技术介绍

一、什么是中低速磁浮交通?
  以往的轮轨交通,顾名思义就是轮在轨上跑的交通系统,对人类社会发展作出了历史性的巨大贡献,但由于轮与轨的接触运动,振动和噪声相伴而生,因此在繁华的城镇中心地带和居民生活区,轮轨系统不能铺设在地面之上,环保方面要求只能建在地下。
  而中低速磁浮交通与轮轨交通最大的区别就在于没有车轮,用电磁力悬浮支撑代替了车轮支撑,这就避免了轮轨接触带来的一系列问题,而又不产生新的问题。 所以,中低速磁浮交通在交通领域成为一项创新性的开拓,是人类发展历史上,继蒸汽机车发明后交通领域的又一次技术革命,它将会给人类的生活带来不可估量的 潜在价值。
  从2006年开始,市地铁集团就获得了市政府部门的批准,首创性地对城市轨道交通采用中低速磁浮技术的可行性进行前期研究。时至今日,深圳在中低速磁浮技术的研究已经历了近7年的时间,在国内相关领域中属数一数二的前沿城市。
二、磁浮技术的发展历程
  德国是世界上最早研究磁浮的国家。早在20世纪20年代,德国科学家工程师赫尔曼·肯培尔首次考虑电磁浮铁路(电磁对车道的吸引原则), 并于1934年申请了悬浮列车的专利,被誉为“磁浮之父”。
  进入上世纪70年代以后,随着电力电子和控制技术的发展,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划磁浮运输系统的开发。但后来都 中途放弃,只有德国和日本仍继续进行,但各有侧重。德国侧重高速磁浮铁路系统的研究,日本则侧重中低速磁浮铁路系统的研究。世界上第一条磁浮商业线路—— 全长30公里、从龙阳路到浦东机场的“上海磁浮示范运营线”,其引进的正是德国人研发的高速磁浮铁路系统。目前日本已于2005年3月成功投入运营,韩国 也将于今年投入运营。
中国从20世纪80年代开始了常导磁浮列车的研究。作为高端的轨道交通技术,国家将磁浮列车关键技术研究列入“八五”攻关计划,并在“十一五”、“十二 五”中将磁浮交通系统作为国家科技支撑计划之一。截止目前,我国成功完成了磁转向架、直线电机驱动、电力电子技术和控制技术等磁浮交通系统中核心技术的开 发。
  2009年,由国防科技大学和北京控股磁浮技术发展有限公司共同研发的中国首列“具有完全自主知识产权”的实用型中低速磁浮列车在唐山试验线下线。历经10余年工程化实践,目前中低速磁浮交通系统已达到商业化运用的水平。

 

    


三、中低速磁浮交通特点
  首先,运行振动小、噪声低,无粉尘污染。中低速磁浮列车运行时悬浮在轨道上,不存在车轮和轨道接触产生的摩擦噪音和振动,也不会产生摩擦带来的金属粉尘,10米以外的居民住宅区基本听不到列车运行的声音。
  第二,爬坡能力强,转弯半径小。可以爬70‰的坡(轮轨列车只能爬35‰的坡);最小转弯半径为75米(轮轨列车为250米)。
  第三,安全可靠性高。中低速磁浮交通大部分都传承了传统轮轨交通的成熟技术和产品,有明确的标准和技术规范。转向架采用了有关航空标准,且是“抱”着轨道运行的,保证了列车运行时不会发生脱轨和颠覆的风险。悬浮控制系统采用了多重冗余设计,具有较高的可靠性。
  第四,电磁环境友好。经电磁辐射研究表明:中低速磁浮列车其车内及车站的磁场均不超过国际ICNIRP标准中电磁辐射公众标准限值,与传统轮轨列车的电磁水平是同等级别的,现在的技术可以做到比轮轨更低。
  第五,成本低。中低速磁浮制式的工程量、拆迁量以及列车维修成本都比轮轨少,高架敷设方式的建设成本不到地下的二分之一,车站的用电也只有地下的一半。
  第六,气候适应性强,可实现全天候运营。中低速磁浮列车运行不接触轨道,因此不受雨雪、冰雹、台风等天气状况的影响。
  第七,施工对城市环境影响小。施工用地面积小,围挡影响时间短;管线迁改工程少,无大型基坑,重型机具使用少,施工噪音低;土石方工程量小,弃土场选址容易,泥头车扰民现象少。
  总之,中低速磁悬浮交通相对轮轨交通具有很多独特的优势,有着很好的发展前景,能够真正为人类实现绿色交通的梦想,提升经济社会发展水平。
四、 中低速磁浮交通安全可靠性介绍
  对于城市轨道交通而言,其安全可靠性无容置疑是一项最基本的技术指标,那么,中低速磁浮列车的安全可靠性体现在哪些方面呢?
  1、核心技术安全。
  (1)悬浮导向系统采用冗余设置,每辆列车设有5个转向架固定在车体上,每个转向架设有4个悬浮控制点,每列车共20个悬浮点,每侧10个。每个悬浮 点有3个间隙传感器,只要一个传感器正常,就能保证该点的正常悬浮。列车一侧4个以上悬浮点出现严重故障,并且无法提供需要的悬浮力,该故障车辆依然可靠 液压支撑轮实现车辆低速运行。当供电接触网故障停电后,列车可以依靠安装在列车上的悬浮后备电源继续悬浮30分钟以上。能确保车辆到达最近车站进行救援工 作。
  (2)牵引系统采用冗余设置,每辆车具有10台直线感应电机,采用5串2并的连线方式,分布于车辆左右两侧。当丧失动力的车辆数目较多且悬浮正常时,牵引系统能以较低速度运行到指定车站进行规避处理。
  (3)制动系统采用电气制动和机械制动两种方式相互独立或联合使用,从而实现常用制动、快速制动和紧急制动,在任何状态下都可以实现列车的制动与停车,保证行车安全。
  2、运营安全
  (1)在运营过程中,磁浮列车底部的转向架和电磁铁部分采取了抱着轨道的设计,车、轨、梁一体,因此不会发生脱轨和颠覆情况。
  (2)磁浮列车创新采用的是自动控制系统,在原有信号系统故障导向安全的保障下,还增加了一套列车防撞系统,列车追尾的风险更小。
  (3)磁浮列车靠电磁力支撑列车悬浮在轨道上,电磁力大小随着列车载荷的变化而变化,通过计算机实时控制,使列车与轨道始终保持一个固定的间隙,即使在超重100%的情况下也能够安稳运行。
五、中低速磁浮交通辐射情况介绍
  提起磁悬浮,人们可能会联想到电磁辐射,甚至有些谈虎色变。其实,电磁辐射只有在高频状态下才会产生。在直流或工频(50HZ)状态下,电磁辐射可以忽略不计,只会有磁感应强度的大小之分。
  实际上,地球就是一个大的磁体,地面都被磁力线包围着,各种用电设备均会产生电磁波。所有轨道交通列车都采用电力能源,当然也会产生一定的电磁波,但由于工作频率低,电磁波幅度小,满足国际和国内的标准,不会对人体造成损害,所以轨道交通才得以广泛应用。
  磁浮列车与传统轮轨列车相比,区别只是采用电磁力支撑代替了原来的轮对支撑。增加了一个悬浮直流磁场。我们知道,电磁波是向外扩散的,而电场或磁场是 闭合的,电场中电流从正到负,磁场中磁力线南进北出。磁浮列车是采用磁场异性相吸的原理悬浮的。磁力线几乎都封闭在两个磁极构成的局部磁场内部,只有极少 数磁力线从北极出来后经过空中回到南极。离磁极3米测不到外逸的磁场,只能测到大地的环境地磁。
  理论和实测的情况都表明,磁浮列车与传统轮轨列车的电磁水平是同等级别的。而中低速磁浮可以做到更低。
六、磁浮交通线路敷设方式介绍
  中低速磁浮交通与普通轮轨交通系统的唯一区别就是车辆没有车轮,其它系统如供电、屏蔽门等都完全相同。因此中低速磁浮交通与传统轮轨交通一样,完全可 以按地下、地面及高架的敷设方式进行建设。只是,中低速磁浮列车由于具有噪声低、振动小、转弯半径小、爬坡能力强等特点,能有效减少对周围环境的影响,与 轮轨交通相比,走高架更具优势。
  由于中低速磁浮列车抱轨运行,与其它高架轨道交通和高架道路相比,梁的结构窄、梁柱细,较容易与城市周边的建筑实现溶合设计,经过景观设计可以使整个桥梁连续而流畅,并辅以美观的车辆色彩和造型,轨道交通也能成为城市景观一条动态的风景线。
七、中低速磁浮交通成本介绍
  1、建造成本低。首先,由于磁浮列车运行时噪声和振动小,非常适合采用高架敷设;其次,转弯半径小,爬坡能力强的特点,使得线路选择更加灵活,甚至可 以贴近密集的建筑物建设,大大减少了征地拆迁、管线改移的费用;另外,由于车体采用了轻量化设计,使得桥梁上部荷载减小,可以对桥墩及梁体的结构尺寸相应 减小,使得结构轻盈化,有利于更灵巧的选择架设路径。因此,中低速磁浮交通相对可以大幅度节省建造成本。
  2、运营成本低。中低速磁浮交通的列车车体没有轮轨之间的机械磨擦,车辆维护量很小,大大降低了维护费用。
八、中低速磁浮交通灵活编组介绍
  根据我们每天的亲身体验,一年中的客流高峰期分为节假日和每天的早中晚时段,其他大部分时间均为平峰期。对此,合理地对列车数量编组可以大大减少能耗的浪费。
  相对于轮轨式地铁列车来说,中低速磁浮列车每个车均为自带动力的车辆,运营时采用车辆灵活编组,可以更容易地短时间内把单辆车或多辆车组合起来运行, 即客流高峰期采用多节车组合运营,平峰期采用少节车组合运营。灵活的大小编组可以在每天运营的大部分时间中克服“大马拉小车”的耗电的情况,具备适应适应 8号线客流极不均衡的特点,同时实现节能运营,相对轮轨式地铁运营有条件节省牵引能耗15%以上。