中国高速磁浮交通的发展机遇与挑战

doi:10.3981/j.issn.2097-0781.2023.04.001

前瞻科技 ›› 2023, Vol. 2 ›› Issue (4): 7-18.DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2023.04.001

中国高速磁浮交通的发展机遇与挑战

林国斌¹^,²^,³^,^†(), 刘万明¹^,²^,³, 徐俊起¹^,²^,³, 孙友刚¹^,²^,³

1.同济大学磁浮交通工程技术研究中心，上海 201804
2.磁浮技术铁路行业重点实验室，上海 201804
3.高速磁浮运载技术全国重点实验室，上海 201804

收稿日期:2023-11-01 修回日期:2023-11-11 出版日期:2023-12-20 发布日期:2024-01-07
通讯作者: ^†
作者简介:林国斌，研究员，博士研究生导师。磁浮技术铁路行业重点实验室主任。享受国务院政府特殊津贴专家。国际磁浮系统与直线驱动大会执委会委员。主要从事磁浮车辆和直线驱动技术研究。全程参与上海磁浮列车示范运营线的规划建设、设备监造和系统测试。主持研制了中国首列高速磁浮试验样车和首列面向工程应用的高速磁浮国产化样车；主持研制了上海临港中低速磁浮试验线首列工程化样车和轻量化样车。参与主编住房和城乡建设部行业标准2项。获省部级科学技术进步奖2项，省部级技术发明奖1项。电子信箱：12154@tongji.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金(52232013);国家自然科学基金(52072269)

Opportunities and Challenges for the Development of High-speed Maglev Transportation in China

LIN Guobin¹^,²^,³^,^†(), LIU Wanming¹^,²^,³, XU Junqi¹^,²^,³, SUN Yougang¹^,²^,³

1. Maglev Transportation Engineering Technology R&D Center, Tongji University, Shanghai 201804, China
2. Key Laboratory of Railway Industry of Maglev Technology, Shanghai 201804, China
3. State Key Laboratory of High-speed Maglev Transportation Technology, Shanghai 201804, China

Received:2023-11-01 Revised:2023-11-11 Online:2023-12-20 Published:2024-01-07
Contact: ^†

摘要/Abstract

摘要：

高速磁浮是当前速度最高的陆地交通系统，具有安全、便捷、高效、绿色等优点，在长距离客货运输中具有独特优势。作为与高速轮轨并跑的现代轨道交通新技术，高速磁浮交通技术将在中国交通强国战略中扮演重要角色。文章简述了中国发展高速磁浮交通技术的战略意义、国内外高速磁浮交通技术的发展概况和中国高速磁浮交通系统的技术制式形成过程，阐明了常导高速磁浮交通系统的特点以及环境影响与能耗，论述了当前中国高速磁浮交通发展的机遇与挑战，提出了中国高速磁浮交通系统的发展建议。

关键词: 高速磁浮交通, 悬浮控制, 环境影响, 能耗分析

Abstract:

High-speed maglev is currently the fastest system in the land transportation, with advantages such as safety, convenience, efficiency, and environmental protection. It has unique advantages in long-distance passenger and freight transportation. As a new modern rail transit technology matching with high-speed wheel and rail, the high-speed maglev transportation technology will play an important role in the strategy of making China a country with strong transportation. This paper briefly describes the strategic significance of developing high-speed maglev transportation technology in China, the development overview of high-speed maglev transportation technology at home and abroad, and the formation process of technical standards for China’s high-speed maglev transportation system. It elucidates the characteristics of the EMS type room-temperature conductivity high-speed maglev transportation system and analyzes its environmental impact and energy consumption. It discusses the opportunities and challenges for the current development of high-speed maglev transportation in China, and puts forward development suggestions for China’s high-speed maglev transportation system.

Key words: high-speed maglev transportation, levitation control, environmental impact, energy consumption analysis

林国斌, 刘万明, 徐俊起, 孙友刚. 中国高速磁浮交通的发展机遇与挑战[J]. 前瞻科技, 2023, 2(4): 7-18.

LIN Guobin, LIU Wanming, XU Junqi, SUN Yougang. Opportunities and Challenges for the Development of High-speed Maglev Transportation in China[J]. Science and Technology Foresight, 2023, 2(4): 7-18.

图/表 11

图1 常导高速磁浮交通系统

图2 中国研制的常导中速（a）和高速（b）磁浮列车

图3 低温超导高速磁浮交通系统和日本磁浮中央新干线

图4 德国（a）、巴西（b）和中国（c）的高温超导高速磁浮试验装置

图5 美国研制的磁浮飞机概念示意图（来源：美国Magplane公司）

表1 世界各国各种高速磁浮交通技术的发展状态

开发应用状态	项目
工程应用水平	500 km/h速度级常导电磁悬浮：自2003年应用在上海 500 km/h速度级低温超导电动悬浮：东京—名古屋线在建
完成全套技术和设备链开发及低速验证	600 km/h速度级中国常导电磁悬浮
试验环境建设	中国高温超导永磁钉扎型电磁悬浮（西南交通大学）中国低温超导电动悬浮（中国航天科工集团）美国、欧洲等低真空管道磁浮
车辆缩尺低速试验	美国永磁电动磁浮飞机

图6 在德国TVE试验线测得的不同距离时的磁浮铁路噪声水平

图7 距上海磁浮线25 m处的声平值（来源：上海磁浮交通发展有限公司内部资料）

图8 各种场合测得的磁场强度及其与ICNIRP标准的比较

图9 上海磁浮线实测的牵引功率（单向运行过程）

表2 上海磁浮线牵引能耗数据及德国测算数据单位：（W?h）/（座位?km）

运行速度/（km⋅h^-1）		200	250	300	350	400	450
德国测算值	ICE轮轨列车	41	57	74
德国测算值	TR磁浮列车	33	37	45		63
上海磁浮线实测值		36	38	46	56	65	74

参考文献 26

[1]	梁建英. 中国高速磁浮交通系统发展现状与展望[J]. 科学, 2022, 74(5): 31-36, 2, 69.
[2]	邓自刚, 刘宗鑫, 李海涛, 等. 磁悬浮列车发展现状与展望[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(3): 455-474, 530.
[3]	Gao Y K, Wei R, Wang J, et al. Study on electromagnetic force characteristics of asymmetric 8-figure coils in EDS System[C]// 2022 IEEE 5th International Electrical and Energy Conference (CIEEC). Piscataway: IEEE Press, 2022: 671-677.
[4]	Tandan G K, Sen P K, Sahu G, et al. A review on development and analysis of maglev train[J]. International Journal of Research in Advent Technology, 2015, 3(12): 14-17.
[5]	陈光, 楚彭子, 朱忠英, 等. 常导高速磁浮交通运营场景文本研究[J]. 城市轨道交通研究, 2021, 24(9): 55-58, 63.
[6]	张娟, 赵春发, 冯洋, 等. 超导磁浮列车电动悬浮导向力学特性研究[J]. 机械, 2020, 47(9): 25-32.
[7]	马光同, 杨文姣, 王志涛, 等. 超导磁浮交通研究进展[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(7): 68-74, 82.
[8]	李云钢, 常文森, 闫宇壮. 美国新型结构磁悬浮交通技术分析与比较[J]. 机车电传动, 2006(3): 6-9, 39.
[9]	林国斌, 连级三. 德国磁浮铁路技术[J]. 国外铁道车辆, 1998(2): 3-6.
[10]	中车青岛四方机车车辆股份有限公司. 我国时速600公里高速磁浮交通系统成功下线[EB/OL]. (2021-08-18)[2023-11-11]. https://www.crrcgc.cc/sfgf/g7217/s4940/t323859.aspx.
[11]	万尚军, 钱金根, 倪光正, 等. 电动悬浮型磁悬浮列车悬浮与导向技术剖析[J]. 中国电机工程学报, 2000(9): 23-26, 32.
[12]	Lavars N. All aboard: Japan’s maglev train hits 500 km/h[EB/OL]. (2014-11-19)[2023-11-11]. https://newatlas.com/japan-levitating-train-500-kmh/34827/.
[13]	中央新幹線[EB/OL]. [2023-11-11]. https://www.jendow.com.tw/wiki/%E4%B8%AD%E5%A4%AE%E6%96% B0%E5%B9%B9%E7%B7%9A.
[14]	刘文旭, 李文龙, 方进. 高温超导磁悬浮技术研究论述[J]. 低温与超导, 2020, 48(2): 44-49.
[15]	Weckbrodt H. Leibniz-Institut IFW plant supraleit-schwebebahn in Dresden[EB/OL]. (2012-03-29)[2023-11-11]. https://oiger.de/2012/03/29/leibniz-institut-ifw-plant-supraleit-schwebebahn-in-dresden/12325.
[16]	张瑞华, 刘育红, 徐善纲. 美国Magplane磁悬浮列车方案介绍[J]. 变流技术与电力牵引, 2005(5): 43-46.
[17]	Abdelrahman A S, Sayeed J, Youssef M Z. Hyperloop transportation system: Analysis, design, control, and implementation[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2018, 65(9): 7427-7436. DOI URL
[18]	杨国伟, 魏宇杰, 赵桂林, 等. 高速列车的关键力学问题[J]. 力学进展, 2015, 45(1): 217-460.
[19]	吴冬华, 冯程程, 余进. 磁浮列车非接触式供电技术[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(3): 522-530.
[20]	朱海燕, 曾庆涛, 王宇豪, 等. 高速列车动力学性能研究进展[J]. 交通运输工程学报, 2021, 21(3): 57-92.
[21]	翟明达, 朱朋博, 李晓龙, 等. 常导电磁型高速磁浮列车主动导向能力的评估与验证[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(3): 514-521.
[22]	张洁, 吴雨薇, 高建勇, 等. 时速600 km等级高速磁浮列车气动噪声特征数值仿真研究[J]. 中国铁道科学, 2021, 42(6): 112-121.
[23]	吴祥明. 磁浮列车[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 2003: 40.
[24]	沈国庆, 郑东, 王彦碧. 磁浮列车电磁辐射仿真与验证评估技术研究[J]. 环境技术, 2020, 38(4): 112-118.
[25]	Brecher A, Disk D R, Fugate D, et al. Electromagnetic field characteristics of the Transrapid TR08 maglev system[R]. Washington, D.C.: Federal Railroad Administration, 2002.
[26]	吴祥明, 常文森, 刘万明. 上海高速磁浮列车及磁浮技术发展刍议[J]. 综合运输, 2005(1): 28-31.

中国高速磁浮交通的发展机遇与挑战

Opportunities and Challenges for the Development of High-speed Maglev Transportation in China

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[1]	王滢, 张昆仑, 张慧娴, 罗成. 高速磁浮交通系统制式特征与适应性[J]. 前瞻科技, 2023, 2(4): 19-30.
[2]	葛琼璇, 张波, 韦榕, 朱进权. 高速磁浮交通牵引供电与控制技术现状及展望[J]. 前瞻科技, 2023, 2(4): 89-95.