中国未来轨道交通何去何从?

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  人类对交通速度的追求由来已久,然而当飞机和高铁的速度达到一定的数值之后,进一步提高速度的梦想则需要另辟蹊径来实现了。
  “交通畅,百业兴。”现在,我国以“四纵四横”高速铁路为主骨架的轨道交通网已经基本建成,并日益成为我国促进经济社会发展的强大推动力。那么,在世界新技术革命的浪潮中,我国未来的轨道交通该何去何从呢?
  中国高铁
  ——打造不朽的“国家名片”
  从2008年我国第一条设计时速350千米的高速铁路“京津城际铁路”开通运营以来,我国高铁的运营里程已经达到2万多千米,占到全世界总量的65%左右。我国已经拥有全世界最多、种类最全、覆盖时速200千米至380千米各个速度等级的高铁列车。
  无论从发展速度还是集成能力上看,中国高铁都处于世界领先地位,已经成为我国最重要的一张“国家名片”。面对国际上新一轮的轨道交通技术的竞争,为了继续打造好这张“国家名片”,我们必须加强轨道交通基础研究和前沿技术研究。
  有专家认为,我国高铁下一步发展的目标应当更高速、更安全、更节能。据悉,高铁分流航空运量的能力决定于速度,高铁时速为300千米时,可以分流运距800千米以内的航空运输;高铁时速为400千米时,则可以分流运距2 000千米以内的航空运输。从环保的角度来看,相对于公路和航空等交通方式,高铁的排放量也要小得多,因此环保性能更好。
  为了更好地服务国家的“一带一路”战略,实现中国高铁标准、技术、装备的全面“走出去”,应当突破时速400千米以上的高铁成套技术研发、不同轨距和不同制式的设施装备的互联互通、极端气候条件下基础设施与装备的适应性和可靠性、复杂地质结构区域和强震带的工程建设,以及安全运营与防灾减灾等一系列重大课题。
  事实上,我国正在研发的下一代高速列车,已经向时速400千米以上进军。“十三五”已经开局,我国的下一代高速列车将抢占新兴轨道交通技术的制高点,并借助互联网 、中国制造2025和“一带一路”战略的实施,为实现中国高铁从“制造大国”向“制造强国”的转变作贡献。
  磁悬浮交通
  ——速度是一个“制高点”
  在磁悬浮交通领域,我国启动了时速600千米高速磁悬浮交通和时速200千米中速磁浮交通研发项目,其中高速磁悬浮项目为“十三五”国家重点研发计划的十项重点任务之一。据悉,在2021年前,高速磁悬浮项目要完成5千米的试验线。
  磁悬浮列车是一种没有车轮的陆上无接触式有轨交通工具,利用常导或超导电磁铁与感应磁场之间产生的相互吸引或排斥力,使列车“悬浮”在轨道作无摩擦运行。磁悬浮列车是目前世界上技术最先进并且已进入实用阶段的新型列车,其典型的特征是在工作时处于悬浮状态,也就是通常所说的“若即若离”的状态。
  之所以选择“悬浮”工作状态,其主要目的就是减小列车与轨道之间的摩擦阻力,从而达到节能和省时的目的。原来,磁悬浮列车是悬浮在轨道上方运行的,由于其大幅度减少了与轨道间的摩擦阻力,使得阻碍列车前行的只有空气的摩擦阻力了,这样就会大大提高列车的速度。
  中低速磁浮交通作为一种低噪声无碳交通,是未来城市交通发展的重要方向之一。2016年12月25日,北京首列磁浮列车也已启动列车调试,预计将在 2017 年实现载客运行。此前的2016年5月,在长沙开通试运营的中低速磁浮列车,是中国首条具有完全自主知识产权的磁浮列车,无论是静止还是运动状态,都能保持稳定悬浮的状态,具有安全、噪声小、转弯半径小、爬坡能力强等特点,多项成果达到国际领先水平。
  在高铁加速发展的今天,开展高速磁悬浮列车研究仍具有重要的战略意义。对于我国这样一个幅员辽阔、人口稠密的国家,长距离运输、大城市间的交通需要更绿色、更环保、更节能的交通方式。而高速磁悬浮列车作为一种非常重要的大容量的运输手段,完全可以成为现有轨道交通系统的有益补充。
  中国要在高速交通系统上保持世界领先地位,高速磁悬浮列车是不能缺席的。同时,研发磁悬浮交通系统更大的价值还在于可以带动我国相关产业和技术的发展。比如,磁悬浮技术的研发可以促进稀土材料、永磁材料、复合材料等多种基础材料的进步。
  真空管道列车
  ——面向未来的“交通革命”
  真空管道列车作为一种全新的交通方式,也被称为“超级高铁”,有可能成为继飞机、火车、汽车和轮船之后的第五种交通出行方式。
  “超级高铁”作为下一代高速运载工具,希望能从根本上减少或消除空气阻力。
  原来,交通工具在地面上的运行速度越快,其受到的空气阻力就越大。并且,空气阻力的大小与速度的平方成正比。这说明空气阻力是影响交通工具速度的最重要因素之一。当磁悬浮列车时速达到400千米以上时,其抵消空气阻力消耗的牵引力大约超过了83%。同时,随着列车速度的增快,气动噪声和能耗都会显著地提高。一般情况下,民航客机也是不以最高时速飞行的。比如,波音747珍宝客机的时速可以达到1 000千米左右,但它通常以时速850千米的速度飞行,其中的原因就是考虑了运行的经济性和舒适性。“超级高铁”采用铺设真空管道的办法,则可以解决一系列空气动力学方面的问题,因此可在维持高速的同时保证列车的舒适性和能耗的经济性。
  事实上,我国科学家早就开始进行真空管道高温超导磁浮列车系统研究了。2011年,中国研制开发了全球首个真空环形管道磁浮列车试验系统;2016年,中国“超级高铁系统”完成第二阶段调试……据悉,在2017年前后,中国将建成首条真空管道高速(400千米/小时)试验线。
  具有中国特色的“超級高铁”,一旦完成从试验到商用的跨越,那么将是中国对人类的一大贡献。届时,搭乘时速1 120千米以上的“超级高铁”,从北京到上海只要1个多小时就够了。
  地铁与空铁
  ——上天入地的“立体交通”
  在汽车洪流涌动的今天,城市地面交通已经变得十分紧张,同时汽车尾气也成了环境污染的一个重要因素。如何破解城市交通难题呢?在城市发展地铁、空铁等立体轨道交通,不失为一个高效、环保、节能、舒适、安全的方法。
  地铁的运营是我国城市交通的一个划时代的标志性事件。我国的地铁具有比较长的历史,北京于1969年就开通了地铁,之后天津和上海也建设了地铁。如今全国百万级人口以上的城市都正在修建或者申请修建地铁,这将为城市居民出行带来很大的便利。那么,在高科技日新月异的今天,地铁交通如何在创新中提高自身服务品质呢?
  2016年12月28日,我国第一条正式运营的GoA4级全自动驾驶地铁在香港南港岛正式启用,标志着我国地铁智能化水平提高到了一个新阶段。该地铁运行时速可达到80千米,可以实现自动唤醒、自动运营、自动故障诊断及自动清洗等自动控制功能。2017年,北京、上海、深圳也将陆续开通地铁的自动驾驶。到2020年,北京地铁的无人驾驶里程将达到200千米以上。
  2016年11月21日,世界上首条新能源悬挂式轨道列车在成都投入试运行,这是现代城市立体化交通发展的又一个选择。这种“空中悬挂式轨道列车”被人们形象地称为“空铁”。该空铁的最高承运量为230人,时速大约为60千米,与普通地铁的速度差不多。悬挂在空中的列车采用新能源作为牵引动力,无疑是一种绿色低碳交通工具。据悉,空铁采用的新能源为锂电池动力包,可以用沿途的充电装置进行充电。
  空铁适用于二三线城市或者风景区,可作为城市轨道交通的重要补充。悬挂于空中的“空铁”,不会与人争地,不会与车争路,并且占地面积小,建设成本低,施工很简便,建设周期短。有人会问了,空铁的安全性如何呢?这个大可放心,空铁的转向架和锂电池动力包都用封闭的箱形轨道梁包裹着,因此不会出现脱轨的情况。
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