整节车体车厢空气动力学的设计/超高速状态下的气动震动频率/乘客体验/高速转弯等每一项都没有经验可循的疑难杂症。
而且相比高铁而言,磁悬浮列车虽然没有高铁高速下剧烈摩擦的问题,但是却有耗能管理和造价更高等问题,也就是说未来磁悬浮列车大面积商用之前,我们还得解决大面积磁悬浮干线输电线路智能控制和更高造价问题。
最后磁悬浮和现有的高铁都存在一个很大的问题就是,为了实现更高的运行速度,列车车体都大面积采用铝合金制造自重轻,结果就是不管是高铁还是未来的磁悬浮列车都无法运输重型货物和军用武器装备,所以在运输范围上反而更为局促,不过对于我们拥有14亿人口的大国而言,600公里的磁悬浮列车虽然不能全面取代现有铁路列车,成为未来主流交通工具,但是在一些人流量很是稠密类似京-沪-广-深这样的大干线上采用磁悬浮技术还是很有商业价值的。
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样车生产出来了,但尚未试车完,未定生产型。设计定型后,要开工建设一条高速运行铁路,在运行铁路试运行一定时间后才算成功。
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不说数字,挺唬人的。
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