中国为何选择了 轮轨 而不是 磁悬浮？

wangwenjian

中国为何选择了 轮轨 而不是 磁悬浮？
2015年12月26日    观察者网

12月8日，由中国铁建铁四院设计施工总承包的湖南长沙中低速磁浮铁路工程全线疏散平台铺架完毕，将于近期开通试运行。每当中国取得技术突破之际，总有人会拿外国最先进的技术与之相比较。诚然中国目前在磁悬浮列车方面的技术成果和德国、日本依旧有一定差距，但已经取得的进步是显而易见的。另外，就下一代轨道交替而言，磁悬浮并非唯一的选择，长沙磁浮工程的意义更多的是技术储备和技术验证，以及积累运营经验，是国家两条腿走路的具体体现。

磁悬浮技术基本原理

磁悬浮列车能抵抗地球引力，悬浮于轨道上，根据工作原理不同，可以分为常导电磁吸引式悬浮和超导推斥型悬浮。

常导电磁吸引式磁悬浮是电磁力主动控制悬浮，由车上常导电流产生的电磁吸引力，吸引轨道下方的导磁体，使列车浮起，再由直线电动机驱动前进。具体来说，就是对置于导轨下方的悬浮电磁铁线圈提供电流产生电磁场，使之与轨道上的铁磁性导轨相互作用，利用他们之间的电磁吸力，使列车悬浮至一定的高度。但由于电磁吸引力与气隙大小近似成平方反比的非线性关系——气隙减小会使电磁吸力增大，导致气隙进一步减小；而气隙增大则使电磁吸力减小，导致气隙进一步增大。因此，这种悬浮系统本质上是不稳定的，加上这种列车悬浮的高度约10mm，必须通过精确快速的反馈控制，才能保证列车可靠稳定地悬浮。德国的TR型磁悬浮列车就是电磁吸力型悬浮的典型代表。

超导推斥型磁悬浮列车是利用同性磁极之间相互排斥的原理来实现车辆悬浮的，其原理是在磁悬浮列车的车体上安装超导线圈或永磁，而在轨道上分布有按一定规则排列的8字形线圈，当列车以一定速度前进时，超导线圈产生的强磁场就在轨道的8字形线圈内产生感应电流，感应电流进而产生强大电磁场，在8字形下半环中形成推斥磁场——上半环中形成吸引磁场，使列车悬浮。这种磁悬浮列车的超导系统电磁力强大，可使列车悬浮100mm，但超导技术相当复杂，并需屏蔽发散的强磁场。

由于抵抗地球引力的根源在于感应电流的磁场与超导线圈的磁场相互排斥而产生排斥力，因而列车速度愈大这个排斥力就愈大，当速度超过一定值时，列车就脱离路轨表面而实现悬浮。因此，超导推斥型磁悬浮列车往往是高速磁悬浮列车，日本山梨线的MLU型车即为超导推斥型磁悬浮列车的代表。

磁悬浮列车为何败于高铁

上世纪90年代，新建高速铁路成为业界共识，但在技术产生了分歧，磁浮派认为磁悬浮列车代表着未来技术发展趋势，轮轨派认为新建高铁才是当务之急。在此背景下，两派各建一条铁路，一条是上海龙阳路至浦东机场的磁悬浮实验线，另一条是秦沈客运专线。

上海磁悬浮线路

上海磁悬浮实验线于2002年底通车，而秦沈客运专线于2003年初开始试运行，在“中华之星”270公里时速动车组夭折之后，磁悬浮列车和高铁并未分出高下。

2006年，京沪高速铁路与沪杭磁悬浮交通项目的项目建议书先后获批，京沪高铁顺利建成，而沪杭磁悬浮却不见踪影。这当中既有决策者在技术选择上趋于保守，也有高铁可以兼容现有的铁路网络的优势，还有磁悬浮在造价方面数倍于高铁的因素。

从事后诸葛亮的视角去看，选择高铁未必不是明智之举：

就造价而言，当年的京沪磁悬浮报价是4000亿人民币，而高铁报价约1300亿，虽然实际造价达2200亿，但比起磁悬浮4000亿人民币的报价而言（如果实际建造的话，造价可能会高于4000亿），依旧具有成本优势。

由于高铁可以兼容现有轨道网络，普通机车也能跑高铁的线路，而磁悬浮列车只能跑专线；一条高铁线路可以跑多列列车，而磁悬浮只能跑单列……在运营成本方面，高铁的成本要大幅低于磁悬浮列车，由于京沪磁悬浮仅仅存在图纸上，就只能以建成的上海磁悬浮实验线为例。上海磁悬浮实验线全程29.8公里，即使在票价高达数十元且次次满载，也很难收回运行成本，据估算，若要收回成本票价应该为240元左右。而从温州到上海，若乘高铁二等座，票价也不过226元。

当高速磁悬浮列车在制动时，磁悬浮列车的频率与人体频率相近，会引起人体的共振，而五脏六腑与列车共振显然不会是令人愉悦的感受。在舒适度方面，高铁虽然在很多情况下，未必优于磁悬浮列车，但不会出现因列车制动，引发人体共振的情况。

在知识产权方面受制于人也是关键因素。由于中国只在中低速磁悬浮列车技术上拥有自主知识产权，而引进的高速磁悬浮产权主要在德国，若选择磁悬浮列车，那中国上万公里的铁路都将受制于人，在建设、维护、运营等方面将被外商无限抽血。而高铁中国具有完全的知识产权，选择高铁不仅免于受制于人，还使南车、北车茁壮成长，将西门子、阿尔斯通、庞巴迪等昔日的老师逐一超越。

此外，磁悬浮列车车速定位比较尴尬——磁悬浮列车在车速上不比高铁快多少，但却比下一代轨道交通系统慢了五倍左右——中国正在研发的下一代真空运输系统理论时速达2900公里，甚至在理论上有提速到5000公里极限时速的潜力。据了解，该系统采用真空管道技术，而且在这两年进步很快。

长沙磁浮工程的意义

长沙磁悬浮线路

长沙磁浮工程全线长18.5公里，完成投资约35亿元，最高时速100公里，乘客从长沙高铁南站搭乘磁浮列车，只需约10分钟即可到达黄花机场。该工程最大的亮点是中国首条自主研发的磁悬浮线（向中车和中南大学致敬），使用中车株洲电力机车公司自主研发生产的中低速磁浮列车“追风者”。该款列车于2012年1月诞生，多项成果达到国际领先水平，中国也由此成为世界少数几个掌握中低速磁悬浮列车技术的国家之一。

相对于发挥类似于轻轨的实际作用，长沙磁浮工程更像是花小钱赚吆喝，顺带做磁悬浮技术储备和技术验证。另外，在实现列车能够悬浮之后，列车能高速行驶就必须依赖另一项技术——直线电机，而该技术也可以被用于航母电磁弹射。

虽然电磁弹射器的直线电机与磁悬浮列车用的直线电机有一定区别——磁悬浮列车的直线电机大多做匀速工作，而电磁弹射器却是加速度工作。电磁弹射器的感应动子比较短，而含有线圈的定子长；磁悬浮列车的直线电机带线圈定子短，而动子很长……但最基本的原理是相通的。

直线电机工作原理图

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。

日常所见的电动机都是旋转型的，它是由定子包围着圆筒形的转子，当通过三相交流电的时候，定子形成旋转磁场，旋转磁场会因感应在转子中流过电流，而转子产生的电流与定子磁场作用从而使转子产生旋转力矩。

直线电机

而直线电机可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。对应旋转电机定子的部分叫初级，对应转子的部分叫次级。在初级绕组中通多相交流电，便产生一个平移交变磁场称为行波磁场。在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。相对于适用于磁悬浮列车的直线电机，电磁弹射所使用的直线电机的技术难点是尽可能提高它的功率密度和能量效率，以及针对海洋环境的强悍适宜能力。

可以说，电磁弹射器和磁悬浮列车所使用的直线电机在技术原理上具有相似性，磁悬浮列车技术的发展与电磁弹射器的进步可以起到相辅相成的作用。因此，长沙磁浮工程除了验证磁悬浮列车技术之外，还能对电磁弹射器的发展有一定促进和借鉴作用。

wangwenjian

以下观点仅作参考，本人仅部分认同：

王梦恕院士：磁悬浮是一种“交通玩具”
2007年07月03日 人民网

磁悬浮列车不具备“安全、可靠、适用、经济”四项指标的严格要求，只能在特定的地区，作为一种“交通玩具”，起到技术展示的功能

自6月12日本报推出“沪杭磁悬浮该不该停建”的报道以来，引起社会各界的强烈反响。

近日,本报记者专访了北方交通大学――中国铁路工程总公司隧道中心主任王梦恕院士，就磁悬浮技术与城市交通结合的科学性做进一步探讨。

《国际金融报》：磁悬浮这种技术是否适合引入城市交通？

王梦恕：磁悬浮列车不具备“安全、可靠、适用、经济”四项指标的严格要求，又不能形成交通路网，更谈不上运输调配以方便乘客，我认为不适于引入城市交通。确切地说，只能在特定的地区，作为一种“交通玩具”，起到技术展示的功能。

《国际金融报》：磁悬浮列车的安全性如何？

王梦恕：在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止，要克服很大的惯性力，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动磨擦是很危险的。此外，磁悬浮列车又是高架的，发生事故时在5米高处救援很困难，没有轮子，拖出事故现场困难；若区间停电，其他车辆、吊机也很难靠近。我认为交通工具的安全性是第一位的。

《国际金融报》：德国是磁悬浮技术发达的国家，在交通运营中有过不安全的例证吗？

王梦恕：去年德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞，报道称车上共29人，当场死亡23人，实际死亡25人，4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。

《国际金融报》：我国目前科研人员掌握的磁悬浮技术情况如何？

王梦恕：到目前可以讲，磁悬浮列车轨道技术在中国，磁悬浮列车技术仍在德国，引进产品是引进不来技术的。我国的轮轨铁路技术有近百年的历史，形成了专门从事机车设计、科研创新的产业大军，拥有数十年设计、制造、运营、维修配套的四十多万人的产业链。磁悬浮技术掌握在少数专家、教授手中，是不具备应用条件的。

《国际金融报》：修建沪杭磁悬浮线路，需要哪些地面配套设施？

王梦恕：磁悬浮列车需要高架，高架梁的绕度必须小于1毫米，因此，高架桥跨一般要小于25米，桥墩基础要深30米以上。因此，在上海到杭州的地面上要形成一道200多公里的挡墙。此外，由于运行动力学的影响，轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮，占地多，对环境影响比较大。

《国际金融报》：您认为沪杭之间修建磁悬浮线路，是否适合？

王梦恕：我在今年全国“两会”期间，就沪杭磁悬浮项目写过意见，从辐射危害、从运营效益、从性价比等方面，坚决反对修建沪杭磁悬浮。

首先，磁悬浮列车的高感应磁场对人体磁场的干扰和影响是明显的，乘坐短距离（10分钟以内）是可以承受的，大于10分钟会产生不舒适感。

其次，磁悬浮线路形不成路网，凡是形不成路网的交通工具，点到点的交通工具是没有效益的。

此外，磁悬浮列车的性价比是很差的，投资大、运营成本高、乘客花钱多。

王梦恕，中国工程院院士、北方交通大学教授，中国铁路工程总公司隧道中心主任；北方交通大学土建学院隧道与地下工程研究所所长；铁道部隧道工程局副总工程师；第九、十届全国人大代表、全国政协委员。

王梦恕院士获国家科技进步特等奖1次，二等奖2次，三等奖1次。铁道部科技进步特等奖1次，二等奖5次。

    《国际金融报》 (2007-07-03 第08版)

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以下观点仅作参考，本人仅部分认同：

王梦恕院士：磁悬浮是一种“交通玩具”
2007年07月03日 人民网

磁悬浮列车不具备“安全、可靠、适用、经济”四项指标的严格要求，只能在特定的地区，作为一种“交通玩具”，起到技术展示的功能

自6月12日本报推出“沪杭磁悬浮该不该停建”的报道以来，引起社会各界的强烈反响。

近日,本报记者专访了北方交通大学――中国铁路工程总公司隧道中心主任王梦恕院士，就磁悬浮技术与城市交通结合的科学性做进一步探讨。

《国际金融报》：磁悬浮这种技术是否适合引入城市交通？

王梦恕：磁悬浮列车不具备“安全、可靠、适用、经济”四项指标的严格要求，又不能形成交通路网，更谈不上运输调配以方便乘客，我认为不适于引入城市交通。确切地说，只能在特定的地区，作为一种“交通玩具”，起到技术展示的功能。

《国际金融报》：磁悬浮列车的安全性如何？

王梦恕：在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止，要克服很大的惯性力，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动磨擦是很危险的。此外，磁悬浮列车又是高架的，发生事故时在5米高处救援很困难，没有轮子，拖出事故现场困难；若区间停电，其他车辆、吊机也很难靠近。我认为交通工具的安全性是第一位的。

《国际金融报》：德国是磁悬浮技术发达的国家，在交通运营中有过不安全的例证吗？

王梦恕：去年德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞，报道称车上共29人，当场死亡23人，实际死亡25人，4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。

《国际金融报》：我国目前科研人员掌握的磁悬浮技术情况如何？

王梦恕：到目前可以讲，磁悬浮列车轨道技术在中国，磁悬浮列车技术仍在德国，引进产品是引进不来技术的。我国的轮轨铁路技术有近百年的历史，形成了专门从事机车设计、科研创新的产业大军，拥有数十年设计、制造、运营、维修配套的四十多万人的产业链。磁悬浮技术掌握在少数专家、教授手中，是不具备应用条件的。

《国际金融报》：修建沪杭磁悬浮线路，需要哪些地面配套设施？

王梦恕：磁悬浮列车需要高架，高架梁的绕度必须小于1毫米，因此，高架桥跨一般要小于25米，桥墩基础要深30米以上。因此，在上海到杭州的地面上要形成一道200多公里的挡墙。此外，由于运行动力学的影响，轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮，占地多，对环境影响比较大。

《国际金融报》：您认为沪杭之间修建磁悬浮线路，是否适合？

王梦恕：我在今年全国“两会”期间，就沪杭磁悬浮项目写过意见，从辐射危害、从运营效益、从性价比等方面，坚决反对修建沪杭磁悬浮。

首先，磁悬浮列车的高感应磁场对人体磁场的干扰和影响是明显的，乘坐短距离（10分钟以内）是可以承受的，大于10分钟会产生不舒适感。

其次，磁悬浮线路形不成路网，凡是形不成路网的交通工具，点到点的交通工具是没有效益的。

此外，磁悬浮列车的性价比是很差的，投资大、运营成本高、乘客花钱多。

王梦恕，中国工程院院士、北方交通大学教授，中国铁路工程总公司隧道中心主任；北方交通大学土建学院隧道与地下工程研究所所长；铁道部隧道工程局副总工程师；第九、十届全国人大代表、全国政协委员。

王梦恕院士获国家科技进步特等奖1次，二等奖2次，三等奖1次。铁道部科技进步特等奖1次，二等奖5次。

    《国际金融报》 (2007-07-03 第08版)

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仅道岔这个环节，磁悬浮就没有优势