本世紀五、六十年代,鐵路曾經被認爲是一個夕陽運輸產業。因爲面對航空、高速公路等運輸對手的強勁挑戰,它蝸牛般的爬行速度,已越來越不適應現代工業社會物流和人流的快速流動需要了。但七十年代以來,特別是近幾年來,隨着鐵路高速化成爲世界的熱點和重點,鐵路重新贏回了在各國交通運輸格局中舉足輕重的地位。法國、日本、俄國、美國等國家列車時速由200公里向300公里發展。據1995年舉行的國際鐵路會議預測,到本世紀末,德國、日本、法國等國家的高速鐵路運營時速將達到360公里。要使列車在如此高的速度下持續行駛,傳統的車輪加鋼軌組成的系統,已經無能爲力了。在這種情況下,只能使用一種超常規的列車--磁懸浮列車。目前,世界上的第一條磁懸浮列車鐵路線,德國的柏林至漢堡之間的鐵路線已經破土動工了。這條全長284公里的線路上將運行時速達400公里的磁懸浮列車。
普通列車行駛時,車輪與鋼軌是緊緊貼在一起的,當列車高速行駛時,車輪與鋼軌的阻力就大大增加。據科學家計算,依靠動力牽引,車輪與鋼軌接觸的普通輪軌列車,最大時速爲380 公里左右,如果考慮到噪音、震動、車輪和鋼軌磨損等因素,實際速度不可能達到最大時速。所以,歐洲、日本現在正運行的高速列車,在速度上已沒有多大潛力。要進一步提高速度,必須轉向磁懸浮技術。 稍有物理知識的人都知道:把兩塊磁鐵相同的一極靠近,它們就相互排斥,反之,把相反的一極靠近,它們就互相吸引。托起磁懸浮列車的,那似乎神祕的懸浮之力,其實就是這兩種吸引力與排斥力。這種列車懸浮在軌道上方,和軌道之間沒有直接接觸,運行阻力大大減小,因此磁懸浮列車的最大時速可以達到500公里。
根據吸引力和排斥力的基本原理,國際上磁懸浮列車有兩個發展方向。一個是以德國爲代表的常規磁鐵吸引式懸浮系統--EMS系統,利用常規的電磁鐵與一般鐵性物質相吸引的基本原理,把列車吸引上來,懸空運行;另一個一個是以日本的爲代表的排斥式懸浮系統--EDS 系統,用超導的磁懸浮原理,使車輪和鋼軌之間產生排斥力,使列車懸空運行。這兩個國家都堅定地認爲自己國家的系統是最好的,都在把各自的技術推向實用化階段。估計到下一個世紀,這兩種技術路線將依然並存。 北京大學張承福教授認爲,比較而言,日本的排斥式系統比較有利。它在物理上的原理比較簡單,懸浮穩定,車輪與鋼軌之間的距離保持在10釐米左右,對鋼軌的要求不那麼嚴格;由於對控制系統的要求較低,所以能耗也少。而吸引式的懸浮系統只能把車輪與鋼軌保持在3-4釐米左右,這就需要有一個良好的控制系統,能耗自然就多;而且它對鋼軌的要求也很高,遇上軌道上有冰雪,或高低不平的路段就影響運行。
磁懸浮列車今天看似乎還是一個新鮮事物,其實它的理論準備有很長的歷史。1929年德國人首先提出了磁懸浮理論,在相當長的時期內,他們就一直計劃搞一條磁懸浮鐵路。日本人1972年開始嘗試EDS系統,但這個原理早在1966年就由美國人提出來了。這套技術的理論背景與當時的超導技術發展緊密相關。因爲六、七十年代,是世界超導應用研究的鼎盛時期,利用超導原理,解決一些應用難題是那時的熱點。爲了使理論設想變成現實,日本人嘗試了20年。
中國於1876年修建了第一條鐵路,日本於1872年修建第一條鐵路,兩國只相差4年。但日本修建第一條鐵路的時間是1964年,1982年,日本就開通了第一條超導磁懸浮實驗線,而到目前爲止,我國還只有一條時速才170公里的廣深準高速鐵路,至於磁懸浮列車,還只存在於少數工程師的大腦中。
我國落後的鐵路設施,卻要面對世界上最大的貨運和客運運輸市場。因爲中國的資源大部分在西部和北部,而人口集中在東部沿海地區,要實現資源和人口的合理配置,需要大量的運力來完成。而且隨着經濟的發展,這種客貨流動的頻率將更加頻繁,以我國的現有運力,無論陸海空都遠遠不能滿足這個要求。發展速度快、效率高、運力大的運輸方式,是緩解我國運力緊張的必由之路。在現有條件下,我國鐵路部門進行了一些有益的嘗試。
上海至南京之間的滬寧線,是我國鐵路的一大瓶頸,特別是這幾年隨着長江三角洲的經濟迅速發展,這條線路上的旅客量增長尤爲迅猛。1995年,爲了緩解滬寧線的運輸矛盾,上海鐵路局在滬寧線上開通了 "先行號"旅客快速列車。1997年4月1日,鐵道部在京廣線、京滬線、京哈線等主要鐵路幹線上開行了40多趟旅客快速列車,它們的平均運行時速在110--140公里之間,一列列朝發夕至的快速列車,縮短了旅客飽受漫長路途勞頓折磨的時間,享受到了快速帶來的效率和舒適。但是,這種速度畢竟還太低,而且在老鐵路幹線上的提速,上述的速度幾乎已經是極限。另外,現在的旅客列車的速度雖然提上去了,但它是以犧牲貨運列車和其它普通列車的速度爲代價的。發展速度更快的鐵路運輸,也是我國今後的必然選擇。磁懸浮列車是目前世界上最先進的鐵路運輸工具,它的成功實驗和商業化,爲緩解我國的運力緊張的局面,提供了一個新的選擇模式。試想想,如果我國的北京到上海之間有這樣一條超高速鐵路幹線該多好,那麼一天之內,人們就可以在南北之間穿梭旅行了。 當然,現有的運輸網絡是陸海空多種運輸手段結合的綜合系統,各種交通工具之間,既有明確分工,又有激烈競爭,而且飛機和汽車的運輸速度也在日新月異地發展,那麼,如果說要發展磁懸浮列車的話,它的市場應在哪裏定位呢?
北京大學的張承福教授認爲,向空中發展有一定的侷限性,比如週期性的運輸或長距離的運輸,用飛機可能比較合適,但如果幾百公里的距離也用飛機就不經濟了。因爲機場離城市一般比較遠,飛機起降需要不少時間,因此,從效率看,飛機儘管比其它的運輸工具快,但除開起降時間,在幾百公里的範圍內,它與高速列車,特別是未來的磁懸浮列車相比並沒有什麼優勢。而且飛機的能耗比列車要大得多。而陸地高速運輸----高速鐵路,也有其侷限性--速度極限、噪音污染,摩擦損耗等等。因此,各國過去準備搞普通高速列車的,現在都傾向於搞磁懸浮列車。
磁懸浮列車既然如此先進,如此快速,我國能不能很快就發展磁懸浮鐵路,使中國的大地風馳電掣地奔馳着磁懸浮列車呢?
中國科學院邱勵儉院士認爲,好的東西不一定決定你馬上不夠上。磁懸浮列車花費太大,1公里高速公路投資需要2億人民幣,1公里磁懸浮鐵路投資翻兩番都不止。如果要修一條從北京到天津的高速公路,投資300--400億人民幣足夠,而修一條磁懸浮鐵路,沒有1000億人民幣是不可能的。所以他認爲應該要慎重。邱院士的意見,代表了很大一部分人的意見,因此中國對發展磁懸浮列車採取的是循序漸進的策略。
1996年4月23日,鐵道部在北京主持召開了京滬高速鐵路研討會,出席會議的有國家有關決策、政策研究、國家重大技術項目評估專家和鐵道技術專家。在這次會議上,大多數專家支持九五期間京滬高速鐵路立項,並首先從運力最緊張的滬寧線上起步。鑑於這個的鐵路發展戰略,即使按最樂觀的估計,京滬高速鐵路不會早於1998年開工,至於全線通車,可能到2010年才能實現。而只有到那時,纔可能考慮發展非常規的高速列車--磁懸浮列車。因此,中國人要坐上自己的磁懸浮列車出行,可能是25年以後的事情了。
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