磁悬浮交通在路上——专访中国工程院院士钱清泉
本期专访，《世界轨道交通》杂志特邀约采访了中国工程院院士、西南交通大学牵引动力国家实验室主任钱清泉。钱清泉院士是我国著名铁道电气化与自动化专家，他主持研制成功了我国第一套电气化铁道多微机远动监控系统，并于1987年实现产业化，在10多项国家、省部级重点工程中推广应用，并在10多次世行贷款国际招标项目中击败国外强手，中标经费累计达2000多万美元。
高速磁浮是继汽车、轮船、火车、飞机和管道运输之后，填补火车和飞机之间速度空白的第6种交通运输系统。相比传统轮轨铁路，作为一种实际应用才十多年的新型交通技术，其发展一开始也不是一帆风顺的。
早在2007年京沪高铁动工前，也曾因究竟是使用轮轨还是磁悬浮技术而争论了5年之久。同年，上海市还决定，要在浦东机场磁悬浮线基础上，再建设一条从浦东龙阳路站通往虹桥机场的磁悬浮线路。消息一出，上海舆论一片哗然，尤其是遭到沿线居民的强烈抗议，不少居民甚至为此频频上访。
“磁悬浮技术”一度被推倒风口浪尖，“造价成本高”、“不安全”、“电磁辐射影响”、“无法成网”、“环境破坏严重”等等负面评价迅速传播，成为人们对磁悬浮技术的“认识”。面对舆论，在过去的近十年里，关于磁浮技术的讨论相对沉寂，只有少部分人依然默默坚持着。
2016年5月，我国首条完全自主研发制造的中低速磁浮线——长沙磁浮项目正式投入运营，这也是迄今世界运行里程最长的中低速磁浮商业运营线。长沙磁浮项目在国内产生了明显的示范效应，多个城市表示在考虑建设中低速磁浮运营线，也吸引了多个国家代表团来访问考察。2017年6月13日，北京S1线完成第一阶段热滑试验，有望在年内实现载客试运营。更有影响力的事件是：国家“十三五”重点研发计划“现代轨道交通专项”启动时速600公里高速磁浮交通和时速200公里中速磁浮交通研发项目，其速度指标超过了日本已开工建设的超导高速磁浮项目。在国外，日本超导高速磁浮项目建设继续推进；美国的Hyperloop one实现了1000km/h以上试验速度......磁悬浮交通在时隔多年后再次登上世界舞台，出现在人们的视野中。这是否意味着，磁浮交通这一技术路线，在几经起伏后，又迎来了新的春天？
本期专访，《世界轨道交通》杂志特邀约采访了中国工程院院士、西南交通大学牵引动力国家实验室主任钱清泉。钱清泉院士是我国著名铁道电气化与自动化专家，他主持研制成功了我国第一套电气化铁道多微机远动监控系统，并于1987年实现产业化，在10多项国家、省部级重点工程中推广应用，并在10多次世行贷款国际招标项目中击败国外强手，中标经费累计达2000多万美元。成为国内替代进口的主导产品，使我国铁路电气化设备走出了国产化之路，创造了巨大的经济和社会效益。同时他还参与了组织和筹建牵引动力国家重点实验室，1996 年通过国家验收，达世界先进水平，2002 年通过国家评估为优秀，使我国具有世界上数一数二的功能全、规模大的铁路整车试验台，为我国铁路提速和高速建设做出了贡献。
在轮轨技术迅速发展的时代里，钱清泉院士成为了支持磁悬浮技术的“少数人”。多年来，他积极倡导、支持磁悬浮列车技术的研究。在他眼中，无论是高速磁浮还是中低速磁浮，都是地面轨道交通技术未来的发展方向。
“磁悬浮技术”安全、可靠、经济、适用
作为世界上至今唯一的一条高速磁浮商业运营线，磁浮上海示范线至2017年初，已经安全、稳定运行了5205天，完成运行里程1627万km，实现载客4814万人次，并一直保持着迄今地面交通工具最高的运行正点率（99.84%）和准点率（99.92%）记录。钱清泉院士告诉记者，作为公共交通方式的一种，磁浮交通系统的运行原理与铁路（包括高速铁路）、城市轨道交通相似，子系统构成也基本一致。简单地说，可以分为运行控制系统、车辆系统、牵引供电系统、线路轨道系统等四个子系统。除了非接触“悬浮”运行的特点，磁浮交通还是一个高度集成的自动控制系统。“磁悬浮技术”并非公众所传的“不安全、不可靠、不适用、不经济”，相反，相比轮轨技术，磁悬浮技术更安全、更环保、更节能、更可靠。
更安全 以高速磁悬浮技术为例，磁浮列车通过多项安全设计技术确保安全，主要包括：系统构造为车辆环抱线路行使，保证不会脱轨；列车运行的控制与安全防护技术，保证任何妨碍正常运行的故障均会导向安全停车；不会发生追尾和对撞；即使在极端故障情况下，也能保证悬浮和制动；车辆按民航飞机的防火标准设计，且相邻车厢间隔离门的防火隔离时间大于10min；车辆采用防碰撞设计，保证在可能范围碰撞发生后，不危及列车的悬浮导向稳定性，同时列车碰撞部位的变形，不挤伤车内人员及乘客；由于系统的加减速性能高，在接收到地震监测信号后，可用更短的制动时间保障列车停车。
钱清泉院士说，事实上，磁浮上海示范线投入试运行之前，在中、德两国政府磁浮领域合作框架下，委托中外专家组成的第三方评估机构，进行了从系统、子系统到零部件三个层次的安全评审与考核运行，通过安全审批后再颁发载客试运行批文及许可证。投入运行后，经历了风霜雨雪等各种极端天气的考验，且在相当于11级风速的台风中，磁浮列车仍按时刻表正常运行。
更环保 磁浮系统运行对环境造成的负担比其他可比较的交通系统更少。同等速度下，磁浮列车噪声明显比其他陆上交通工具低；根据美国、中国权威机构在磁浮上海示范线进行的全面、综合测量，以及与电磁辐射国际标准、国家标准分析比较，结果表明：高速磁浮交通系统对环境的电磁辐射与高速轮轨系统、地铁系统相当，均远低于现行标准限值，不会对社会公众和职业人员的健康产生不利影响；因具有相对较高的爬坡能力与较小的转弯半径，其线路对地形的适应性较强，可以沿即有交通走廊选线，从而少占用土地，不增加新的环境负担，减少噪声对大众和自然生态的影响。
此外，国外研究机构认为磁浮线路封闭面积小、表面积需求小、能耗比小，所以二氧化碳排放量及声响发射也有优越性。
更节能 铁路是公认的节能交通系统，而高速磁浮交通系统更加节能，这主要源于：一是磁浮列车的非接触运行方式；二是磁浮系统采用分段供电技术；三是磁浮列车设计大幅减少列车截面面积；四是磁浮列车上的高强度轻质材料和车体结构形式采用类似飞机上的减轻自重措施等。德国莱茵州技术监督协会研究表明，在相同运行速度和座位宽敞程度情况下，磁浮列车比高速轮轨铁路ICE的单位运量节能20％～40％。同时，运行过程中的馈电能源能够回收利用；磁浮列车采用同步直线电机驱动方式，其供电效率也较高。
更可靠 磁浮交通是一个高度自动化和信息化的主动控制系统。列车运行、控制和维护都实现了自动化；且以诊断技术为基础，实现了运营、维护及管理的完全信息化。由于系统技术的自动化和信息化特征，其运行可靠性相对更高，例如，磁浮上海示范线运行至今14年多，正点率达99.84%、准点率达99.92%，是其他交通方式无法企及的。
由于自身的技术特点，磁浮线路是通过在轨面设置横坡来平衡离心力，其区间最大横坡可≤12°（特殊情况下α≤16°），线路转弯半径较小，具有较强的爬坡能力（纵向坡度≤10%）。这一特点使得磁浮交通线路具有非常好的适应性，可以更好地适应周边地形，选线受周边设施、地形条件的限制少得多。其他的如舒适度、国民经济效益等方面，磁浮交通系统也有一定的优势，上海示范线实测的舒适度结果达到了ISO舒适度标准的最高等级，等等。
钱清泉院士还表示，中低速磁浮系统与高速磁浮系统技术制式上有一定差异，技术构成也有所不同，运营最大速度一般是80-100km/h，而非高速磁浮的400-500km/h甚至更高。但同作为公共交通工具，其系统设计、运行维护等方面，与高速磁浮交通小异大同。
高速磁悬浮交通丰富综合运输体系
对发展磁浮交通技术的争论，曾经聚焦于其造价、电磁辐射、与现有铁路网络的兼容性等，较少关注这一新型交通技术发展对交通体系与国民经济的贡献。有专家学者曾质疑，中国高铁经过多年发展，已经实现连片成网，发展磁浮产业似乎没有必要。
面对这种质疑，钱清泉院士的答案依然是肯定的，他表示，发展磁悬浮交通一方面是对综合交通体系的结构性完善；另一方面，除技术和经济因素外，交通政策、国民经济和工业政策等也是重要的决策考量。
高速磁浮交通在我国综合运输体系的地位主要反映在四个方面：
技术经济特征定位。作为具有自成体系能力的新型高速轨道方式，特别是填补航空与高速轮轨之间的速度空白，高速磁浮交通优化了运输方式技术经济结构，丰富了综合运输体系的内涵。在各种高速客运方式中，从低到高依次形成高速公路、快速铁路、高速铁路、高速磁浮、民航飞机这样一个完整的速度序列，适应不同层次、不同旅客多样化的运输服务需求，提高综合交通运输体系的配置效率和能力。
资源能源利用定位。高速磁浮交通单位人公里能耗大约是飞机的1/5、汽车的1/2，相同速度下的能耗比高速轮轨更低，具有显著的低能耗、低排放优势，是加快实现能源更替、优化能源利用结构，有利于交通能源转型的可持续发展轨道交通方式，符合国家建设“两型社会”的战略要求。
运输组织定位。高速磁浮交通的运输组织与高速轮轨交通基本相同，适合采用“枢纽辐射、干支分离”的高效运输组织模式。可以在市场竞争基础上，通过自身运输系统的建设或参与综合运输体系的建设，形成运输组织的快速通达、网络化、集约化和规模化，满足干线运输通道的高频次客运需求。
需求服务定位。高速磁浮交通的速度介于高速轮轨与民航之间，既具有自身的目标服务客户群，又可以吸引民航和高速轮轨的目标客户并与之互补，满足综合运输体系不断增长的快速、高效交通需求，增加了高速客运方式的选择性和替代性，能够引导实现快速交通普及化，从而优化综合运输整体需求结构。
中低速磁浮交通成城轨优质之选
在中低速磁浮交通技术方面，我国的研究与应用推广工作一直没有停止。实际上，早期建设的中低速磁浮试验线中，国防科技大学校内的一条试验线较为接近工程化并保持测试运行，西南交通大学原拟于青城山建设的试验线后来因故中止。至2006年底，由国家磁浮交通工程技术研究中心与上海电气集团公司联合建设的上海中低速磁浮试验线建成，同时完成车辆组装与调试，2008年12月三车联挂实现101km/h试运行速度；2008年5月，北京控股公司与国防科技大学联合体在唐山轨道客车有限责任公司内联合建设的唐山试验基地建成，实用型中低速磁浮车首辆车体总成年底完成制造，开始试验。在高速磁浮交通技术应用之光阶段性逐渐减弱的同时，中低速磁浮研发与应用的黎明逐渐到来。
2015年10月，由包括钱清泉在内的17位中国工程院院士、2位中国科学院院士、6位大学教授联合署名了一份《关于加快中低速磁浮交通推广应用的建议》，希望明确中低速磁浮交通为国家战略新兴产业，扩大应用规模。
在业内人士看来，院士们的迫切心情，和目前我国正处在城镇化快速发展阶段密切相关。一方面，我国人口众多，城市轨道交通的发展潜力巨大。另一方面，城镇化战略中，中低速磁浮交通不仅能提供轨道交通支撑，解决传统轨道交通振动、噪声问题，还能延伸传统轨道交通产业链。建议书认为，“中低速磁浮交通建设过程中，可最大限度避免拆迁矛盾，投入运营后，可减小噪声和振动对周围居民的干扰。”
钱清泉院士表示，中低速磁浮的作用可以和轻轨、单轨相比。地铁虽然运量大、能耗低，但是建设周期长、投资太大。
就工程造价来看，建议书称，长沙磁浮工程造价为2.4亿元/双线公里，而2014年全国地铁平均造价约为6亿元/双线公里。
就外界普遍关心的电磁辐射问题，钱清泉也特别做了解释，称电磁场测试结果表明，车内外的磁场都明显低于国际和国内相关标准的限值，不会影响人体健康。
值得一提的是，院士们之所以积极建议扩大中低速磁浮的推广应用，还有一条重要原因就是，我国发展中低速磁浮交通系统的条件已经成熟。
“我国已经掌握了中低速磁浮交通的核心技术、特殊技术、试验验证技术和系统集成技术，并且具备了磁浮列车系统集成、轨道制造、牵引与供电系统装备制造、通信信号系统装备制造和工程建设的能力，拥有较完整的产业发展能力。”钱清泉院士指出。
磁悬浮交通正在路上
如今，中国的科技实力正处在点的突破向系统能力全面提升的重要时期，能不能从参与局部，到承担全部，再到引领创新，不仅考验着智慧和努力，更加考验着勇气和担当，战略和胆识。回顾来路，我国的磁浮交通发展从未停步，除地方政府与企业、校企合作之外，也获得了来自国家层面的大力支持。
国家重点专项“磁浮交通系统关键技术”已于2016年10月获科技部批准启动，标志着我国时速600公里高速磁浮的研发拉开序幕。日前，科技部、交通运输部更是联合印发《“十三五”交通领域科技创新专项规划》，其中明确提出，要实现磁浮交通系统技术完全自主化的技术能力。
经过国家持续支持系统技术与工程化研发，既得益于上海市和“磁浮研发国家队”的长期协同、合作，我国在高速、中低速磁浮系统技术研发与产业化应用方面，已经处于国际领先地位。钱清泉院士介绍，未来应以国际化为目标、以产业化为支撑，以市场化为指导、工程化为载体，实现我国高速磁浮与中低速磁浮技术的发展和应用。对高速磁浮交通，应从示范运营线走向建设国内运营线和国际化推广；对中低速磁浮，宜将其整合到轨道交通产业“出国出海”战略中，为国内外用户提供多元化的城市轨道交通系统解决方案。基于这一工程化、产业化与国际化目标，特别是依托国家“一带一路”战略，将涉及到的地面轨道交通产业系统整合，我国将能够为相关国家、地区提供包括高速铁路、高速磁浮、城市轨道交通、中低速磁浮等全系列、多样化、多层次的综合交通技术，进一步擦亮这张靓丽的“国家名片”。
对于磁悬浮交通的前景，钱清泉院士信心满满。他介绍，“十三五”期间，要先建好长沙机场线和北京S1线，积极推进中低速磁浮交通的应用，形成产业规模的发展能力和自主品牌，同时还要建成5条以上商业运营线路。尽快启动高速磁浮交通工程试验线的建设，为600km/h运行速度的高速磁浮列车创造试验条件。
磁悬浮交通，在路上。
图文来源：世界轨道交通
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