美国再砍一条烂尾的磁悬浮，而中国又有新品“上架”

【文/观察者网专栏作者 符洁文】

近日，大洋彼岸接连传出的几个大型轨交基建项目的消息，令人唏嘘。

一是深陷“烂尾”困局的加州高铁项目，总统特朗普手起刀落，砍掉了对该项目约40亿美元的联邦拨款，这条修了17年耗资160亿美元、但只修了一小段的铁路更加前途未卜。二是美国交通部正式撤销用于华盛顿至巴尔的摩磁悬浮列车项目的2600万美元联邦拨款，这个预计耗资200亿美元的磁悬浮项目被彻底叫停；该线路约43公里，原计划实现时速500公里以上，两地路程仅需15分钟，自2021年以来该项目的环评工作一直处于暂停状态。

美国华盛顿特区至巴尔的摩磁悬浮线路

看到这些消息，笔者不禁回想起7月初在北京参加第十二届世界高速铁路大会时的所见所闻所感。除了了解全球轨道交通行业的最新趋势之外，还见证了一批代表中国铁路装备发展前沿的实车集体亮相。

与美国相比，且不说高铁这种深刻融入中国老百姓日常生活的交通工具，中国在磁悬浮技术方面也飞速发展，并不断取得新突破。比如，这次世界高铁大会上，由中国自主研发的时速600公里超导电动高速磁浮列车在铁路技术装备展览会上首次亮相，备受瞩目。

实车展示现场

作为我国高速磁浮列车家族的最新成员，凭借其犀利的外形设计与可观的目标速度，迅速成为关注焦点。这辆“超级列车”有哪些技术亮点？我们距离“3小时京沪行”还有多远？

时速600公里超导高速磁悬浮列车作者供图

一、磁浮原理

目前，高速磁浮列车的技术路线主要有常导磁浮与超导磁浮两类。前者以德国TR系列高速磁浮列车、上海磁浮列车示范运营线的SMT列车、中车四方自主研发的CF600高速磁浮列车为代表。

德国TR系列高速磁浮列车

上海磁浮列车示范运营线列车

中车四方自主研发的CF600高速磁浮列车

后者以日本的MLX-01型、L0系高速磁浮列车、西南交通大学高温超导磁悬浮工程化样车为代表。

2003年创造最高时速581公里纪录的高速磁浮列车MLX01-2

2015年创造最高时速603公里记录的高速磁浮列车L0

西南交通大学设计时速620公里的高温超导磁悬浮工程化样车

无论何种技术路线，都需要实现列车的悬浮、导向、牵引功能，使列车“浮起来”“跑起来”。可以结合原理示意图，简单了解中车长客这款高温超导磁浮列车的基本原理：

超导电动磁浮原理示意图

超导电动磁浮悬浮架结构图（以日本MLX-01型为例）

1.产生磁场的超导线圈：电动磁浮技术的核心原理是楞次定律，车载磁体与轨道上的线圈之间产生相对运动，从而产生磁通量变化，进而产生感应电流和力的作用，实现列车的运行。因此，车载磁体是实现电动悬浮技术的关键要点。

作为车辆磁场的来源，与常导电磁铁线圈不同，超导线圈励磁后，由于线圈内部电阻为0，电流在闭合线圈内不产生损耗，因此能够产生稳定、持久的强磁场。然而，超导线圈必须工作于相对低温环境。为了实现超导线圈的稳定工作，车内需配备低温制冷与恒温设备。早期的低温超导材料（NbTi等）需要在液氦冷却条件下才能使用，大大限制了其应用前景。随着技术进步，先后出现了第一代高温超导材料（Bi-2233等）、第二代高温超导材料（YBCO等）。在研发过程中，中车长客采用YBCO高温超导材料进行原理验证，论证了第二代高温超导材料的应用可行性。该超导材料具有工作温度相对较高、具有失超自保护等优势，达到领先水平。本次展出的样车即采用基于高温超导材料的技术方案。

2.提供能量的推进线圈：超导电动磁浮列车的车载线圈与安装于轨道上的推进线圈构成长定子直线同步电机。推进线圈通电后，产生沿轨道方向的行波磁场，实现列车的牵引推进。列车的牵引控制依赖于地面设备，且每段线路分区只有在列车通过时才会通电，故能够实现安全可控的无人驾驶。

3.参与悬浮导向的“8”字线圈：超导电动磁浮列车依靠车载线圈及安装于轨道内侧的“8”字线圈实现悬浮与导向。车辆运行时，“8”字线圈产生感应磁场，线圈的上半部分产生的磁场与车载线圈互相吸引，而下半部分与车载线圈互相排斥，上、下两部分线圈共同作用产生的合力在垂直方向（z方向）表现为悬浮力，在水平方向（y方向）表现为导向力，从而实现列车的悬浮与导向。

需要注意的是，只有列车运行到一定速度时（>160km/h），所产生的感应磁场大小才能满足悬浮与导向需求。因此，电动磁浮列车的悬浮架通常采用“双模式”设计。列车低速运行时，依靠车载的支撑轮和导向轮行驶。当列车达到指定速度后，悬浮力大于列车重力，列车才能实现无接触悬浮运行。通常情况下，列车的悬浮高度为80-150mm（标准值约100mm）。

二、研发历程

中车长客是我国最早进行磁浮列车研发生产的企业之一，其产品涵盖中低速与高速磁浮列车。高速磁浮列车方面，曾先后参与国产化高速磁浮列车“同济成长号”“电力飞车”的研发与生产工作，形成了较为完整的技术和产品链。

“同济成长号”高速磁浮列车

“电力飞车”高速磁浮列车

近年来，中车长客积极投身高温超导电动悬浮技术的研发工作，按照“原型样机→工程化小系统→工程化验证与优化→商业化运用”的路线开展研究。

2021年，中车长客建立了长200m的高温超导电动磁浮全要素试验系统，并于2023年首次完成展示运行。该试验系统采用无人驾驶缩比模型，能够满足超导电动磁浮系统的原理验证需求。目前，中车长客同国内多个高校及多个科研院所合作攻关，独立掌握了从材料、线圈到低温恒温器、制冷系统设备等全环节的核心技术。

高温超导电动磁浮全要素试验线

本次展出高温超导电动磁浮全尺寸样车，标志着相关研发工作即将迈入到工程化验证阶段。此外，中车长客正在开展磁浮整备厂房的扩建，积极推动工程化样车的试验工作，高温超导电动磁浮逐渐从蓝图走向现实。

三、商用前景

在全球轨道交通领域内，以日本为代表的超导磁浮技术的研究已持续数十年，展示了超导磁浮技术所具备的技术潜力。日本基于超导电动磁浮技术，以山梨磁浮试验线（全长‌42.8公里‌）为平台，设计开发了MLX-01、L0系等列车，并实现了由低温超导到高温超导的多轮技术迭代。目前，日本正在开展中央新干线的建设工作，预期商业运营时速为600公里。项目如能建成，则可实现东京与名古屋之间1小时直达。

日本超导磁浮所采用的低温、高温超导线圈

由此可见，时速600公里的磁浮列车确实在繁忙干线上具有速度优势。如果未来我国能够利用高速磁浮列车实现京沪（京沪高铁全长1318公里）3小时内到达、京广（京广高铁运营里程2291公里）4小时内到达，将对商务人士起到非常大的吸引力。

尽管中国的超导磁浮技术起步较晚，但在近十几年间已经达到业内先进水平。除中车长客外，中国航天科工三院、西南交通大学等科研单位积极投身超导磁浮技术研发，推动开展相关试验。

近年来，航天三院基于低温超导电动悬浮技术，正在开展时速1000公里以上的低真空管道磁浮列车技术研发工作，并建成了全尺寸试验线；西南交通大学多态耦合轨道交通动模试验平台采用一个长1620米、设计最高试验时速1500公里的高架真空管道高温超导磁浮交通综合性研究试验平台，可以开展运动条件下不同轨道形态、不同速度状态、不同环境状态及不同模型状态的科学实验。

高速飞车大同（阳高）试验线工程基地

西南交通大学多态耦合轨道交通动模试验平台

尽管距离实际商业化应用仍有遥远距离，但作为综合性的科学实验平台，超导磁浮列车的研发设计融合了车辆工程、材料科学、超导物理等多学科内容，推动了相关学科领域的发展。

当前我国磁浮交通最为优先的事项是应该建立一条类似于日本山梨试验线的常导磁浮试验线，以满足中车四方的CF600高速磁浮列车的高速验证（类似目前CR450在全国各地的高铁上进行样车验证）。如今，30公里长的上海磁浮列车示范运营线已安全运营23年（于2002年12月31日开通试运行），积累了充足经验。但经过20余年的使用，线路、设备等老化问题日益凸显，亟需一条能够满足设计时速600公里的高速磁浮示范线的落地。

而目前最有可能落地的区域有三处，分别是长三角、珠三角和成渝地区。目前可查询的公开信息是，《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》中提及，轨道交通方面将积极审慎开展沪杭等磁悬浮项目规划研究。2020年5月，浙江举行全面推进高水平交通强省建设动员大会，其中将“沪杭超级磁浮”列入“千亿工程”，表明该线路有建设规划意向。根据《广东省国土空间规划（2020-2035 年）》，该线路为纵向磁悬浮廊道，走向为北京-韶关-广州-佛山-珠海-澳门，广州是其中重要节点城市，若建成，广州至北京约2000公里的路程乘坐高速磁浮仅需约3.3小时，珠海到北京只需约3.5个小时。2019年7月，成都在编制的《东部新城综合交通规划》中，规划预留了成渝时速600至800公里超高速磁悬浮建设通道，未来有望实现成都与重庆之间的高速磁浮连接，促进成渝地区双城经济圈的发展。

常导高速磁浮在可见的未来，将先落地一条中距离示范线后，通过充分验证其安全性、经济性后，才会开始长大干线的推广建设。

而到了超导高速磁浮的技术路线，恐怕会更加遥远。通过中国航天科工三院和西南交通大学搭建试验线的情况，可以看到超导高速磁浮列车未来会在真空管道中运行，以达到时速1000公里以上的商业运营。因此，在短期内，我们还无法看到超导高速磁浮列车在中国实现商业运营，但常导高速磁浮冲击600公里以上的时速是可以预见的未来。

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