12月8日，由中國鐵建鐵四院設計施工總承包的湖南長沙中低速磁浮鐵路工程全線疏散平臺鋪架完畢，將于近期開通試運行。

每當中國取得技術突破之際，總有人會拿外國最先進的技術與之相比較。誠然中國目前在磁懸浮列車方面的技術成果和德國、日本依舊有一定差距，但已經(jīng)取得的進步是顯而易見的。

另外，就下一代軌道交替而言，磁懸浮并非唯一的選擇，長沙磁浮工程的意義更多的是技術儲備和技術驗證，以及積累運營經(jīng)驗，是國家兩條腿走路的具體體現(xiàn)。

1

磁懸浮技術基本原理

磁懸浮列車能抵抗地球引力，懸浮于軌道上，根據(jù)工作原理不同，可以分為常導電磁吸引式懸浮和超導推斥型懸浮。

常導電磁吸引式磁懸浮是電磁力主動控制懸浮，由車上常導電流產(chǎn)生的電磁吸引力，吸引軌道下方的導磁體，使列車浮起，再由直線電動機驅(qū)動前進。具體來說，就是對置于導軌下方的懸浮電磁鐵線圈提供電流產(chǎn)生電磁場，使之與軌道上的鐵磁性導軌相互作用，利用他們之間的電磁吸力，使列車懸浮至一定的高度。

但由于電磁吸引力與氣隙大小近似成平方反比的非線性關系——氣隙減小會使電磁吸力增大，導致氣隙進一步減?。欢鴼庀对龃髣t使電磁吸力減小，導致氣隙進一步增大。因此，這種懸浮系統(tǒng)本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，加上這種列車懸浮的高度約10mm，必須通過精確快速的反饋控制，才能保證列車可靠穩(wěn)定地懸浮。德國的TR型磁懸浮列車就是電磁吸力型懸浮的典型代表。

超導推斥型磁懸浮列車是利用同性磁極之間相互排斥的原理來實現(xiàn)車輛懸浮的，其原理是在磁懸浮列車的車體上安裝超導線圈或永磁，而在軌道上分布有按一定規(guī)則排列的8字形線圈，當列車以一定速度前進時，超導線圈產(chǎn)生的強磁場就在軌道的8字形線圈內(nèi)產(chǎn)生感應電流，感應電流進而產(chǎn)生強大電磁場，在8字形下半環(huán)中形成推斥磁場——上半環(huán)中形成吸引磁場，使列車懸浮。這種磁懸浮列車的超導系統(tǒng)電磁力強大，可使列車懸浮100mm，但超導技術相當復雜，并需屏蔽發(fā)散的強磁場。

由于抵抗地球引力的根源在于感應電流的磁場與超導線圈的磁場相互排斥而產(chǎn)生排斥力，因而列車速度愈大這個排斥力就愈大，當速度超過一定值時，列車就脫離路軌表面而實現(xiàn)懸浮。因此，超導推斥型磁懸浮列車往往是高速磁懸浮列車，日本山梨線的MLU型車即為超導推斥型磁懸浮列車的代表。

2

磁懸浮列車為何敗于高鐵

上世紀90年代，新建高速鐵路成為業(yè)界共識，但在技術產(chǎn)生了分歧，磁浮派認為磁懸浮列車代表著未來技術發(fā)展趨勢，輪軌派認為新建高鐵才是當務之急。在此背景下，兩派各建一條鐵路，一條是上海龍陽路至浦東機場的磁懸浮實驗線，另一條是秦沈客運專線。

上海磁懸浮實驗線于2002年底通車，而秦沈客運專線于2003年初開始試運行，在“中華之星”270公里時速動車組夭折之后，磁懸浮列車和高鐵并未分出高下。

2006年，京滬高速鐵路與滬杭磁懸浮交通項目的項目建議書先后獲批，京滬高鐵順利建成，而滬杭磁懸浮卻不見蹤影。這當中既有決策者在技術選擇上趨于保守，也有高鐵可以兼容現(xiàn)有的鐵路網(wǎng)絡的優(yōu)勢，還有磁懸浮在造價方面數(shù)倍于高鐵的因素。

從事后諸葛亮的視角去看，選擇高鐵未必不是明智之舉：

就造價而言，當年的京滬磁懸浮報價是4000億人民幣，而高鐵報價約1300億，雖然實際造價達2200億，但比起磁懸浮4000億人民幣的報價而言（如果實際建造的話，造價可能會高于4000億），依舊具有成本優(yōu)勢。

由于高鐵可以兼容現(xiàn)有軌道網(wǎng)絡，普通機車也能跑高鐵的線路，而磁懸浮列車只能跑專線；一條高鐵線路可以跑多列列車，而磁懸浮只能跑單列……在運營成本方面，高鐵的成本要大幅低于磁懸浮列車，由于京滬磁懸浮僅僅存在圖紙上，就只能以建成的上海磁懸浮實驗線為例。上海磁懸浮實驗線全程29.8公里，即使在票價高達數(shù)十元且次次滿載，也很難收回運行成本，據(jù)估算，若要收回成本票價應該為240元左右。而從溫州到上海，若乘高鐵二等座，票價也不過226元。

當高速磁懸浮列車在制動時，磁懸浮列車的頻率與人體頻率相近，會引起人體的共振，而五臟六腑與列車共振顯然不會是令人愉悅的感受。在舒適度方面，高鐵雖然在很多情況下，未必優(yōu)于磁懸浮列車，但不會出現(xiàn)因列車制動，引發(fā)人體共振的情況。

在知識產(chǎn)權方面受制于人也是關鍵因素。由于中國只在中低速磁懸浮列車技術上擁有自主知識產(chǎn)權，而引進的高速磁懸浮產(chǎn)權主要在德國，若選擇磁懸浮列車，那中國上萬公里的鐵路都將受制于人，在建設、維護、運營等方面將被外商無限抽血。而高鐵中國具有完全的知識產(chǎn)權，選擇高鐵不僅免于受制于人，還使南車、北車茁壯成長，將西門子、阿爾斯通、龐巴迪等昔日的老師逐一超越。

此外，磁懸浮列車車速定位比較尷尬——磁懸浮列車在車速上不比高鐵快多少，但卻比下一代軌道交通系統(tǒng)慢了五倍左右——中國正在研發(fā)的下一代真空運輸系統(tǒng)理論時速達2900公里，甚至在理論上有提速到5000公里極限時速的潛力。據(jù)了解，該系統(tǒng)采用真空管道技術，而且在這兩年進步很快。

3

長沙磁浮工程的意義

長沙磁浮工程全線長18.5公里，完成投資約35億元，最高時速100公里，乘客從長沙高鐵南站搭乘磁浮列車，只需約10分鐘即可到達黃花機場。該工程最大的亮點是中國首條自主研發(fā)的磁懸浮線（向中車和中南大學致敬），使用中車株洲電力機車公司自主研發(fā)生產(chǎn)的中低速磁浮列車“追風者”。該款列車于2012年1月誕生，多項成果達到國際領先水平，中國也由此成為世界少數(shù)幾個掌握中低速磁懸浮列車技術的國家之一。

相對于發(fā)揮類似于輕軌的實際作用，長沙磁浮工程更像是花小錢賺吆喝，順帶做磁懸浮技術儲備和技術驗證。另外，在實現(xiàn)列車能夠懸浮之后，列車能高速行駛就必須依賴另一項技術——直線電機，而該技術也可以被用于航母電磁彈射。

雖然電磁彈射器的直線電機與磁懸浮列車用的直線電機有一定區(qū)別——磁懸浮列車的直線電機大多做勻速工作，而電磁彈射器卻是加速度工作。電磁彈射器的感應動子比較短，而含有線圈的定子長；磁懸浮列車的直線電機帶線圈定子短，而動子很長……但最基本的原理是相通的。

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。

日常所見的電動機都是旋轉型的，它是由定子包圍著圓筒形的轉子，當通過三相交流電的時候，定子形成旋轉磁場，旋轉磁場會因感應在轉子中流過電流，而轉子產(chǎn)生的電流與定子磁場作用從而使轉子產(chǎn)生旋轉力矩。

而直線電機可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開，并展成平面而成。對應旋轉電機定子的部分叫初級，對應轉子的部分叫次級。在初級繞組中通多相交流電，便產(chǎn)生一個平移交變磁場稱為行波磁場。在行波磁場與次級永磁體的作用下產(chǎn)生驅(qū)動力，從而實現(xiàn)運動部件的直線運動。相對于適用于磁懸浮列車的直線電機，電磁彈射所使用的直線電機的技術難點是盡可能提高它的功率密度和能量效率，以及針對海洋環(huán)境的強悍適宜能力。

可以說，電磁彈射器和磁懸浮列車所使用的直線電機在技術原理上具有相似性，磁懸浮列車技術的發(fā)展與電磁彈射器的進步可以起到相輔相成的作用。因此，長沙磁浮工程除了驗證磁懸浮列車技術之外，還能對電磁彈射器的發(fā)展有一定促進和借鑒作用。