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自主创新发展磁浮列车纪实(四)

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发表于 2020-5-2 09:50:40 | 显示全部楼层 | 阅读模式
本帖最后由 章湘洪 于 2020-5-5 17:16 编辑

自主创新发展磁浮列车纪实












                中国自主创新发展磁浮交通纪实

         追求速度,催生梦想
        人类的发展总是以追求速度与效率为牵引。19世纪,发端于英国的工业革命,动摇了几千年来的运输模式,汽车的出现实现了动力革命,速度大大提高,从此使速度与效率联系在一起。如今,随着高速公路的大量建设,汽车时速普遍达到100千米以上,极大方便了人们的出行,节省了路途中的时间。
       速度与效率是人类永恒追求的目标。1825年,世界上第一条标准轨铁路问世,火车便成了人们生活中不可或缺的重要交通工具,它承载量大、速度更快、更加安全。作为工业化水平的标志,铁路交通体现着一个国家的综合国力,于是,随着科技的发展,铁道线越来越多,火车速度节节攀升,人员与货物的运输越来越便捷,这是铁路交通对人类社会发展进步的贡献。
       人类追求速度是无止境的。然而,速度越高,阻力也就越大,因为列车行驶的阻力与速度的平方成正比,所以,当列车的时速达到或超过一定值时,就很难再提速了。现在,即便是在专用轨道上行驶的高速列车,时速一般都在300千米左右,很少能超过400千米。
为什么列车的速度不能持续往上提升呢?这就涉及成本和性价比的问题了。轮轨列车提速的代价是相当昂贵的,科学家曾进行过计算,时速300千米的高速铁路,其造价比时速200千米的准高速铁路要高出近两倍,比时速120千米的普通铁路高3至8倍,如果列车速度继续提高,其造价还将急剧上升。
       速度提升带来的另一个问题是,高速行驶的列车由于轮轨之间的摩擦,会引起的强烈震动和噪声,以及拐弯时产生的离心力,使人乘坐产生不舒服的感觉,还会带来安全和维修成本等一系列问题。
科学家们经过深入分析研究,认为进一步提高列车速度,首先需要解决的关键问题是,如何消除列车轮轨因机械接触而造成的摩擦与震动,必须综合考虑震动、噪声、安全、造价、维修等一系列因素。但这些问题解决起来相当难,因为列车是个笨重的“铁家伙”,一节列车重达几十吨,加上载客或是货物就是几百吨,要让它能摆脱地球的引力,消除轮轨之间的机械接触产生的摩擦与震动,简直“难于上青天”,科学家普遍认为,现在的高速铁路时速已经接近极限。
       善于探索与创新的科学家们,却从没有放弃对速度的追求,世界上的事情“只有想不到,没有做不到”,办法总比困难多,任何问题都是有解的,只是要找到解决的路径与方法。
科学家们经过长期研究与分析,认为消除轮轨列车摩擦与震动的办法无外乎两种:一种是气浮法,在列车车体底部安装一个喷气装置,通过向铁道上喷气,利用反作用力使火车浮起,从而摆脱地球的引力;另一种是磁浮法,即利用磁铁同性相斥和异性相吸的特性,使列车在铁轨上悬浮起来,车与轨不接触,自然就没有了摩擦阻力,震动也随之消失。
       第一种气浮法,原理并不复杂,问题是列车过于笨重,喷气面也大,只有当喷气产生的推力比列车重量更大,才能将车厢托起。但要让它沿着铁道前进,且不说能否实现稳定控制,光是喷气产生的噪声、扬起的尘土、对路基的破坏等就是一大难题,如果再考虑到造价与乘客舒适性,此法根本行不通,故不宜采用。
       第二种磁浮法,利用电磁铁“同性相斥、异性相吸”的特性,使列车在铁轨上悬浮起来运行,原理简单也很好理解,问题还是因为列车太过笨重,实现稳定悬浮与控制,困难重重,相比于前者,磁浮法似乎要科学现实一些,也许是一个好的选择。
1922年,德国科学家赫尔曼·肯佩尔第一个提出了“电磁悬浮铁路”的设想,并开始着手研究。此后,他获得了世界上第一项有关磁浮技术的专利。1953年,赫尔曼·肯佩尔写出了他一生最具开创性的研究成果——《电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆》科学报告,却并未引起多少人关注,人们觉得这只是一种科学“幻想”罢了,将笨重的列车悬浮起来行驶,是多此一举,也不现实,没有任何工业和商用价值可言。
赫尔曼·肯佩尔的研究尽管没有引起什么反响,但他坚持“走自己的路”,始终没有放弃他的研究。作为一位有创新追求的科学家,他相信只要坚持不懈地探索创新,这一设想最终是可以实现的,坚持率领自己的研究小组不断地探索前行。
       根据电磁原理来研究磁浮列车,在当时别说是普通人,就是一些科学家们也认为赫尔曼·肯佩尔的研究没有任何可行性,更不要说应用了。人类自从发明了轮轨列车以来,列车就是依靠轮子承载在轨道上运行。如果凭着简单的磁铁特性原理,就想去掉承载重量的轮子,让列车以悬浮状态在轨道上运行,简直是痴人说梦,就当作茶余饭后的一个话题罢了。
       俗话说:“屁股决定脑袋。”在交通部门和政府决策者看来,轮轨列车技术已经成熟,时速可以达到100千米,甚至200千米,已经是够快的了。如果要想再快,可以选择乘坐飞机。没有必要别出心裁去研制一个没有轮子的列车,不仅投资看不到回报,更是一个“无底洞”。即便技术突破了,能否实现,是否可行,安全性怎样?性价比如何?一切都还是未知数。
       在科学家眼里,创新是没有禁区的,更不能受传统思维的禁锢。从创新实践看,凡是原理上行得通的,就一定能找到成功的路径。把“不可能”变成“可能”,这就是创新的价值和意义,特别是磁浮列车,其创新更是具有划时代的意义——它第一次打破“车”必有“轮”的概念,让车不依赖于轮子而能“贴地飞行”,这是多么具有变革性的科学创造!
        当普通人认为磁浮列车只是一个“神话”或是“科幻”时,科学们家却认定它或许就是未来的一种新型交通工具。
当然,这只是科学家们的一个美好梦想。美梦能否成真呢?(文/王握文/葫芦丝音乐/章湘洪)








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