符潔文：美國砍掉一條爛尾的磁懸浮線路，而中國又有新品“上架”

【文/觀察者網專欄作者 符潔文】

近日，大洋彼岸接連傳出的幾個大型軌交基建項目的消息，令人唏噓。

一是深陷“爛尾”困局的加州高鐵項目，總統特朗普手起刀落，砍掉了對該項目約40億美元的聯邦撥款，這條修了17年耗資160億美元、但只修了一小段的鐵路更加前途未卜。二是美國交通部正式撤銷用於華盛頓至巴爾的摩磁懸浮列車項目的2600萬美元聯邦撥款，這個預計耗資200億美元的磁懸浮項目被徹底叫停；該線路約43公里，原計劃實現時速500公里以上，兩地路程僅需15分鐘，自2021年以來該項目的環評工作一直處於暫停狀態。

美國華盛頓特區至巴爾的摩磁懸浮線路

看到這些消息，筆者不禁回想起7月初在北京參加第十二屆世界高速鐵路大會時的所見所聞所感。除了瞭解全球軌道交通行業的最新趨勢之外，還見證了一批代表中國鐵路裝備發展前沿的實車集體亮相。

與美國相比，且不説高鐵這種深刻融入中國老百姓日常生活的交通工具，中國在磁懸浮技術方面也飛速發展，並不斷取得新突破。比如，這次世界高鐵大會上，由中國自主研發的時速600公里超導電動高速磁浮列車在鐵路技術裝備展覽會上首次亮相，備受矚目。

實車展示現場

作為我國高速磁浮列車家族的最新成員，憑藉其犀利的外形設計與可觀的目標速度，迅速成為關注焦點。這輛“超級列車”有哪些技術亮點？我們距離“3小時京滬行”還有多遠？

時速600公里超導高速磁懸浮列車作者供圖

一、磁浮原理

目前，高速磁浮列車的技術路線主要有常導磁浮與超導磁浮兩類。前者以德國TR系列高速磁浮列車、上海磁浮列車示範運營線的SMT列車、中車四方自主研發的CF600高速磁浮列車為代表。

德國TR系列高速磁浮列車

上海磁浮列車示範運營線列車

中車四方自主研發的CF600高速磁浮列車

後者以日本的MLX-01型、L0系高速磁浮列車、西南交通大學高温超導磁懸浮工程化樣車為代表。

2003年創造最高時速581公里紀錄的高速磁浮列車MLX01-2

2015年創造最高時速603公里記錄的高速磁浮列車L0

西南交通大學設計時速620公里的高温超導磁懸浮工程化樣車

無論何種技術路線，都需要實現列車的懸浮、導向、牽引功能，使列車“浮起來”“跑起來”。可以結合原理示意圖，簡單瞭解中車長客這款高温超導磁浮列車的基本原理：

超導電動磁浮原理示意圖

超導電動磁浮懸浮架結構圖（以日本MLX-01型為例）

1.產生磁場的超導線圈：電動磁浮技術的核心原理是楞次定律，車載磁體與軌道上的線圈之間產生相對運動，從而產生磁通量變化，進而產生感應電流和力的作用，實現列車的運行。因此，車載磁體是實現電動懸浮技術的關鍵要點。

作為車輛磁場的來源，與常導電磁鐵線圈不同，超導線圈勵磁後，由於線圈內部電阻為0，電流在閉合線圈內不產生損耗，因此能夠產生穩定、持久的強磁場。然而，超導線圈必須工作於相對低温環境。為了實現超導線圈的穩定工作，車內需配備低温製冷與恆温設備。早期的低温超導材料（NbTi等）需要在液氦冷卻條件下才能使用，大大限制了其應用前景。隨着技術進步，先後出現了第一代高温超導材料（Bi-2233等）、第二代高温超導材料（YBCO等）。在研發過程中，中車長客採用YBCO高温超導材料進行原理驗證，論證了第二代高温超導材料的應用可行性。該超導材料具有工作温度相對較高、具有失超自保護等優勢，達到領先水平。本次展出的樣車即採用基於高温超導材料的技術方案。

2.提供能量的推進線圈：超導電動磁浮列車的車載線圈與安裝於軌道上的推進線圈構成長定子直線同步電機。推進線圈通電後，產生沿軌道方向的行波磁場，實現列車的牽引推進。列車的牽引控制依賴於地面設備，且每段線路分區只有在列車通過時才會通電，故能夠實現安全可控的無人駕駛。

3.參與懸浮導向的“8”字線圈：超導電動磁浮列車依靠車載線圈及安裝於軌道內側的“8”字線圈實現懸浮與導向。車輛運行時，“8”字線圈產生感應磁場，線圈的上半部分產生的磁場與車載線圈互相吸引，而下半部分與車載線圈互相排斥，上、下兩部分線圈共同作用產生的合力在垂直方向（z方向）表現為懸浮力，在水平方向（y方向）表現為導向力，從而實現列車的懸浮與導向。

需要注意的是，只有列車運行到一定速度時（>160km/h），所產生的感應磁場大小才能滿足懸浮與導向需求。因此，電動磁浮列車的懸浮架通常採用“雙模式”設計。列車低速運行時，依靠車載的支撐輪和導向輪行駛。當列車達到指定速度後，懸浮力大於列車重力，列車才能實現無接觸懸浮運行。通常情況下，列車的懸浮高度為80-150mm（標準值約100mm）。

二、研發歷程

中車長客是我國最早進行磁浮列車研發生產的企業之一，其產品涵蓋中低速與高速磁浮列車。高速磁浮列車方面，曾先後參與國產化高速磁浮列車“同濟成長號”“電力飛車”的研發與生產工作，形成了較為完整的技術和產品鏈。

“同濟成長號”高速磁浮列車

“電力飛車”高速磁浮列車

近年來，中車長客積極投身高温超導電動懸浮技術的研發工作，按照“原型樣機→工程化小系統→工程化驗證與優化→商業化運用”的路線開展研究。

2021年，中車長客建立了長200m的高温超導電動磁浮全要素試驗系統，並於2023年首次完成展示運行。該試驗系統採用無人駕駛縮比模型，能夠滿足超導電動磁浮系統的原理驗證需求。目前，中車長客同國內多個高校及多個科研院所合作攻關，獨立掌握了從材料、線圈到低温恆温器、製冷系統設備等全環節的核心技術。

高温超導電動磁浮全要素試驗線

本次展出高温超導電動磁浮全尺寸樣車，標誌着相關研發工作即將邁入到工程化驗證階段。此外，中車長客正在開展磁浮整備廠房的擴建，積極推動工程化樣車的試驗工作，高温超導電動磁浮逐漸從藍圖走向現實。

三、商用前景

在全球軌道交通領域內，以日本為代表的超導磁浮技術的研究已持續數十年，展示了超導磁浮技術所具備的技術潛力。日本基於超導電動磁浮技術，以山梨磁浮試驗線（全長‌42.8公里‌）為平台，設計開發了MLX-01、L0系等列車，並實現了由低温超導到高温超導的多輪技術迭代。目前，日本正在開展中央新幹線的建設工作，預期商業運營時速為600公里。項目如能建成，則可實現東京與名古屋之間1小時直達。

日本超導磁浮所採用的低温、高温超導線圈

由此可見，時速600公里的磁浮列車確實在繁忙幹線上具有速度優勢。如果未來我國能夠利用高速磁浮列車實現京滬（京滬高鐵全長1318公里）3小時內到達、京廣（京廣高鐵運營里程2291公里）4小時內到達，將對商務人士起到非常大的吸引力。

儘管中國的超導磁浮技術起步較晚，但在近十幾年間已經達到業內先進水平。除中車長客外，中國航天科工三院、西南交通大學等科研單位積極投身超導磁浮技術研發，推動開展相關試驗。

近年來，航天三院基於低温超導電動懸浮技術，正在開展時速1000公里以上的低真空管道磁浮列車技術研發工作，並建成了全尺寸試驗線；西南交通大學多態耦合軌道交通動模試驗平台採用一個長1620米、設計最高試驗時速1500公里的高架真空管道高温超導磁浮交通綜合性研究試驗平台，可以開展運動條件下不同軌道形態、不同速度狀態、不同環境狀態及不同模型狀態的科學實驗。

高速飛車大同（陽高）試驗線工程基地

西南交通大學多態耦合軌道交通動模試驗平台

儘管距離實際商業化應用仍有遙遠距離，但作為綜合性的科學實驗平台，超導磁浮列車的研發設計融合了車輛工程、材料科學、超導物理等多學科內容，推動了相關學科領域的發展。

當前我國磁浮交通最為優先的事項是應該建立一條類似於日本山梨試驗線的常導磁浮試驗線，以滿足中車四方的CF600高速磁浮列車的高速驗證（類似目前CR450在全國各地的高鐵上進行樣車驗證）。如今，30公里長的上海磁浮列車示範運營線已安全運營23年（於2002年12月31日開通試運行），積累了充足經驗。但經過20餘年的使用，線路、設備等老化問題日益凸顯，亟需一條能夠滿足設計時速600公里的高速磁浮示範線的落地。

而目前最有可能落地的區域有三處，分別是長三角、珠三角和成渝地區。目前可查詢的公開信息是，《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》中提及，軌道交通方面將積極審慎開展滬杭等磁懸浮項目規劃研究。2020年5月，浙江舉行全面推進高水平交通強省建設動員大會，其中將“滬杭超級磁浮”列入“千億工程”，表明該線路有建設規劃意向。根據《廣東省國土空間規劃（2020-2035 年）》，該線路為縱向磁懸浮廊道，走向為北京-韶關-廣州-佛山-珠海-澳門，廣州是其中重要節點城市，若建成，廣州至北京約2000公里的路程乘坐高速磁浮僅需約3.3小時，珠海到北京只需約3.5個小時。2019年7月，成都在編制的《東部新城綜合交通規劃》中，規劃預留了成渝時速600至800公里超高速磁懸浮建設通道，未來有望實現成都與重慶之間的高速磁浮連接，促進成渝地區雙城經濟圈的發展。

常導高速磁浮在可見的未來，將先落地一條中距離示範線後，通過充分驗證其安全性、經濟性後，才會開始長大幹線的推廣建設。

而到了超導高速磁浮的技術路線，恐怕會更加遙遠。通過中國航天科工三院和西南交通大學搭建試驗線的情況，可以看到超導高速磁浮列車未來會在真空管道中運行，以達到時速1000公里以上的商業運營。因此，在短期內，我們還無法看到超導高速磁浮列車在中國實現商業運營，但常導高速磁浮衝擊600公里以上的時速是可以預見的未來。

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