[讲座][高速机辆][概述]磁浮和高速轮轨比较与改进

asoya

轮轨和磁浮的讨论由来已久，这些年随着科技的迅速进步和社会经济的发展，两者的技术都有了较大进步，人们的出行选择更多，同时对最旅行时间的缩短有着更为强烈的期盼。各界也因为磁浮的暂时搁置，轮轨进一步提速，高速铁路建设，建设运营情况的一些问题开始出现在人们视线，逐渐对两者有了新的认识和更为冷静和理性的分析。技术先进，不见得市场讨好，市场常用的未必是技术最好，技术总是在不断发展。人们对新事物接受和理解需要时间，并不能简单的说两者好和不好。

         因此本帖不讨论该不该建的问题，而是从技术特征和一些建设成本上列些一些简要对比，部分材料内容来自德国轮轨派和磁浮派之间多年来争论中的观点和对比，因此多数数据材料是德国的ICE3和TR8比较，如今，该书已经翻译成了中文，可在书店买到。本文不是照抄原文，而是根据连同其他公开材料、论文、书籍的数据自行综合编写而成，跟原作差别较大，当然，其中的一些看法，不见得全面和周到，这些依据，来自各论文和网站官方资料个个人理解。为了尽可能全面，磁浮技术中常导和超导的一些情况都会出现。供各位关心地面高速轨道交通的朋友参考，不对的地方请斧正。

        德国磁浮目前是比较成熟的常导系统，日本的采用的是超导磁浮，目前也即将进入商用线阶段。但是两者都还存在一些不足，还没有进入中短途干线运输。虽然还有些看起来更好的技术方案，但到目前为止，只有这两者是最具备实力进入商业运行的。更深层次的技术难题，我们无法获知，因此限于材料，仅作常规的比较。


主要内容：

1. 最常见性能比较概括。
2. 驱动功率与加速度，最高速度
3. 线路阻力爬坡能力与转弯能力
4. 车辆结构，舒适度与运输能力及单位能耗
5. 界限、占地概况，与选线经济性
6. 轨道道岔结构和线路建设成本
7. 车辆采购和运营维护成本
8. 资源耗费噪音以及环保相关
9. 电磁悬浮和超导电动悬浮特点简要比较以及改进方向
10. 其他磁浮系统简介

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-25 14:13 编辑 ]

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1. 最常见性能比较概要

1.  功率配备 磁浮列车因地面轨道驱动，功率储备能够比传统列车大得多，当TR磁浮列车只有五节的时候，配备轨道驱动功率与列车自重比值最大达185kW/t。日本磁浮属于超导电动悬浮，且车更轻的多，功率配备与车重比值更高。

2.   加速能力 磁浮列车不受黏着限制，可用的加速能力远大于轮轨列车。出于旅客安全和舒适度考虑，一般磁浮列车设计最高加速度为4.5~5km/h/s，加速度能持续到很高速度甚至最高速度。而轮轨列车受轮轨黏着限制，随着速度提高，在黏着系数下降，空气阻力迅猛增加的共同作用下，高速下无论如何增加功率，也无法维持较高的加速能力。

     达到相同速度，磁浮的加速距离也能远小于轮轨。与加速过程相反，磁浮列车拥有强大的制动能力，亦可再生制动、电阻制动、加装涡流制动，并可像飞机一样的反推制动。

3.  最高速度  理论上可和飞机一样，但在稠密地面运行受到环境影响的限制，以及能耗经济性，磁浮目前最高速度虽然已超过600km/h，但实际最高运营仍可能在550上下。即使最高速度定为500，京沪这样典型距离，也能在两个小时多轻松到达。轮轨列车在最高速度的前进上，困难重重，尽管取得了574的成绩，但无法多次再现，商业运行速度与之相差太远。

4. 磁浮列车最大理论爬坡坡度为25%，一般设计最大坡度10%，目前高速轮轨线路设置最大为4%。且磁浮地面轨道驱动的特点，使得功率配备可以按照具体坡度条件设置，而轮轨必须按照最困难的条件考虑最大车载功率。

5. 磁浮因是环抱轨道，或者U型槽轨道，因此无轮轨方面的脱轨问题，轮轨高速前进路上最大阻碍之一也来自脱轨风险。另外，磁浮轨道这种结构抗风能力较强。

6. 磁浮可设置最大横坡为16°的曲线超高，一般可设12°，而轮轨一般最大为6.9°，特别困难地段设置为8°（老哈提供数据），过高的超高，列车存在倾翻的危险。因此在在同样速度高速运行下，磁浮拥有小得多的转弯半径。

7. 磁浮高速运行下，属于非接触行走，感应供电，因此无轮轨列车复杂弓网接触的受流问题。而限制轮轨列车经济速度提高的基本技术之一即为高速弓网关系。

8. 同样载客能力下，磁浮列车比轮轨列车轻很多，且目前仍有较大改进余地，这是因为磁浮为非点载荷的支撑结构，承重均匀的特点决定的，而轮轨列车因仅两组车轮架支持，对车体强度、变形要求较高。同时，这种均匀分布载荷的特点，对桥梁和路基冲击远较轮轨小。
  
     相反，轮轨列车减重努力相对困难，最轻的高速轮轨列车在日本，但比起同样在日本的磁浮列车体重，仍有很大差距，而且缩小该差距的可能性不是很大。

9. 磁浮列车无接触网系统，且轨道本身即为轨道梁结构，因此综合占地面积要小。在桥梁比重不高的轮轨线路，占地面积要比磁浮大得多。

10. 磁浮轨道无需像轮轨轨道那样考虑无缝线路的问题，且摆动式道岔，左右对称的结构，通过道岔时候远比轮轨列车平稳。道岔侧线通过，不仅有100时速的低速道岔，200时速的中速道岔，还有400时速的高速道岔。高速道岔也是严重阻碍轮轨列车提速的关键技术。

11. 磁浮非接触推进系统保证其抗雨雪能力较强，轨道湿滑不会对牵引力有影响，而轮轨列车遇此情况，黏着系数大大降低，对牵引制动、爬坡性能影响较大，甚至严重影响。

12. 磁浮因无弓网系统和车轮走行系统（恰好是噪音主要来源，其中350以上时弓网噪音贡献超过一半），四体包裹光滑，因此噪音得以大大降低，在TR8相比ICE3噪音大大降低的同时，日系磁浮由于超级的流线的头型设计，较高悬浮高度和U型轨道遮音的帮助，其噪音控制的更是优秀。TR8在430时速的测试噪音约为90dB，300运行的时候约78dB（25m处测量），而日本目前最新的磁浮试验列车，500运行的时候噪音仅81.5dB。轮轨列车在往350努力的时候，噪音控制已经十分艰难。

13. 能耗方面，常导磁浮系统高速下能耗较低，同样按照一样的旅客座位占来算，TR8的单位能耗较ICE3少30%，测试数据表明，TR8以430速度运行的时候，比ICE3在300时速运行时候单位能耗相近。（注，对此数据稍有异议，分析见后详述），采用超导排斥磁浮的列车因超导的涡流效应，致使能耗较大。

     另外，在德日两种磁浮系统中，低速下的能耗也都比轮轨大，对于常导磁浮，只有速度大于170的时候，其能耗才比轮轨为少，这是因为低速阶段，悬浮消耗的功率占的比重较大；而日本磁浮，100时速以下是由车轮支撑的，因此与轮轨类似，具体数据等待更新。

14. 运输能力 从技术上看，磁浮可以达到和轮轨列车一样的单列运输能力和发车间隔，但是，由于供电所距离和供电能力的经济性，目前磁浮列车TR8的最大编组设计为10节，运输能力大约是780~1180人（根据一等座配备数量而不同），日本磁浮现在的最大实验编组数据待查，但是最终目标是16节编组与既有轮轨尽可能接近，这样说是因为日本磁浮的车宽较新干线要窄。目前TR8的最小发车间隔是5min，这也是因为供电所设置的经济性限制。

15. 磁浮由于没有轮轨列车的车轮走行机构和弓网系统。速度越高，这两者需要维护的投入就要显著加大，机械走行、弓网系统的维护占列车维护成本较大，因此磁浮的维护成本比轮轨低不少，这还是在各自速度级别的比较。


待续

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-3-5 16:12 编辑 ]

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2. 驱动功率与加速度，最高速度

      在讨论加速性能的时候，经常会提到一个叫做比功率的值，本身是在特别喜欢强调加速性能的小汽车领域，即其配备的发动机功率与其自重的比值。现在，列车的加速性能也常常用到，即列车配备的总功率和其本身自重的比值，由于列车载客量较大，也常会提到空载比功率和满载定员的比功率。

       铁路专家研究表明，平道上要达到350km/h的运营，比功率至少要达到20kW/t。如果要提高到大约400时速，则其标准要提高50%，也就是不低于30kW/t。实际上为了具备良好加速性能，这个值仍需根据设计目标相应提高，一方面是要提高列车总功率，还要继续为减重努力，外观设计也要更符合空气动力学。

      磁浮列车是分区间供电，无论常导还是超导，都是车走到那里，电供到那里，区间的变电所拥有强大的供电能力，轨道上布置的驱动线圈空间和重量限制很少，能够提供很高的推力，大小取决于给线圈加的电流，因此很容易达到相当大的功率，磁浮可实现加速能力远大于轮轨列车。基于舒适度和安全考虑，一般磁浮列车设计的最大加速能力是4.5~5km/h/s，关键是磁浮能将加速度保持到很高的速度区间。在2003年底，日本磁浮创造581最高速度的时候，平均加速度高达5.3km/h/s，在不到2分钟的时间内，已达冲刺到最高速度，驶出距离将近9km。即使平常的体验乘客，也能感受到较强的推背感，2004年试验速度突破600km/h大关，而上海磁浮最高的速度记录是501.5km/h，且为商业运营的列车。根据目前现有技术，常导磁浮技术的速度上限为600km/h，而超导磁浮则可实现超过600的运行速度。

       最高速度并不是没有限制，稠密的空气中运行，最高速度受到噪音限制，当速度大于600的时候，列车相会速度即将达到音速，继续提高突破音障，对于乘客和环境，都是难以接受的。因此使用的最高速度上限目前来看是600km/h，一般来说550已经足够。目前各方新闻正式报道，日本终于开始正式修建中央磁浮线，设计速度为500km/h，最高速速度可达580km/h，大约在2025年建成。有学者提出的真空管道磁浮技术，能够排除巨大空气阻力，实现超越两倍音速的地面飞行，但是由于经济性太差，目前暂不予讨论。

      上海磁浮，设定的加速度大概是0.6m/s/s，相当于2.16km/h/s。这个加速值设置实际是偏低的，实际乘坐几乎没有感觉到速度在增加，业界认为这是为了最大限度的舒适和节电。加速到300km的时间大约是2分钟，距离大约是5km，到最高速度431的加速距离大约是13km。根据有关资料，TR8列车在0~300km/h的时候设计加速度恒定为0.9m/s2（即3.24km/h/s），300~500km/h的加速度缓慢下降，当速度到500km/h时，计算全程平均加速度为0.66m/s2（即2.376km/h/s）。技术上继续提高加速度是没有任何问题的，只是限于舒适度和变电所线路建设成本和节电，才这样设置。

       从日本新干线的一些列车的启动加速度来看，初期阶段有些都比上海磁浮加速度要明显大，说明商业运行中，良好的座椅设置，适当的调整，列车加速度提高到3~4km/h/s应该是没有问题的，而且停站数目越多，越需要这方面的考虑。

      尽管加速度设置相同，磁浮列车具备将加速度保持到最高速度的能力，而轮轨列车在开始一段时间具备较高恒定加速度之外，一般不到100，其加速度就呈近似反比例曲线下降。轮轨列车依靠轮对黏着力驱动列车，最大静止启动加速度为黏着系数与重力加速度的乘积，以最大黏着利用计算，理论上可达将近13km/h/s，甚至超过了一般飞机的加速能力，但实际到目前为止还没有这样的列车。随着速度提高，黏着系数下降，且列车阻力迅速增加，使其最大加速能力降低较快，而且从功率配备的经济上，也进一步限制了加速能力。列车功率配备也会受到轴重、空间限制的影响，过大的功率会使变压器，电机等相关环节的重量明显增加，这对控制轴重是相当不利的。

       相应的，不管德日磁浮，最高速度超过500的试验，仅需30km试验线路即有较大富裕，而对于轮轨列车即使突破400时速，30km也是难以想象的。

       值得注意的是，轮轨列车最高速度记录是法国V150试验列车创下的574km/h，持续加速大约花费了14分钟，行驶了70km多，这比磁浮花的时间和距离都长得多，虽然速度逼近磁浮的速度记录，但是是做了较大的改装，其花费的代价是相当可观的。列车也不能经常以此速度运行，实际的商业运行目前最高是330km/h，目前拥有高速轮轨技术的国家，都在实现360km/h的稳定运行而努力，与此形成的对比是，上海磁浮每天都在跑431的最高速度的商业运行，日本磁浮试验线，也在每天以500km/h的速度进行载人耐久性试验。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-3-3 13:21 编辑 ]

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3. 线路阻力爬坡能力与转弯能力

列车制动

      这里先补充一下关于列车制动。磁浮列车和轮轨列车相比，只是没有了车轮支撑，制动方式仍有共同之处，列车可使用电阻制动、涡流制动、再生制动以及机械制动，另外磁浮可反推制动，这个在轮轨列车中也有加馈电阻制动，情况有些类似，但在全程制动中比例较小，主要补偿电阻制动的不足，磁浮列车的反推制动和飞机类似，把驱动的电磁力反向，以实现较大的制动能力。需要说明的是，目前磁浮列车再生制动回送电流用的比较少，主要是因为试验线目前一般只有一列列车，再生产生的能量同一供电区间没有另外列车使用，商业化运营后是可用上的，目前常导系统的供电区间，双线上最多有4列车，超导的暂时没有数据。专家指出，只要民用电网能够接受，也可反馈至民用电网。

       机械制动方面，主要是通过摩擦材料之间的摩擦力实现制动，对于高速列车来说，以非机械的电气制动为主，使动能转换为电能之后，以电阻、涡流转化成热能消耗掉，或者反馈电网的方式再生，当速度较低的时候才会使用机械制动，以减少闸瓦磨损。当发生紧急情况，几种制动方式同时作用，而机械制动的作用此时显得尤为重要。轮轨列车一般由闸片抱紧轮轴实现，分踏面制动、轮盘制动、轴盘制动等，高速列车基本不使用踏面制动。

       磁浮列车也必须配备机械制动装置，正常情况下，由电制动（包括电阻、涡流、再生等）完成主要的速度降低，正常情况下磁浮不需要机械制动即可准确停稳，再落到轨道上，重复停车精度可达厘米级。当发生轨道断电的情况下，列车已可通过车载电源，将速度降至10km/h之后，缓慢落下轨道，由车底的滑橇支撑停下。当发生特别紧急状况，需要更加急速制动时，环抱轨道的磁浮架子导向部分会抱紧轨道，刹车片接触侧面导轨进行紧急制动，不会磨耗导向磁铁，最坏的情况磁浮架子上的冗余全部失效且断电，则列车会落下，靠滑撬制动停止。

        超导磁浮和常导推进方式类似，制动方式也类似，正常情况下制动，均使用电制动，即再生制动和电阻制动，当速度降低到100时候会落下，由车轮提供支持，此后即也可同时使用车轮制动，方法跟汽车刹车基本一样，但一般不会优先使用，只在快要停车的时候使用。对于紧急制动的场合，超导磁浮列车还设置了滑撬制动，不纯依赖车轮制动，因为车轮是很小的橡胶车轮，能够提高的制动力有限，且摩擦消耗也大，由于车轮是像飞机那样收起的，亦有万一情况发生，则需备用方案。紧急情况下，电制动失灵，列车会直接落下，与车轮一起实现机械制动，由于滑撬本身即为制动材料，十分长大，与地面轨道接触面积大，滑撬散热条件好，能够迅速停车。

        磁浮列车速度太高，为了提高制动能力，早期的磁浮试验车曾经安装了风板制动装置，当列车制动的时候，风板翻起，能够大大增加空气阻力，这个在飞机上基本是必备装置。日本的最新猫耳新干线，也装有类似装置，被形容为竖起的“猫耳朵”，只是这个出现的年代比磁浮试验车晚得多，目前日本最新磁浮列车新MXL01列车仍然保留了风板制动装置。研究表明，高速阶段下，主要的阻力来自空气阻力，同样，列车在减速的时候，空气阻力消耗的能量比重也十分可观，高速阶段大于400减速不用特别制动速度就能较快降低。

       较好的加速能力和制动能力，能够明显缩短停站附加时间。

线路阻力

      磁悬浮是浮在轨道上的，那么当它运行的时候，是不是真的除了空气阻力就没有其他阻力了呢？也许我们通过磁铁互相排斥的实验发现，两块磁铁互相排斥的状态下移动，也几乎没有阻力，浮起的陀螺可悬浮在磁盘上，旋转很长很长时间。但是磁浮列车浮起，靠的不是永久磁铁而是电磁铁，因此仍有一定的磁化阻力和悬浮感应阻力，并随着速度变化而变化。

      轮轨列车和磁浮相比，阻力方面的差别主要是和轮轨相关的阻力，轮轨的车轮滚动阻力，轴承阻力，弯道阻力和道岔阻力，但是磁浮也因电磁悬浮，存在着磁化阻力和悬浮感应阻力，其他方面的如加速度阻力、空气阻力、坡道阻力、隧道阻力等都是存在的。

      轮轨列车机械阻力是速度密切相关的，在速度较低的情况下，滚动摩擦带来的基本阻力是比较小的，但是随着速度提高，基本阻力的提高速度也比较快；常导磁浮无论速度高低，都必须悬浮起来，且需要导向，这些和列车总重相关。悬浮和导向磁铁需要保证列车和轨道保持准确的间隙，此时会产生磁化阻力，该阻力随着速度提高而上升。其中导向磁铁占主要部分。

       列车保持浮起，需要耗电，列车上还需要照明、空调等耗电设备，这些电能是由非接触感应供电获得的，因此将会产生一定电磁感应阻力，当速度较低的时候，直线发电机不能正常工作，发电量不足以为列车使用，因此在速度低于20，直到到70的区间的时候，实际上是使用受电靴为列车供电的，此时电能从轨道通过电靴到达列车。当速度增加到20，直线发电机开始工作，当速度达到70的时候，能够为车载提供所有的动力能量，速度超过100的时候，受电靴收起，由直线发电机供电。当速度提高时，悬浮和导向所消耗功率基本不会增加多少，而产生的阻力是下降的。而在速度较低的区间，磁浮的总阻力是明显大于轮轨列车的。

       计算和试验表明，因随着速度提高轮轨列车的机械阻力是不断增加的，而磁浮的磁感应相关的阻力是下降的。TR8和ICE3在速度为175左右的时候，是阻力分界点，大于20小于175的时候，磁浮列车阻力大于轮轨列车，175以上的时候，磁浮列车总阻力小于轮轨——尽管总阻力都在上升。计算和测试表明，8节编组ICE3在300时速的总阻力，甚至要高于5节磁浮列车在500时候的总阻力。而两者的载客人数是基本一样的。由于低速阶段时间有限，总的来说对磁浮列车影响不太大。

      后续的磁浮列车将采用感应供电技术，可彻底取消受电靴，以减少其带来的维护工作量以及附加噪音。

爬坡能力

      以上的计算和分析实际上是只限于平直线路的，弯道阻力和道岔阻力虽然有影响，但是对于总阻力是有限的，对列车影响更大的是坡度阻力，在坡道上，列车会沿着坡度方向产生重力分量，该分量随着坡度增加迅速增加，受轮轨黏着系数影响，轮轨列车的爬坡能力是有限的，比起小汽车来说，差距已经很大。而磁浮的推进是不依靠黏着力的，因此理论上，电梯这样的垂直运动，也可有直线电机推动——尽管实际上还没有这样做。

      根据实用化要求，磁浮列车理论最高爬坡能力可达250‰，实际规划商用列车线路最大设计坡度可达100‰，而高速轮轨列车线路目前商用使用的最大坡度为40‰，如果遇到恶劣天气，雨雪冰雾，包括轨道油渍，则会对列车黏着力产生较大影响，不仅爬坡困难，面临着车轮打滑的风险，而且下坡的时候，也存在制动能力不足的威胁。山梨试验线，最大坡度达4°，坡度值大约是70‰，在这样陡的坡度上，而且还是在隧道里，速度仍能保持在500持续运行。

      地面轨道驱动的一个优势是列车本身不需要配备较大驱动装置，可根据线路坡度情况设置驱动线圈功率，也就是说，当坡道需要维持和平道相差不大的运行速度的时候，功率需要大幅度增加，只需要在该坡道区间，增加线圈容量即可。而轮轨列车，却需要大大增加车载驱动设备的功率，以保持爬坡时候速度不至于掉速太多，当在平道运行不需要这么大功率时，也必须按照最困难的条件设计列车功率。这就意味着一般路段仍需巨大的功率储备是很浪费的。传统机辆模式为解决该问题，只是在困难路段增加补机，以减少全程配备功率过大的浪费。


注意，图片的列车是ICE1简化版，实际是指ICE3

      较强的爬坡能力是节省建设资金的重要途径，也给选线带来了方便，在我国中西部线路中，新线标准较高，坡度普遍较大；由于动力分散列车较传统机辆有更大的爬坡能力，高速客专线路的坡度可以比客货混行线路有大得多的坡度，以节省巨大投资。磁浮由于具备更大的爬坡能力，在线路建设中可节约可观桥梁隧道工程量，能抵消不少磁浮本身线路造价较高的费用。

      磁浮列车在有雨雪的情况下，仍不会受到像轮轨列车那样黏着可靠性降低的影响。一般的雨雪不会影响磁浮列车的运行。

下图是磁浮列车在大雪后的试验线上运行。


转弯能力

      列车在一定速度下通过的曲线半径，能决定选线的难易度以及工程造价。同样的速度下，曲线设置较小，能明显节约工程造价。磁浮列车由于是环抱轨道或者U型轨道，因此可以有较大的横坡角度设计，最大横坡达12°，困难地段可达16°。轮轨列车则要考虑过大倾角下的侧翻问题，因此在传统的高速铁路建设中，最大的设计值一般是6.9°，通过计算，还可以设置到7.7°，速度为300的时候，此时对于半径为2974m，日本铁路由于地质条件较差，也有用到8°的。由于轮轨列车的坡度设计是和列车速度相关的，不同列车通过速度对内外钢轨的作用力和磨损是不同的。选用较大的横坡超高，利于节省费用，尽管该段的维护量较大，但曲线长度大大减小，过大的半径的调整维护也是不方便的。过大的坡度设置，会限制轮轨列车能通过的经济速度范围，而对于磁浮列车来说因无磨损不存在该问题。

      当列车恰好停在超高曲线的时候也是有可能的，这会引起乘客的不适，对于摆有东西的餐车，也存在着问题，不过实际上对于高速线路的轮轨也好磁浮也好，经常停在超高很大的曲线上的可能性是非常小的，而磁浮一般每隔3~8km设有简易停车点，预先设计的这些点都不会放在过高的曲线上，列车即使在紧急状况下需要停车的时候，会利用惯性滑行到停车点，即使极端情况下偶然曲线停车，对整体运营的舒适度影响不大。埃姆斯蓝试验线的曲线半径只有1000~3000的半径，最大坡度为12°。

      以下是轮轨和磁浮的最小半径比较。
速度                        TR                                 ICE3
km/h            最小      350m                            150m
200                         705                               1400
300                         1590                             3200
400                         2625
500                         4415

注：U型轨道的由于驱动元件在车体侧面，能够自由移动的范围有限，因此最小转弯半径更大一些。

      可见同样的速度等级下，磁浮拥有小得多的转弯半径，这对选线和降低线路造价是及其有利的。

TR08在试验线上的倾斜情况：

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-3-5 16:05 编辑 ]

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4. 车辆结构，舒适度与运输能力及单位能耗

车辆结构
      从结构上看，磁浮列车本质还是地面轨道交通工具，只是轨道变成了工字梁或者U型轨道，车体运行不再依靠车轮，而是靠磁浮力悬在轨道上贴近地面“飞行”。让庞大的车体浮起来，还要满载乘客，可想而知需要多大的磁力。因此，磁浮列车的目标是尽可能的减轻车子自重，减少悬浮能耗。由于磁铁的平面性，对轨道的平均作用力（压强）要比轮轨小得多，同时，车体不再仅有两组转向架支撑，而是有若干组电磁铁平面均匀支撑，因此车体用于承重变形的结构可以适当简化。

       常导磁浮有四组磁浮转向架组成，每个架子上有4组磁铁模块，4个空气弹簧，全车置于16个空气弹簧之上。系统采取冗余设计，当架子有个别测量元件或者磁铁失效的时候，仍能正常运行，失效一半的时候，将会运行到预定位置，处理问题。如果全部失效则会落下，靠滑撬支持，并紧急制动；HSST常导吸引式磁浮系统多用于低速城市轨道交通设计，磁浮架子上还有备用的轮对，可提供一定的支撑。而超导磁浮，本身就有轮子，类似于飞机，当速度超过100之后，支撑与导向轮，会跟飞机那样收起来（侧向翻起）。

       所有的车体都是必须浮起和带有驱动功能的，磁浮列车是全动力车，各自能单独负责悬浮和驱动，因此磁浮列车的中间车厢是可以任意增减的，至少要头尾两节，目前最多可支持总共10节车厢，如果需要更多车厢，通过修改系统设计，理论上也没有什么限制。车厢宽度为3.7m，比一般3.1m的车体要宽0.6m，即使比动车组一般的3.3车体也宽0.4m，因此磁浮列车有更大的载客能力，二等座车一排拥有6个座位，座位宽度能保持和轮轨列车二等座车一样宽窄，一等坐车一排四座，则比轮轨的一等坐车明显宽敞。所以理论上同样车长的载客量，磁浮可比一般轮轨多出20%的载客能力，也就是说，当一样长的车厢，轮轨定员是100人的时候，磁浮可容纳120人。

      

运输能力

      来到中国的ICE3升级版根据要求加宽了车体，因此单列车增加了100多个座位，使得定员大约是600人左右。如果以此标准再比较的话，单位能耗的差别就不再是三分之一如此巨大。同样的载客量就不再是5节，而是六节磁浮车体。当然，这个不是原文讨论重点，这是因为在进入中国之前，欧洲的高速列车基本上没有一排5座的列车。对于中国实际情况来说，首先需要的是较大的运输能力来分摊成本，因此一排六座的磁浮列车是十分合适国情的。对于一等座座车有要求的乘客，可在头车设置一定数量的一等座，这中设置可参考飞机的头等舱座位设置办法。

       当然，一节车的定员增加，无疑会在空间分摊方面降低舒适度，尽管实际上每位旅客所占有的座位前后左右面积并没有减少。但是定员增加但这对增加运力，减少每位乘客的支出仍然是非常值得的。以此计算，一列10节编组的列车最高可运输将近1200人。上海磁浮由于是为机场快线设计，旅客通常会有大件行李，空间要求较大，因此二等座车设计座位只有110人。当然，中间车仅长24.6，比一般轮轨列车要短1~2m，也影响了定员。

       需要说明的是，日本的磁浮列车由于是U型结构，车体大约是2.8m，因此一排只安排4个座位，和轮轨比起单位能耗的时候就会吃亏，况且本身能耗就相对较高。但是磁浮列车是可以比较轻的，日本磁浮使用超导，是空心线圈，没有沉重的铁芯，因此质量较轻，头车长达28m，车重27吨，中间车21.6m，但车重仅18吨，这让轮轨列车最低水平轴重9吨多总重近40吨感觉到差距十分巨大——尽管还可以刨除长宽的影响，何况绝大部分的轮轨列车单节总重是大于40吨的。

      对于TR系列列车，由于车体较宽，使用常导磁铁需要铁心的缘故，车重较超导悬浮的要沉，尽管如此，TR07磁浮列车中间车单节车重为37吨，载客100人，不过到了TR8，列车在外形尺寸几乎没有大的改动的情况下，车重大幅度增加到每车约49.5吨，原文没有具体介绍增加了哪些重量，据说用于长途的车在设计上会有其他设备添加的考虑，就会重一些。这样以来，虽然跟欧系轮轨列车仍有优势，但是和日系轻量化很好的动车相比却没什么优势，不过好在载客定员可以设计的更大些。TR8列车设计最高速度为550km/h，后续TR9列车，可能会延续此标准，在能耗车重方面会有进一步改善。目前各国高速轮轨列车正在往360km的速度努力，由于高速下需要的稳定性和较大的功率提升，轮轨列车减重面临较大的困难。

单位能耗

       欧洲列车普遍以宽敞和舒适度为高速列车设计原则，因此很多高速列车每名乘客平均空间较大，计算表明，五节磁浮列车的载客量已经比ICE3八节车的载客量稍多，传统的单位能耗比较是以载客量为计算基础的。

       按照同样的载客数计算，磁浮在300速度运行的时候，单位旅客能耗比ICE3少近三分之一，或者，磁浮以400速度行驶，单位旅客能耗和ICE3行驶在300时速相近，这是基于每座位能耗计算的，因为磁浮载客量较大，只需要5节车厢就比ICE3全列的人数为多，这样ICE3在能耗上就吃亏了。因此轮轨派认为应该按照列车能够提供的有效面积来计算能耗，这样相对公平。具体的做法是排除过道和其他公共使用面积，计算乘客占有面积，计算表明，以面积相关的标准计算，磁浮的单位面积能耗，在420时速的时候和轮轨的350是接近的，此时单位能耗差距是减少的。

       根据面积相关的计算方法，时速为200的时候，ICE3和磁浮的单位能耗是相等的，小于200的时候，轮轨能耗较磁浮低，而大于200的时候，两者差距越来越大，由于轮轨可期待的商业运营速度为350左右，根据特性曲线，如果速度继续上升，轮轨的能耗上升的将更加迅速，两者差距更大。
     
       目前仍在为减少能耗提高控制性能而努力，悬浮能耗尽管在高速下占整个能耗比重很小，但也达到了1.7kW/t。由于永磁体的飞速发展，尤其是NdFeB的出现，使用超强的永磁体补偿悬浮磁力，甚至代替铁心，能大大减少悬浮能耗，或者能够增加磁浮间隙，降低线路造价。采用NdFeB永磁体之后，悬浮能耗能降低到现有的十分之一，也就是0.17kW/t，或者，同样能耗下，可使悬浮间隙扩大到20mm，这样以来可以减少轨道精度的要求，从而降低成本，不过到目前为止仍在理论研究中，并没有制造出相关的磁浮架。

       总之，磁浮在高速运行的时候，能耗是比较低的，低于200运行时候，能耗相对较大，如果作为城市轻轨的方式运行，无论超导和常导的这两种在能耗上是不划算的，而且超导属于电动悬浮，100以内不能浮起依靠车轮，因此另外有一种HSST短定子常导吸引技术，目前日本在继续研究，优点是造价很低，但是速度上很快就到了实用的尽头，我国的中低速磁浮研究方案以及国外多数中低速磁浮与此原理上也较相似。在日本名古屋世博会的时候，该车曾展出。最高速度有130km/h，加速制动能力为3.5km/h/s，最大4.5km/h/s，最小转弯半径50m，中间车长13.3m，全列车站席定员148人，坐席112人，中间单节车厢自重仅15吨。

       超导磁浮的悬浮高度高，超导的涡流效应能耗较大，最近查到的资料如下：关于实用化后线路的供电计算表明，定员1000名乘客，列车长度300m，以500km/h速度运行的时候，运行区间均为250km的时候，每人每千米能耗为90W.h（即百公里9度电），该值是新干线车辆以200时速运行能耗的3倍，是羽田——伊丹大型旅客飞机能耗的一半左右，但文中没有指出是哪一种新干线车辆，计算的电耗也是理论上的，尽管并不知道其计算标准，但可以简单的类比一下。

       简化的计算表明（即不考虑照明、暖气、空调等这些共性的能耗），磁浮速度单位能耗大约是6.4度每人百公里（速度500），ICE3是5.9度每人百公里（速度350），考虑到我国京津高铁的运行数据，每人百公里为7.5度，由于京津线很短，加速的历程增加了大量电耗，我们认为匀速运行的情况下能耗降至6度左右也是有可能的（考虑了车厢用电），CRH3阻力和总重都要大于ICE3，但装的人也多。因此，根据类比，常导磁浮以500时速运行，能耗7度多，也是可能或者可信的，就简单计算讲，超导磁浮单位能耗要高出常导。但是必须指出的是，超导车厢载客量较常导的要小，即使车厢很轻抛去车重折算，算平均值的时候处于不利情况。最新的列车车头太长，首尾车厢几乎装不了什么旅客，如果按这样的车头计算单位能耗，影响会更为明显。总的来说高出不太多，相比轮轨优势仍有优势。因为轮轨列车耗电数据只是300多时速，时速到380的时候，电耗将会超过10度。当然，只有超导磁浮最后投入商业运行，才能得到更为实际的能耗数据，而且实际运行能耗还跟路途中的坡道和隧道有关系。

       日本近期宣布正式建立中央磁浮线，并且准备将磁浮线路进一步推广应用，我们有理由相信，新干线技术及其发达的日本，几十年如一日研究磁浮列车，如今到了收获季节。尽管造价较高，但是磁浮带来的其他性能和快捷是轮轨基本很难或者无法实现的。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-3-3 13:41 编辑 ]

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5. 界限、占地概况，与选线经济性

界限、占地概况
      
       界限总是伴随着占地问题出现，由于磁浮取消了架空线接触网，以及其独有的轨道梁结构，以使得其综合占地面积较传统轮轨为小。在界限方面，主要考虑的还是车辆本身的尺寸以及其动态界限，另有的是净空界限，仅就这两点来说，轮轨和磁浮是相似的，轮轨主要多了受电弓的上空界限。由于速度级别的不同，净宽值仍有区别。

       上百年的铁路修筑经验告诉我们，桥梁的成本总是比平地和沟堑、路堤高得多，否则，现在的线路应该全部是高架起来的桥，一般的铁路总是优先走在平地，路基本身的结构并不是仅有轨枕和铺的道砟范围那样宽，在我们看得见的轨道下方，还存在了不同作用的填层，而高于土地平面的路堤，会随着高度提升，使占地面积显著增加。高到一定程度，就会以桥梁连接。征用土地不仅使地区面积分割，有些地方动迁费用也较高，因此，桥梁造价虽然高，但不少高铁线路选择了桥梁线路。

        随着速度的提高，对界限的要求也在提高，包括线间距、接触网支柱距离线路中心距离，都明显较普通铁路加大。对于磁浮来说，除了线间距一样需要加大之外，却没有接触网安装要求的侧面、上方高度的界限要求。只有当轮轨也采用桥梁结构的时候，差距才不再那样过于明显。可以看到，常导磁浮的车身宽达3.7m，轨道梁的宽度为2.8m，复线占用面积也就是5.6m，当然，复线中间虽然有空隙，但也不能再被利用。即使如此，综合车身的宽度及边界，一般不超过10m宽，即使在两侧加了防噪的墙板，最宽也不过为11.4（500km/h行驶，如果是400，则为10.5m），在空旷的地方上空和侧面没有障碍的时候，绝对占地和界限要求能明显降低。而高速轮轨，即使是节省面积的复线一体的桥梁，宽度也有13m之宽。在轨道上空有建筑物如桥梁的时候，因架空线的缘故，轮轨至少要比磁浮高出1m。

       典型的轮轨系统复线两接触网支柱中心距长度，一般有12m多，加之地面两侧还需要有维修通道，包括防止行人进入的防护围栏，宽度要比桥梁要增加不少，至少为16m宽，地面轨道部分，轮轨至少比磁浮占地面积多出40%，另外，除了广袤的平原，经过丘陵地带和山区，总是会有路堑，路堤出现，这些地方会使占地面积较纯粹的平地或者桥梁，显著提高，因为这些地方，不仅占用了路基周围本身，而且护坡的延伸，排水设施等，都要大量占地，这个比值倍数更为显著。

       由于磁浮轨道梁的特殊性，轨道梁总是架在底座上的，每根梁的长度系列跟常规的轮轨列车差不多，主要系列有31、24.8、18.6、12.4、6.2m等等，线路越低置、小间距的轨道梁要短，小，轻，但可节省费用。可以把所有的轨道看作是桥梁，因为即使放在地面，轨道一般也离地面有那么一些距离，猫猫狗狗的自由穿梭不是问题，当然，也可以完全将轨道全部置于地面固定。轨道梁架在支座上的优势在于能够方便精确的调整。虽然很多专家认为，只要使用标准梁以内的规格，高度不超过20m的，并不算桥梁，不过轨道梁仍具备桥梁特征。

占地面积比较数据

高速轮轨                                        高速磁浮                                   占地倍数
地面轨道   无路堤路堑                     低置轨道 约11.4m2/m                 1.4倍
约16m2/m
路堤/路堑高5m的时候                      中高架轨道 2m2/m                         17倍
约35m2/m
桥梁 20m2/m                                 桥梁        15m2/m                       1.3倍
考虑增加50%面积用于生态补偿       倍率仍一样。

      整条线路的综合占地要看路段采用路基形式的比例，以德国典型的丘陵地带修筑铁路，高速轮轨综合占地面积平均约37.15m2/m，而磁浮仅为8.24m2/4。轮轨为磁浮的4.5倍。当然，这个比值是中间非人口密集区以及周边地区，因为到了人口密集区，采用桥梁或者地下隧道，两者的比例差不多，这样的地方，综合占地就会降到1.5~2.0倍。

       隧道，并不是说磁浮没有了架空线，就可以明显减小隧道截面面积，这是因为，磁浮通过的速度比轮轨高出很多，只有速度等级相同的情况下，磁浮才能体现出其优势。随着速度提高，由于空气动力学原因，隧道的截面积都不可避免的增加。当速度同为250km/h通过隧道时候，轮轨用于掘进机的圆盘切割片直径要求为10m，而磁浮只需要9m。如果磁浮需要以400时速通过，则截面积显然要大大提高，需要直径为13.5m。从达到运营速度的角度来说，磁浮需要隧道截面要大，因为速度提高影响更大。

       不过，由于隧道一般总是在山区和丘陵地带出现，由于磁浮的爬坡能力好，转弯能力强，以同样的设计速度下选线，磁浮需要的隧道长度远远小于轮轨，在穿越中等高度山脉（以海德瑙只被波西米亚地区的洛沃西采直接的一段埃尔茨山脉为例）如果以300km/h的速度运营，磁浮不需要隧道即可穿越，而轮轨需要修建9385m的隧道。如果要求磁浮按照设计速度400运行的时候，因两者所需转弯半径相近，磁浮此时大约需要3690m的隧道，因为磁浮还有较强的爬坡能力在起作用。

       日本最近要开工的中央线，有个穿越阿尔卑斯山的直线方案，其隧道设计长度，要远远小于轮轨技术，补偿了大量的线路造价。对于常规的轮轨技术，也可以发现，使用爬坡能力强的动力分散车组，可大大节省线路建设费用。有些山区的选线，采用最大坡度的不同，也会导致总投资的巨大差异。因为隧道和桥梁的费用总是相对处于地面的路基高出很多。因此在选线方面磁浮有着较大的自由度，可以补偿较高的线路投资的一部分。 在平原地带，如果使用地面路基，则会占用大量土地，并分割生态和地域，如果大部分采用桥梁，则造价则会猛增到跟磁浮相差不是太大。

      磁浮列车因为拥有较小的转弯半径和很强的爬坡能力，在选线方面自由度大得多。有些地段，能够贴近很多高速公路建设来降低大量的环境成本，在一些非平原平缓地势地带，条件困难的地方更能显示出磁浮选线的优越性。

从上海磁浮线和旁边的公路直观的对比占地情况。占地至多是两三个车道的样子。



[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-24 19:02 编辑 ]

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6. 轨道道岔结构和线路建设成本

目前TR8常导吸引式轨道结构为工字头的轨道梁，日本超导磁浮是U型槽轨道。由于它们结构不同于传统铁轨，磁浮轨道和汽车使用道路不会平交。这里主要以TR轨道介绍为主，磁浮轨道主要以轨道梁为主。

          轨道分支撑件和功能件两部分组成，因为常导磁浮是环抱轨道的，轨道两侧是导向，直线驱动部分长定子线圈就安装在工字头的两侧的下方，这部分使用钢材制成，起到吸引悬浮、导向和驱动作用，为功能件。中间的主要部分是混凝土制成，主要是承重，为支撑件。目前轨道梁技术，中国已经能够自己制造，并且拥有多项专利技术。磁浮轨道上表面宽度为2.8m，梁高跟跨度有关，跨度越小，梁的截面越小。虽然磁浮的载荷情况较轮轨的要好，但由于常导磁浮间隙只有10mm，因此对桥梁的平整度要求很高，对刚度有严格规定，因此造价较高。

       从施工方面看，高速的无渣轨道和大的桥梁用料、工时不会比磁浮更少和简单，关键是磁浮的轨道梁均能够在工厂预制，现场工作主要是桥墩支座和之后调整工作以及电气连接部分。而高速轮轨除了预制桥梁外，还有架桥完毕后的无渣轨道铺设，接触网的架设和调整。对于地面线路，预先处理路基也是需要花费较长时间，然后才是现场浇制无渣轨道。排除技术含量的因素，两者如果都采用高价桥梁的线路，施工建设费用不会相差多少。

       由于列车是环抱在轨道之上（超导是U型槽里），这样的轨道结构避免了轮轨列车运行中的脱轨问题，另外这样的结构在高速转弯的横坡设计也有较大优势，抗风能力也较强，日本早期的磁浮列车也有采用跨座的，实验表明，即使在风力大到飞机停飞的大风情况下，磁浮列车仍能正常运行。

磁浮轨道：




       所有有轨交通系统，都必须设有道岔，对于传统轮轨线路来说，道岔更是为人熟悉，道岔在铁路建设中，能占到轨道上部设备总投资的20%以上，此外，道岔的维护费用相比一般的正线要高得多，对于线路来说道岔是相对薄弱的环节，随着速度提高，精度等各方面，使得大号尺寸道岔的采购成本、建设和维护费用上升很快。

      磁浮轨道道岔结构和轮轨是不同的，和所有跨座交通那样，变换路线，需要使用可弯曲式的摆动道岔，可动部分由弹性很好钢材料制成，由于轨道较宽，道岔不仅看起来很长很大，底下同时动作的执行机构，都会让人惊讶，磁浮道岔肯定比轮轨道岔成本要高很多。

        高速交通的目标是尽可能减少道岔，因为道岔增多总是带来舒适度和运营维护方面的问题，我们可以看到采用了无渣轨道的高铁系统，咽喉道岔是明显少于普通铁路的。对于磁浮来说，道岔是摆动的，只有直线、左开、右开这么几种。按照侧线通过速度，磁浮道岔分低速100km/h道岔、中高速200km/h、高速400km/h道岔。对于直线位置，道岔的左右情况是完全对称的，而轮轨的道岔区轨道两侧支撑的情况却出现结构刚度差异，这使得列车通过道岔总会产生情况不等的横摇晃动，降低了舒适度，增加了脱轨风险，对于U型槽轨道，一样具备对称的特点，磁浮通过道岔平稳度情况要好得多。

       埃姆斯蓝试验线，并不是环形试验线，而是纺锤性的，两头是环线，中间是共用的轨道，这样，每次在两头环线转一圈，都必须切换道岔才能继续运行。这样设置的目的，也可考验道岔的可靠性。轮轨道岔切换仅需几秒时间即可完成，纯机械动作仅两秒左右。而庞大的磁浮道岔和跨座交通的道岔一样，弯曲轨需要先“断开”线路，移动到另外一侧，需要移动的距离远远比轮轨叉尖移动的距离远，因此光机械动作就需要10~15S，还需要定位检查，以确保对准到位贴紧，整个系统切换需要25s。以这个时间来看，并不会影响正常交通运行的追踪间隔。而且用于城市轨道交通大客流的跨座交通的轨道已经证实这种道岔结构的可用性。上海磁浮全线总共只有8个道岔，如果把中间线路延长到几倍，基本也不需要增加道岔。限于道岔动作确认和供电区间的划分与追踪的控制，目前磁浮列车的最小发车间隔为5分钟。

      超导磁浮轨道也是整体式的，切换道岔的时间和常导的基本一样。目前混合测试下的最小发车间隔是也是5分钟，通过进一步努力，磁浮列车的发车间隔可缩短至3分钟。

埃姆斯蓝线的道岔和坡道：


线路建设成本

      线路建设成本涉及到很多很多方面。总的来说磁浮的成本肯定是要高于高速轮轨的。

      主要造价差别在轨道梁方面，单纯的看材料费用，桥梁的主体是混凝土梁、柱，可能比轮轨消耗的材料还少，也没有架空线接触网设施，但是安装在功能件下方的长定子线圈，却是一个较大投入，磁浮高速运行，需要保持10mm的间距，对桥梁刚度的严格要求，变形引起的挠度必须控制在很低的程度，每25m范围内的平整度偏差不超过2mm，这也使得造价较高。另外变电所和道岔也是线路投资的较大组成，且道岔成本要比轮轨高出不少。磁浮铁路的运行完全靠线下控制中心完成，运行技术成本要高于轮轨系统。只有当高铁全线大部分也采取高架桥或者通过很多山区隧道的时候，两者造价才会明显缩小。尽管磁浮选线有着优势，节省不少高桥墩和隧道，但是其本身绕行造成的轨道成本也是不容忽视的。

       当然，评价线路成本，不能仅以直接造价来衡量，还有关于占地征地费用、环境的影响指标以及运营后期的各项维护费用等等。在计划修建的沪杭磁浮线的评估中，预算是2亿元/km，较高速轮轨仍贵出很多。在诸多公开的材料中可以得到一些造价评估信息，绝大多数认为磁浮的造价大约比轮轨高出30%~50%。越是在丘陵山区，差距越小，而越是城市或者平坦地区，差距越大。我们暂时认为这是可信的。对于中国来说，继续降低造价的办法是合作转让与国产化以及路网型车需求增加才可继续降低造价。仅就长定子线圈一项，如国产化件能够可靠使用，全线投入至少可降低10%以上。如果可以修建更多线路，产业化规模化地分担成本，比如长大干线，1500km的典型距离，早期评估京沪磁浮即使采用上海磁浮造价的原型，也能降低三分之一的造价到2亿元/公里。

       沪杭在近些年被批准的规划中，设计速度才450，8节编组，10分钟的发车间隔，受到到高速轮轨的提速挑战，现在的规划其实应该提高到500，最高试验速度应比上海磁浮的501提高，达到550，编组用满10节，最小发车间隔实现5分，避免以后升级需要大量的改造费用。更为重要的是，这样长度的线路，足以测试长期大编组运行是否满足500的可靠性要求，包括环保改进，线路稳定性，列车稳定性，同时也可通过实际运营解决更多短线路和试验线没有碰到的问题，只有这样才能为以后的其他线路赢得充足的经验。如果仅安于450的设计现状，则其优势会被往后真正稳定到350的轮轨列车削弱。

       提高速度之后，由于对曲线半径要求的增加，线路造价有所上升。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-24 22:13 编辑 ]

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7. 车辆采购和运营维护成本

造价

       列车车辆采购成本和以后的运营维护成本，都是需要重点考虑的。列车单独投资成本和很多因素相关，特别是：
       1. 列车类型：外表看起来很像的列车，可能由于内部技术设施装备甚至内饰配置不同而产生很大的价格差。实现同样运输功能的汽车，造价也可能有巨大差异，外表很像的ICE3和ICE T，在运行控制、速度方面有很大不同，ICE3要贵得多。
       2. 出售列车的数量，很容易理解，采购15节车厢和1600节车厢的单价有巨大区别。即使某项订单只有20节和10节的区别，数量多的肯定能获得较低的价钱。
       一列8节编组单电压系统的ICE3的造价是2000万欧元，支持四种电压系统的需要2400万欧元，而七节编组的ICE T摆式列车只需要1500万欧元。

       由于磁浮列车现在并没有广泛的应用，其高昂的研发费用不可忽视，尤其这一研发历程尽力了几十年。任何刚刚推向市场的产品，价格都会相对较高，而在继续生产的时候，会分摊掉很多初期投入成本使得售价降低。空客的A380飞机是大家比较了解的新型大飞机，研发该飞机花费了巨大的经费，空客称，只有卖出250架之后才能盈利，A380飞机单价为每架2亿5000万欧元。第一批客户却能通过讨价还价获得很大的折扣，以1亿4000万欧元的价格买到该飞机。这是市场相关的的博弈结果，过高的初期售价想进口收回研发成本，会减缓市场占有率，销售率下降，还是初期通过优惠的价格先使部分项目得以实施推广。

       现在并不知道磁浮工业界是否希望通过出去便宜的价格实现这一系统实际应用的突破，如果一直要高价出售摊回成本，肯定会受到太多阻力而使得磁浮丧失发展机遇。慕尼黑项目预算出的价格是多少呢？在2002年的可行性研究中，4列高速磁浮列车的成本为1亿6430万欧元，到了2005年，又涨到了2亿1500万欧元，这些钱可买到5列三编组的车，平均每节车厢的造价为1420万欧元，往少了算，也是ICE3每节车厢的四五倍。销售给上海的磁浮列车，平均每节也达到了1亿人民币，进口一列8编组的CRH3为3亿多，而国产化之后的一列车8节编组才2.2亿元人民币。可见，磁浮列车的采购成本大大超过传统轮轨列车。

      如果孤立的看销售价格的确是这样，但是必须注意的是，磁浮列车现在生产数量太少，迄今为止今有上海磁浮线短短的30km在商业示范运行，而且磁浮技术含量包括的研发费用也要分摊进去不少。大家知道，产业化的产品价格和刚刚走出试验线的产品价格区别是巨大的，十几年前的手机被称为“大哥大”，价格相当昂贵，只有少数人能用得起，但到了今天，已经便宜到几乎人手一部了，功能也远远比以前强大的多。汽车也经历的相似的里程，如今的中国买得起私家车的远远比以前多。按照国内高速轮轨的列车CRH系列引进的经验，技术转让或者合作，实现一定比例的国产化之后，造价能够显著降低。专家预期，国产化的磁浮列车车厢在上了一定数量规模的情况下，至少能降低三分之一到一半的造价，达到只是高速轮轨两倍或者多些的造价。

       另外，由于高速磁浮拥有更高的运行速度和运输能力，运输速度较轮轨高出50%左右，因此一样全线运输能力下需要的列车数量更少，而且由于磁浮列车较宽，10节即可很接近轮轨列车16节的运输能力，至少也相当于14~15节，这还是跟现有的CRH系列每八节编组约600的定员计算。磁浮列车为了降低车票成本，必须跟飞机那样，绝大多数是“经济舱”，只设较少数量的“头等舱”。假设磁浮最后的采购价格降到5000~6000万，达到传统列车两倍多的时候，考虑到以上因素，这个价格可以再扣除40%左右，那么相当于只有3000~3600万元。这么全面的看一下，采购成本也不是那么悬殊的不可接受。何况磁浮速度高，本身就需要贵些。

      针对因为速度提高带来的价格变化有很多例子，以国内的情况看，传统的25G型客车，只需要200万左右一节，速度只有120km/h，提速型的25T要400万左右一节，速度为160km/h，即使把机车采购费用分摊进去，也不超过500万，可以预测，车辆机车限速提高到200以后，价格还要上涨。   当速度提高一倍，300速度级别的动车出现，我们看到，仅有8节的编组动车，一列就需要2亿元左右，一节车厢平均要2200~2800W（车型不同），是普通旅客车厢的十倍，是快速车厢的5~6倍，这还不是纯粹进口的原装车，原装的车价格还要高得多。因此，孤立地看采购造价，不注意其他方面的因素形成的优势——不仅仅是速度的提高，还有形象、全局经济效益，那么显然，高速轮轨列车就通不过预算这一关，肯定会因为一些人觉得价格比传统车高出太多而被否定。而且，高铁线路造价和普通铁路，也存在着一样巨大的倍数差距。   因此必须客观全面的看待价格因素，一提价格高就反对是很片面的。


运营维护费用

       任何一项工程，不可能只算初期的固定投资，后期的运转成本和维护费用，也是相当重要的，它关系到之后的经营情况。

       轮轨维护成本有：列车保养、检修维护，轨道线路部分，隧道，桥梁，信号，通信，轨道供电，电气化接触网，环境防护等。

       由于磁浮列车运行速度较高，即便400时速的时候和ICE3 在300时速的能耗基本一样，但是继续提高速度到500，磁浮的能耗会还会明显增加，因此能耗方面磁浮由于速度高，并没有能耗直接数字上的优势，但稍微计算就会发现，在能耗高出一些的情况下，换来了更多的速度优势，假使轮轨速度继续提高，比如到350km/h，则能耗上升的比磁浮还快，到380时候，轮轨的能耗将超过磁浮在500时速的能耗。如果单纯的看运行阻力，ICE3（8编组）在330时速的时候总阻力达99.4kN，而磁浮（5节）在500时速时候总阻力才100.4kN。(注：这样的比较基于8节ICE3的载客量和5节的磁浮定员数差不多，前者最多441人，后者为464人)。

       因此虽然磁浮能耗方面并不比轮轨节省很多，但速度却提高了很多，在可以提高的票价中，多出能耗的费用显得微不足道。

      列车维护费用，五节编组的磁浮每天维护成本是2910欧元/天/车，而ICE3为4160欧元/天/车，贵出43%。线路维护费用，磁浮为15.8万欧元/(双线千米 年)，轮轨为22.6万欧元/(双线千米 年)，仍贵出43%，十分巧合的数字。这些数据符合发展趋势，而且是可信的。主要是因为磁浮列车的牵引运行没有电动机、齿轮箱、车轮等高速运转的机械部分，和运行相关的还有高速摩擦下的受电弓和接触网部分，这些磁浮都没有，因此维护费用少，也是肯定的。这个维护是按照ICE3当前运行速度300计算的，如果速度提升到350或者以上，各项费用会显著增加，尽管没有具体运营数据计算，但是更为明显的超过磁浮是完全可以预见的。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-26 20:51 编辑 ]

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8. 资源耗费噪音以及环保相关

资源耗费

      做高速系统生态学的全面比较是很不容易的，因为必须平均不同生态学的影响。有些指标超出了更多读者的直观理解范围，比如运行每千米，消耗的资源水、空气、非生物性原材料，产生的废气废物等。总结下来，有以下几种直观说法：

       1. 两种轨道系统技术比较中，相同速度、交通客流量和新建基础设施情况下，高速磁浮在所有类别比较中明显优于ICE3.

       2. 高速交通都是非常消耗资源的。随着速度提高，其耗电量均显著上升。而且，列车随着速度提高，材料种类，强度要求等都要超比例的提高。所以，当ICE速度从230提高到300时，耗电量上升了50%，同时磁浮从300提速到400，耗电量也提高了50%。假如磁浮运行在400或者更高速度，它的能源利用率不再优于300及以下的ICE。

       3. 基础设施需要大量非生物性原材料。磁浮在基础设施方面比ICE更节省资源。在某些时候，还表现出优点：磁浮无架空线接触网，桥梁小和周围景观协调，具备转弯小和爬坡能力强的优点。

噪音

        噪音是交通系统比较常见的评价项目，对环境影响和旅客舒适度影响都很直接。轮轨系统的噪音产生主要是：
1、车辆车体、受电弓、车轮的空气动力学噪音。
2、电机和风机以及其他机械噪音。
3、轮轨之间接触噪音。
4、轨道和车辆车体面板的振动噪音。

    相比轮轨系统，磁浮由于没有集电系统和车轮，主要噪音是车体噪音，其他的噪音比例较小。在速度不高的情况下，甚至很难察觉到噪音和车辆的运行。在低速运行的情况下，磁浮噪音明显低于轮轨。假如混在城市交通中，当列车以200时速运行的时候，噪音将会淹没在都市的喧嚣中，而无法察觉。

但是到了高速运行的时候，空气动力成为了主要影响因素。轮轨派指出：当磁浮速度达到400到430的时候，列车噪音不会比ICE3运行在300时速的噪音小多少。两者在一个级别上。需要注意的是，噪音的dB并不是数字那样简单，数字越到后面，噪音对人的影响要比数字上升看起来大得多。

噪音的评价比较复杂，通常还和通过频率有关系。且与繁华程度的周围环境也有密切关系。声平方面，即使磁浮列车以400速度运行，也低于普通列车以135km/h速度行驶的声平。TR8列车还有继续减重的可能，因此还会继续降低噪音与振动。另外使用非接触感应供电，还能继续减小噪音2~3dB。

噪音的评价不仅跟瞬时声平峰值相关，还跟平均声平相关。打个比方，偶尔放一个鞭炮，和持续放鞭炮的影响是不同的。列车的平均噪音如果限制在70dB（A）噪声声平极限值下，列车运行次数和与居民住宅必要的间距如下：

每天运行的次数              速度km/h                    最小间距m
32                                500                            25
128                              400                            30
192                              400                            40
384                              300                            30
384                              400                            60

     这些数据是没有防护措施的，如果超过要求，则必须要求加隔音降噪防护板。总的来说在相同噪音限制的标准下，磁浮的通过速度总是比轮轨高，而且速度越低，差距越大。


这里顺便提一下日本的磁浮技术，为了减小运行阻力和噪音以及会车压力，日本的磁浮列车车头形状采用了十分夸张的拉长。目前最新的车头分为气楔形、双尖形、扁斜板型，最后一种车头形状拥有最小的运行阻力，但是其过长的尖型导致车头几乎不能载客。目前日本磁浮试运行中车头主要是双尖形和扁斜板型型前后搭配。

以下图片中，左侧为双尖型，右侧为气楔形。优点是车头较短，能增加较多定员。





最新型，该车创造了最高速度581。运行气动阻力最小，但损失了大量定员。目前主要以该型车头和双尖型车头配合试验。

请注意超导磁浮轨道的样式和列车的位置。



最新型列车飞驰在轨道上。


其次，超导磁浮由于采用的是空心超导线圈，即可产生强大的磁场使列车浮起，因此车体较常导轻很多，车头长28m，重27吨，中间车21.6m，重量仅18吨。每米长度的重量不到一吨，仅为常规新干线列车的1/3。就车辆轻量化的角度来看，高速轮轨列车与之相差太大，并且继续减重的可能性很小。非常轻的车体能有效减轻震动和车外噪音。

第三，超导磁浮使用的是U型槽轨道，将车体下部裹起来，大大降低了噪音。通过防造墙的建立，还能即为显著低降低噪音，比如MLU 02车，宫崎试验线上，没有加防声墙的时候，速度为300的时候，噪音大79dB，如果在U型轨道槽边上设置60cm的防声墙时，噪音即可减少10dB。三节磁浮实验列车在500时速运行时候，车外噪音为81.5dB。

从轨道结构上可以看出U型轨道的噪音防护好好于环抱的工字头轨道。另外，常导的浮起和导向间隙较小，速度高的情况下气流从狭缝高速流过，对噪声影响较大。而U型槽轨道，却自然形成了一个包裹。这些都使得超导磁浮噪音较常导的要小。



是磁浮重联试运行，还是救援演练？还是别的？

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-25 13:16 编辑 ]

asoya

9. 电磁悬浮和超导电动悬浮特点简要比较以及改进方向

     早期的磁浮列车设想都是使用排斥方法的，因为排斥是最自然的现象，有个特别的优点是，当距离小的时候斥力迅速增加，阻止距离进一步减小，这样间隙能够实现自动控制，如同水上的船只，当船在行进中，往下运动的时候，浮力会自动增加，能稳定的漂浮，这种自然特性让人首先考虑的是排斥方法。

       超导现象在很早的时候就被发现了，庞大的列车要浮起来，需要巨大的磁力，人们也想到了超导用于磁浮列车。大约在70年代，日本和欧洲都开展了超导磁浮的正式研究，1974以德国西门子、AEG、BBC三家公司联合开发了EET01型超导实验车。经过4年的试验和比较，于1979年停止了超导系统研究，而把资金全部转向电磁悬浮。主要是基于以下几点考虑：

1. 基于涡流效应的超导悬浮能耗大。
2. 超导悬浮低速区制动运行条件不好。
3. 浮起及落地系统、超导装置即冷却系统要占车辆重量相当的比重，相比常导吸引是多出的一些复杂环节。
4. 超导强磁场排斥散开，磁场很强，对人体及其行包的电气影响尚不清楚。

     日本最终选择的是超导悬浮，即电动悬浮。主要是基于以下考虑：
1. 超导排斥悬浮高度大，一般可达100mm，故而对轨道加工精度和修整要求不高，适合地震多发和软弱地质的日本。
2. 排斥式悬浮是自稳定的，无需全域控制。
3. 外部停电，只要有速度，车辆就不会突然落下来。
4. 超导线圈是空心的，因此车辆其实可以做到很轻。

相比而言，常导磁浮在制造方面和传统电工机械领域衔接较好，因为不需要超导材料，只需要要常规的电磁铁即可。
为了浮起，排斥系统必须要求两侧都有磁力产生，但是在长长的轨道上加装浮起线圈，显然是不可能的。因此采用的金属板材，列车上方超导磁场通过式，地面板材感应出电流产生磁铁，才能提供斥力。所以运行方面，超导车在低速时不能浮起，只有到了一定速度的时候，轨道的感应电流磁场达到一定程度才能使车体浮起。这样，低速情况下就需要车轮支撑，为了减少阻力和噪音，车轮必须像飞机起落架一样可以收起来。

而吸引式的，只需要系统的一面，一面是电磁铁，另外一面是钢板即可，电磁铁在钢板轨道的下方，有磁力的时候就会对钢板产生磁力而抬起车身，当吸到一定间隙的时候控制电流使磁力和车体重量平衡，而保持悬浮状态，这一系统靠精确的距离传感器实现，力大了要吸住，小了要掉下来，而且距离越小磁力越大，为了减少磁力能耗，磁浮间隙只有10mm。可想而知，很重的列车要在很高速度下保持10mm的间隙而不撞上轨道，需要多么精细的闭环控制系统。而且轨道的变形也要精确控制，因此线路造价就会上去。

常导磁浮的优势在于，即使静止也能稳定悬浮。轨道断电，磁浮列车也不会突然掉下来，车载电池会继续为悬浮导向磁铁供电，空载的时候磁浮列车靠蓄电池可悬浮1个小时，即使载满客人，也可维持至少20分钟的悬浮状态，这些设置足以满足当轨道断电之后安全滑行到预设的停车点。

      城市轨道交通速度站点密集，不能要求列车有很高的速度，因此超导悬浮的特点决定其不能用于城轨交通，因为低于100速度就需要车轮，这正好是城轨的主要速度范围。因此设计用于城轨交通的基本都是常导吸引式，由于速度较低，基于成本考虑，车上短定子的驱动方式成为首选，该系统以HSST技术最为人知。

对于常导目前主要需要继续发展的是：

1. 减少悬浮能耗和增加磁浮间隙。目前最主要的设想改进方案是在铁芯中添加NdFeB超强永磁体或者全部替代。这样能使悬浮能耗减少为现在的十分之一。或者在保持目前能耗水平的情况下，使磁浮间隙扩大到20mm，这样能够大大减小对磁浮轨道刚度平整度的苛刻要求，以大大降低线路建设和调整的成本。或者两者都有，将间隙减小到15mm，也能大幅度降低轨道要求和间隙控制系统的要求，同时能耗也能大幅度降低。间隙增加，噪音也会随之降低，列车运行阻力也会降低，可用的速度也会提升，由于线圈激磁功耗减少，温升也会得到更好的控制。车载电池的容量要求可以降低，从而降低车重。

2. 低速下的感应供电技术。低速下无论超导还是常导，直线发电机无法为列车供电，仍需要轨道供电，这样就需配备受流器，当速度超过100的时候收起。如果采用感应供电则可彻底取消集电器，一是能增加供电的可靠性，二是可以减少集电器缺口形成的噪音。

3. 继续减轻车体重量，当采用永磁体替代部分电磁消耗的时候，列车本身重量就会降低，通过合理的设计，本身总量仍可降低，节省的重量可以用于增加载客。

4. 超载的悬浮系统设计，目前磁浮列车最大载重为17吨，按照每人带行李100kg计算，最多容纳170人（不少地方提到的是15吨，这样才能容纳150人）。不能像传统轮轨那样有至少100%以上的超载能力。尽管速度越高的交通工具允许超载的越少。但在设计的时候，还是需要考虑进去，因为高速车不像短途如城市轨道交通那样，可以按预知的载客量特殊设计，如果要求峰值是三四百人，就可以按照这个设计，不会造成浪费，但是对于高速磁浮来说，就会是个问题。因为高速状态下提高载荷，就会增加磁铁重量，如果超载不是经常的，就会出现巨大浪费，且导致造价过高，经济性也差。

5. 继续降噪 列车运行在430的时候，噪音已经和ICE3跑300时速相比差不了多少，如果速度提高到500，则噪音问题必须被重视起来，这不是一个容易却十分重要的任务，很有可能至少要求其不超过轮轨列车以350时速运行时候同等噪音。

6. 运营安全的进一步证实，因为磁浮的跨座轨道，万一发生故障之后，安全救援就会考验系统，是否能达到预期的效果都不能百分百保证。另外如何应对可能出现的较大客流，等等非常现实的问题，需要城际列车去解决。

对于两者磁浮都需要继续发展的：

1. 载客量的提高，磁浮发展到现在，仍未成功实现轮轨列车那样的大编组，最好的成绩是上海磁浮8节编组的载客试运行。目前的系统最多也只支持10节，如果需要更长编组，还需要重新考虑供电区间等相关问题，因为磁浮都是车走到那里，电供到哪里。日本超导磁浮的设计最大编组是14节，但目前还没有相关编组试验。
2. 继续降低最小发车间隔到3分钟。
3. 在商用中检验继续验证可靠性和灵活性。是否适应大客流需要实际运营验证。
4. 降能耗，降低噪音，以符合环保要求。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-26 21:02 编辑 ]

asoya

10. 其他磁浮系统简介

       就目前来说，最为成熟的系统是德国的常导磁浮列车和日本的超导列车。但是两者都存着一些不足，因此目前也出现了一些不同磁浮方案。但这些方案的基本原理大体上仍和德日的一样。

1. 常导中加入NdFeB永久磁铁的美国Magnemotion方案，可用于长定子的德国Transrapid系统，也可用于日本的HSST短定子常导系统。这个方案可使磁浮间隙增加只20mm，或者磁力能耗降至原有的十分之一。这对降低造价，提高载重能力是非常有利的方案，也只有如此其能耗才能和超导悬浮能耗系统减少差距。由于电磁能耗降低，对电磁线圈温升控制要求也低了很多。

2. 采用NdFeB永磁体电动排斥浮起的Magplan方案，在车厢下面排布了磁力很强的永久磁铁，轨道上是悬浮用铝板，该方案优点是：悬浮间隙达5~15cm，轨道要求远比Transrapid低，浮起的速度为18km/h，比日本的100km/h低，造价很便宜，只需1600~2000万美元/km。但是目前没有1：1的工程试制和试验阶段，无法证实一些实用化的问题。

3. 悬浮和驱动相互独立的Urban Maglev系统。该系统基本原理和2差不多，也是通过永久磁铁感应地面线圈浮起的。

      永久磁铁会带来一些问题，比如无法消磁，吸引一些铁质杂质不好清理等问题，尤其是采用敞开式的排斥系统，因此个人认为最可行的是第一种改进方案。超导方案的主要不足在于低速总是需要车轮支持系统，超导磁铁制造、结构、控制有较大难度，长时间停车再启动时候，冷却系统需要消耗较大能量重新启动，除非一直保持冷却系统工作。超导磁体容易收到外来干扰如机械振动，电气等干扰。尽管悬浮系统是自稳定的，但这种不加控制的系统舒适度就会受很大影响，因为悬浮高度高，车体能够自由晃动的幅度大，最大可达30mm，这样旅客的会有很晃的感觉，但不会影响列车安全运行。如果要改善，则需要强大的磁力去调节。但正好这个也是其抗震好的优点，因为即使振动偏移达数厘米的幅度，列车仍可保持高速下不会和轨道碰上。尽管高的悬浮高度对轨道要求较低，但是考虑到旅客的舒适度，这种自适应调整的系统波长在50~150m的是，要求各方向的间隔偏移控制在正负5mm之内。

      超导磁铁具备强大的磁力特性，将来会不会引入到吸引式悬浮，这也是个不少人感兴趣的问题，但是很遗憾，至今没有听说有这样的方案。对于TR系统来说，因为间隙小，闭环控制精度，轨道的高要求，使其在更高速度领域会面临瓶颈，而排斥式磁浮，却由于其自然特性，有着更为容易的提速发展，让我们一起期待磁浮的更深入发展。

其他国家的磁浮列车研究

1. 英国，最终采用的是吸引式方案，在伯明翰机场先修建了一条长620m的低速磁浮线，1984年开通，现在已经停运拆除。
2. 美国，上面介绍的两种永磁体方案，均为美国提出。已经正式，永磁体经历5年的试验，也没有出现退磁情况，能够产生强大而稳定的磁力。
3. 法国，磁浮处于探索阶段，采用的也是电磁悬浮方案。导向和悬浮与HSST的马蹄形结构类似。
4. 加拿大，目前仍处于模型试验阶段，采用超导电动悬浮原理。
5. 俄罗斯，实验车目前跟中国差不多水平，都是只能装10人左右的小型车辆，属于中低速电磁悬浮。
6. 瑞士，真空管道电磁悬浮。目前仍是概念。
7. 韩国，以现代和大宇公司住到，目前实验车最高速度110。
8. 中国，磁浮研究的起点是日本的HSST短定子常导型磁浮列车，这种列车最早是德国研发，后因高速不具备优势而转让给日本，日本主要用于城市轨道中低速研究。这类车辆最高速度也可达300，速度较低的场合，造价比地面长定子要低很多。中国建立的试验线有青城山试验线，还有西南交大、国防科大的一些试验线。另外很多企业也参与了研制。TR08引进上海之后，很多企业也积极参与，并制造出了和TR08外观一样的“海豚”磁浮列车。

传说中的海豚磁浮列车，看到磁浮列车是如何被工程车牵引的吗？



[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-25 10:25 编辑 ]

asoya

11.常见问题

        磁浮线路修建常常是人们关心的话题，最常见的担忧如下：

1. 轨道兼容性，磁浮轨道不能和传统轨道兼容，更重要的是担心以后不同的磁浮原理造成的磁浮轨道兼容。支持轮轨高铁的常常以此为理由反对磁浮，由于运行和导向的原理根本上是不同的，磁浮列车是不可能与传统轨道兼容的，这如同铁道不能和汽车公路兼容是一个道理。后者反而确实是一个问题，从这个角度看，国内确实不宜立即上马长大干线，而是要从中等长度的城际线路开始，比如200~300km，造价小，作为城际交通，足够验证其各项性能和运营应对。假使今后出现了更好的磁浮改进，也不至于特别大的动作。

2. 电磁辐射问题，该问题常常受到一些人的误导，有铁心封闭的激磁系统，磁泄露非常小，已被国际专业结构的测试认可。国外反对磁浮的主要原因是造价和收益，并没有像中国这样对磁泄露充满了不信任，即使当初排斥系统产生的磁力线发散泄露的问题，也早已解决到安全范围之内。国际上对磁泄露均有测试标准。

3. 成熟度，上海磁浮已经运行了5年，总体来说表现良好，运行中也总结了很多经验，实际表明磁浮的可靠性高，安全准时，仅靠三列5编组的列车，担当机场线的运行任务，现在，每天有一百多个车次，但仅有两列车运行，另一列轮换。自正式运行以来，一直以设计速度430运行，并未出现人们担忧和各种假设的情况。

其实人们更为担心的是中方并没有获得技术转让，磁浮列车高速可靠的运行难度要远大于传统轮轨列车，使人们心存技术核心为外方把持的疑虑。

4. 造价，一条设计速度低于100的铁路复线，每公里造价才1000万元，速度提至两三百的秦沈客专，每公里造价是3000~4000万元，而现在采用的无砟轨道最高速度350的线路造价仅工程建设费用，就超过了1亿，这是几年前的造价情况，目前的京沪造价也有一亿多，按照全部造价平均，接近两亿/km。速度提高，造价也继续提高。磁浮线路，主要是由于长定子线圈的成本和高精度的轨道，造成其较高的线路造价，而规划中的沪杭磁浮造价达2亿，我怀疑由于物价上涨，速度提高，这个数目还要上升。沪杭磁浮规划大约158km（上海南到杭州东），投资350亿，基本上是2亿多点/km，个人认为如果该投资数目可信，是完全可以接受的。如前面所述，初期投资很重要，但不完全是决定因素。

一提到磁浮，人们第一反应就是太贵，比高速轮轨贵很多，这其实是只看到了一面，假如是价格无敌论，那么现有350的高铁就通不过论证，因为其速度提高了一倍，但造价却比普通铁路提高了十倍！是否每个人都要站出来说高速轮轨列车是败家呢？按照收益比，这个似乎是更难接受的情况，但是却很少人去仔细算这个帐，盲目的跟着吆喝。           况且，现在修建地铁也需要5~6亿每公里，即使地面轻轨也需要2~3亿元每公里。技术含量不可同日而语。

5. 速度提高的必要性 很多人认为磁浮速度提高在短距离运输的优势并不明显，比如沪杭磁浮若采用500的运行速度今比轮轨快10来分钟。以京津这样的120城际距离，节省时间仅10分。很多人在质疑是否必要。更有文章认为，在典型的500km范围内，节省时间才半个小时多，没有特别的优势。

     很多人总是以300~350的速度计算其他们认为最理想的时间，比如京津可以在28分完成，假使采用磁浮也需要18分~20分，他们认为节省这些没有必要，但另一方面，如果采用250的轮轨列车，只需要36分的时候，其实也就比350的运营多出不到十分钟，却没有人说这十分钟是没有必要节省而优先考虑250，也没有人决策只修建250时速的规格铁路，这是个很奇怪的逻辑。他们只注意到绝对时间差异不大，却忽视了这个比例，当距离延长十倍的时候，差异就出现了。比如京沪这一长度，轮轨列车以最高速度350运行，也需要4个小时，而磁浮只需要2小时40分左右。

      正是如此，日本的中央磁浮新干线才得以新建，这条重要线路，有500多公里，新干线是绕开山脉运行，中间停靠两三站也需要两个多小时，即使一站不停，时间也不会缩短太多，因此该线还有飞机竞争。而磁浮却只需要70分完成任务，足以与飞机竞争。尽管造价较高，但是JR东海认为这条干线是他们的必守阵地，黄金线路，只有实现这个才能使其立于不败之地。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-3-3 14:06 编辑 ]

asoya

12，对一些专家说法的分析

       国内相关专家对磁浮的观点不一，但是大多数了解轨道交通的专家，虽然不支持立即大规模上磁浮，但仍给出了中肯的建议和支持。总的来说我认为下面的说法是很中肯的。

不应把两者对立起来

　　拟议中的京沪高速铁路是上高速轮轨好，还是上磁悬浮好，针对这一问题西南交通大学的沈志云、钱清泉院士提出了自己的观点。他们认为不应把磁悬浮高速列车与轮轨高速列车在京沪线上对立起来。

　　由于目前缺乏商业运营线的经验，达到工程实用尚需相当时日，而京沪客货分线及修建客运专线的任务迫在眉睫，因此在接受记者采访时，两位院士提出了上述观点。

　　他们表示，京沪间上轮轨高速，并不影响将来磁悬浮技术成熟时在别的线路上上磁悬浮高速列车。我国必须重视高速磁悬浮技术的研究开发，但不能把在京沪线立刻上磁悬浮作为目标，否则就会欲速则不达。

　　从世界范围来说，高速磁悬浮技术尚未成熟，目前国外没有一条商业运营线可供参考，许多技术问题难以判断，各种看法差别很大。在这种背景下，我国京沪线能否采用高速磁悬浮技术也众说纷纭。比较一致的看法是，至少在15年内，即在第一条商业化磁悬浮铁路成功运营一段时间以前，无法得出肯定的结论。

　　我国研究开发这项技术，即使是在引进技术（目前尚无成熟技术可以引进）的基础上研究开发，要达到工程和商业运营的要求，至少也需要15年甚至25年的时间。所以，在这期间，京沪间上轮轨技术的可行性论证也应不受将来是否上磁悬浮技术的影响。

　　沈志云、钱清泉认为，比较现实的选择是采用两条腿走路的办法，一方面尽快修建京沪轮轨高速铁路，另一方面着手建立高速磁悬浮的研究基地，修建试验线，研究试制我国自己的磁悬浮列车，在达到工程应用的要求后，再来选择修建磁悬浮铁路的区间。中国幅员辽阔，人口众多，像这种区间还是很多的，绝不是只有京沪一线。

　　西南交通大学是我国最早参与磁悬浮研究的单位之一，早在若干年前即已研制出能乘坐4人的低速磁悬浮车。

       以上来自大约十年前的磁浮轮轨争论中的院士表态，实际上，高铁的建设和磁浮的发展也为他们的预期所证实。



但也有些院士发表了一些不负责任的言论，甚至有些令人费解，这些批评几乎没有切中磁浮的一些真正不足。代表人物就是王梦恕。王梦恕院士在隧道和地下工程方面有着很多成就，为业内所熟悉。但是对磁浮的批评，却有些不负责的误导。

王院士称：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，该文四处转载混淆试听。

　　《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。

     众所周知，磁浮技术有很多类别和不同应用，专门为城市轨道设计的中低速磁浮列车是目前大多数磁浮列车的发展项目。王院士说不能形成交通网络令人费解，地铁轻轨都是轨道交通，都能通过建设形成网络，对于磁浮有什么不可以形成网络的？有什么不一调配和方便旅客？是否对磁浮的认识只有上海建的那一小段。高速磁浮列车可以和轮轨一样可以引入城市车站。

　　《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。

       如果一定需要轮子，不仅超导磁浮拥有车轮，而且用于城轨的HSST短定子磁浮车均有车轮，如果需要，常导一样可以添加轮对。但是目前看来不需要车轮即可保证安全，只有通过轮子与轨道的制动力克服，是很表面的说法。轨道突然断电列车不会落下，因为车载电源会继续供电，滑撬制动仅用于列车所有冗余全部失效的极端情况下。他担心滑动摩擦是危险的，却不明白在电气制动失灵紧急制动情况下，车轮制动的本质就是靠刹车片滑动摩擦，只要摩擦片温升控制在设计范围内，就不存在问题。何况滑撬的摩擦面远较车轮的要大，散热也好，何况还有侧面导轨的摩擦制动同时起作用。日本的超导列车为了防止车轮制动失灵，也备有滑撬制动。多数交通车辆出现事故，均与车轮刹车失灵相关，而且这种故障经常导致轮轨列车溜车、相撞，停车可靠度远不如滑撬。

       关于高架救援当然有相关的方案，但是只要是桥梁都会存在这个问题，尤其是跨座式的工具，但是世界上亦有很多单轨交通，中国重庆也有这样的轻轨交通，救援不是不可解决的问题。如果存在严重不足和不能解决的问题，则跨座交通和桥梁早就该被否定。至于没有轮子如何拖出现场，建议王院士再去了解一下。
     

　　《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。

       这个相撞悲剧表明了磁浮轨道对其他非系统车辆、障碍的监测预报和避让存在漏洞，由于列车是地面控制，没有发现前面的障碍，没采取制动措施，不是什么制动力不可靠的说法。否则，照王院士的说法，经常发生的道口列车和汽车相撞，难道是在不断说明轮轨列车的制动力更可靠吗？经常发生的人跳入轨道，山石崩裂导致列车脱险，工程车经常出现相撞事故，轮轨列车制动力可靠，为何不能避免？实际上，磁浮列车在加速减速制动方面都较轮轨为好。

　　《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。

      王院士应该考察一下中国的高速列车是如何引进技术的，目前的跨越式发展，根本不是这四十多万人的功劳，建国都五六十年了，连200时速可靠的产品都搞不出来，最终还是得引进技术，技术掌握不在于人多人少，很多小国规模也不大的公司，经常掌握着世界领先的高精技术。大飞机技术，对于中国来说更难，但是多年以来客机还不时一架一架的买，谁又转让给技术了。说产业的人多，只是一种不思进取的惰性，导致人浮于事的混口饭吃，很难搞出来高科技的东西，事实也证明了确实如此。何况产业链也是逐步发展，不是一蹴而就的。

　　《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。

       首先要指出25m的桥梁挠度要求是2mm，事实上轮轨列车对轨道的精度要求也不低，考察现在的无砟轨道建设情况介绍就知道了。由于上海的地基情况很差，所以才会导致很高的基桩，但是王院士是否能透露一下一样的薄弱路基情况下，假设建设350的高速轮轨，基桩是不是只需要几米十几米？ 沪杭区间均为高架桥梁，挡墙从何而说起？因为桥突起，就不建桥了？实际上桥占地面积更小，地面的轨道线路才是分割道路两侧交通的罪魁祸首。动力学影响磁浮速度下和轮轨的速度下是差不多的影响（振动、噪音），如何得出100mi内不许有其他建筑物。假使王院士认为影响，请问王院士十分能安心的居住在离高速轮轨不到一百米的区域内而毫不受影响？磁浮占地比轮轨少，对环境破坏小是公认的事实。


　　《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。

      王院士应该没有乘坐连续10分钟以上的磁浮列车，或者，王老有没有往返几次乘坐感受得出了这个结论。是否以某些标准，进行了测量。或者进行了大量的问卷调查，都不知道，甚至说出“多少我不知道，但影响是肯定有的”这种极不负责任的说法，很难想象是处于院士之口。

　　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。

      形成路网，需要建设更多的线路才可形成，假使轮轨列车只建设30km，永远不再建设，如何形成路网？路要一步步走，一步步建设，我不知道王老怎么会有这种说法。

　　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。

      磁浮投资是很大，但是作为试验示范性质的试验线只有30km，平均造价3亿元，从各方面的情况看这是总造价，的确比较贵，但是新生事物只有规模化之后才可能降低造价，沪杭磁浮预算已经降到2亿。王老，如果让你在地下只修1km的隧道，您觉得平均造价会很便宜吗？地铁在全国建设规模现在如此之大，造价仍高达3~8亿元，投资如此之大，按照现在的票价，哪辈子能收回成本，为何您和您的公司却乐此不疲的去修建呢？

      关于花钱多的更是站不住角观点，从绿皮到空调到高铁，包括线路，投资哪个不是翻倍翻倍的增长，普通铁路最高速度一两百，才两千万左右，而时速300~350的高铁却高达1亿多，至少翻了四五倍，您丝毫无视。王院士也不要去坐飞机了，飞机也会经常事故，有些悲剧造成了大量乘客伤亡，关键是，飞机票太贵，虽然您坐得起，广大乘客花钱多是不行的。如今，春运最高峰日，首都机场的发送旅客人数超过了20万，直逼北京西站，可能也会让王老失望，如果怕花钱，王老您可以建议拥有保留绿皮车为乘客服务，不许发展投资高出十倍的高速列车。



[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-25 13:34 编辑 ]

asoya

13 对国内磁浮发展的一些期待。

       必须要表明的是以下内容：

1. 尽管TR08常导磁浮已经具备商业化运行的要求，但仍在造价和最高速度上存在一些瓶颈问题，线路精度要求较高，最高运营速度设计目前只是500，目前技术上最多到550的试验速度，再往上走，轨道要求更为苛刻，间隙控制也存在难题。

2. 仍有很多改进的方案较德日这样相对成熟的技术有一定技术和造价上的优势，还需要时间验证。

3. 究竟采用何种轨道方式，以及浮起原理，这个标准会始终让业外人士担忧。因为列车相对好说，但是长大的线路改造，是难以令人接受的。

4. 支持磁浮技术只是基于其高速领域的优势，高速轮轨在其经济安全的速度领域，仍具备很大的优势，磁浮目前看来并不具备统一的标准性，尤其是国内并没有掌握核心技术，因此大规模建设磁浮线是不可行的，只能在经济发达的城际线上试行。大规模的路网建设基于传统轨道的兼容性，就目前来看仍是首选。

5. 高速轮轨和磁浮并不对立，前者的成熟度和广泛应用远远大于新生事物磁浮列车，中国已经停止了长大干线是磁浮还是轮轨的争论，并且已经投入了大量的资金进行了前所未有的高速铁路线建设，预计若干年后能形成一定网络干线。但是需要注意的是，轮轨列车在更高速度运行方面，安全和经济性已无太大潜力，尽管磁浮的发展仍有很多问题要解决，但是其已经具备更高速度的潜力和很大优势，且已被到目前为止的工作所证明。

6. 只建议目前修好上海机场联络线和沪杭磁浮，我们排除两地政府在形象上的兴趣，就技术层面讲，这将是个综合的商业运行考验，适当的距离和合适的消费能力以及客流，足以为今后的发展做出参考。因为只有在城际线路真正体现出优势之后，才能扩展到更多城际，更多城际的连接，也就成了长途。

      总的来说，新技术发展必然会带动一系列产业，小范围，可控制的去验证，既可避免特别大的浪费风险，也足以完成真正贴近人们出行需要的验证。建议修建磁浮线之后和相同距离的高速轮轨进行详细的比较论证包括投资、运营和维护的翔实数据。在今后的时间中，也需要对各种磁浮方案进行细致的论证和比较。随着超导技术的快速发展，国外出现了不少方案均与超导相关，也是因为超导磁铁在强大磁力的优势，维持磁力需要很低的能耗，国内也需要重视。

[ 本帖最后由 asoya 于 2009-1-26 21:11 编辑 ]

asoya

14预留

asoya

15预留完毕。

feather

何时成文？
等待楼主大作！

wanyanyu

留个脚印先:)

好文章，希望楼主能再加进德国和日本两种技术体系的分析对比。

[ 本帖最后由 wanyanyu 于 2008-12-15 19:25 编辑 ]

Ayumimy

非常期待！

木头

非常关注，占个坐位