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磁浮列車是一種利用磁場的“吸或斥力”實(shí)現(xiàn)非接觸支撐、導(dǎo)向，并利用直線電機(jī)推進(jìn)的軌道列車。上世紀(jì)六十年代初，日本、德國為探索未來地面大運(yùn)量高速交通方式，同時(shí)對輪軌、磁浮兩種技術(shù)路線開展研究。
輪軌技術(shù)路線：1964年日本開通第1條輪軌高鐵，19年后法國開通了第2條輪軌高鐵（1983）、27年后德國成為第3個(gè)開通輪軌高鐵的（1991），至2007年輪軌高鐵總里程約1.2萬公里。2008年條輪軌高鐵的開通標(biāo)志著輪軌高鐵進(jìn)入了暴發(fā)式增長期，至2020年7月底輪軌高鐵里程達(dá)3.6萬公里，占高鐵里程的近70%。
磁浮技術(shù)路線：2004年基于德國技術(shù)開通第1條高速磁浮，日本擬于2027年開通第2條高速磁浮；2005年日本開通第1條中低速磁浮，2016年韓國開通第2條中低速磁浮，2016、2017年相繼開通了2條中低速磁浮。
相比輪軌，磁浮交通顯現(xiàn)發(fā)展慢、應(yīng)用少的艱難歷程。一方面原因是磁浮交通發(fā)展時(shí)間相比輪軌少了約150年，另一方面也與各國國情有關(guān)（日、歐地域有限且已有完善鐵路網(wǎng)；美國以航空和汽車立國）。但輪軌方式客觀上速度域有限（400km/h以下）、對環(huán)境振動噪聲影響大（如地鐵和市域鐵路），而這些限制都可通過磁浮交通來突破，因此磁浮交通代表了未來技術(shù)方向，其研究及應(yīng)用探索一直受到德國、日本和美國等科技發(fā)達(dá)的重視。
我國疆域遼闊、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡，發(fā)展以磁浮為表征的新時(shí)代軌道交通是繼輪軌之后軌道交通為滿足“日益增長的美好生活需要”的努力方向，尤其是針對市域軌道交通短板，磁浮有望引發(fā)一輪暴發(fā)式發(fā)展。
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3種懸浮方式的基本原理和特點(diǎn)
磁浮列車分為電磁懸浮（EMS）、電動懸浮（EDS）和高溫超導(dǎo)懸浮（HTS）三種不同的原理。
目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營的磁浮列車均為電磁懸浮式，分別是上海高速磁浮、以及中日韓中低速磁浮。西南交大、成都新筑股份采用電磁懸浮方式運(yùn)用于市域磁浮（時(shí)速160—200km/h），均研制有工程樣車，西南交大還將高溫超導(dǎo)懸浮方式用于軌道交通，在這兩個(gè)方面四川技術(shù)均達(dá)到水平。
（一）電磁懸浮
（EMS:electromagneticsuspension）
電磁懸浮利用通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁場，磁場吸力將車輛吸起，通過主動控制保持8—12mm的懸浮間隙。
電磁懸浮方式的列車會引起梁的振動，而梁的振動又影響懸浮間隙，兩者間的相互影響如果不能收斂，就不能穩(wěn)定懸浮。實(shí)現(xiàn)可靠懸浮的主要措施目前還是靠大剛度和大重量的軌道梁，西南交大提出的創(chuàng)新技術(shù)能有效地抑制這種振動，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性，有利于降低建設(shè)成本，具有良好的發(fā)展前景。
（二）電動懸浮
（EDS:electrodynamicsuspension）
電動懸浮具有車載強(qiáng)磁場和很高運(yùn)動速度（>400km/h）等典型特征。原理是“車上的強(qiáng)磁場”相對軌道的運(yùn)動速度足夠大時(shí)，軌道上會感應(yīng)出磁場，利用兩個(gè)磁場間的斥力實(shí)現(xiàn)列車懸浮。
日本用低溫超導(dǎo)磁體獲得車載強(qiáng)磁場，美國磁飛機(jī)方案和馬斯克的真空管道磁浮小車用永磁體獲得車載強(qiáng)磁場（比超導(dǎo)磁體的磁場要弱得多），達(dá)到起浮速度前列車仍需要依靠車輪運(yùn)行。
電動懸浮低速段磁阻力非常大，運(yùn)用速度不應(yīng)低于400km/h，否則極不經(jīng)濟(jì)。車載強(qiáng)磁場以及利用磁力進(jìn)行導(dǎo)向的技術(shù)有一定難度。該方式的列車有望于2027年投入運(yùn)用（505km/h）。
（三）高溫超導(dǎo)懸浮
（HTS:hightemperaturesuperconductingsuspension）
將高溫超導(dǎo)懸浮原理用于軌道交通是西南交大原創(chuàng)技術(shù)，、巴西、德國都研制了相似的試驗(yàn)小車。西南交大還將列車與真空管道相結(jié)合建立了環(huán)形實(shí)驗(yàn)線。
該方式的原理是在“軌道磁場”中冷卻“高溫超導(dǎo)體”產(chǎn)生獨(dú)有的物理特性把材料固定在冷卻位置（“場冷高度”）。如果偏離該位置就有磁場變化，并感應(yīng)出阻礙這種變化的超導(dǎo)強(qiáng)電流，使列車實(shí)現(xiàn)懸浮和導(dǎo)向。所以高溫超導(dǎo)懸浮既不是吸力式懸浮也不是斥力式懸浮，而是“又吸又斥式懸浮”，懸浮高度約10—15mm。關(guān)鍵技術(shù)是提升懸浮承載能力（軌道磁場越強(qiáng)越好，冷卻溫度越低越好）、合理確定“場冷高度”以兼顧懸浮和導(dǎo)向。
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磁浮與輪軌的特點(diǎn)對比
（一）傳統(tǒng)輪軌的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
輪軌交通經(jīng)歷200多年發(fā)展，在高速、重載和城市軌道交通中發(fā)揮著不可替代的重要作用，具有成熟、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠、綠色的顯著優(yōu)勢。我國輪軌技術(shù)已居先進(jìn)水平，高鐵速度達(dá)到350km/h，高鐵里程已達(dá)到3.6萬km；重載貨運(yùn)形成了25t軸重和30t軸重技術(shù)體系；內(nèi)地城市軌道交通日均客運(yùn)量超6千萬人次，總里程約8300km。
但輪軌交通也面臨以下挑戰(zhàn)：一是實(shí)現(xiàn)400km/h左右的速度對環(huán)境振動噪聲影響突出，運(yùn)維成本高；二是都市圈、城市群內(nèi)減少換乘、有機(jī)聯(lián)通還不是很理想（市域輪軌相對薄弱）。
（二）磁浮交通的優(yōu)勢與不足
磁浮交通是非接觸運(yùn)行，列車重量均勻施加于線路，產(chǎn)生的振動沖擊小，這些特點(diǎn)都意味著系統(tǒng)的運(yùn)用維護(hù)成本很低。例如電磁懸浮式交通的運(yùn)用維護(hù)成本約為輪軌交通的1/3。列車的加速能力、爬坡能力、彎道能力、速度能力都強(qiáng)于輪軌。
但磁浮交通的不足也是顯而易見的，一是線路基本結(jié)構(gòu)缺乏通用性（例如上海高速磁浮與長沙中低速磁浮的線路結(jié)構(gòu)不同，新筑引進(jìn)的內(nèi)嵌式磁浮列車與西南交大的市域磁浮列車速度等級相同但線路結(jié)構(gòu)不同）；二是還未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化運(yùn)用，沒有形成主流技術(shù)趨勢。
（三）磁浮與輪軌具有互補(bǔ)性
磁浮、輪軌是綜合交通中的不同方式，發(fā)展磁浮可以與輪軌互補(bǔ)，為社會提供更好的綜合交通。
高速磁浮將軌道交通的速度由400km/h拓展到600km/h（不考慮采用真空管道的情況下）；市域磁浮（160—200km/h）可為都市圈、城市群內(nèi)軌道交通提供單一制式的解決方案，輪軌方式則需要城際（160—200km/h）、市域（140—160km/h）、地鐵/輕軌/單軌（60—120km/h）、有軌電車（60km/h）等多種制式組合完成；市域磁浮還為眾多中小城鎮(zhèn)軌道交通提供了解決方案，而面向中小城鎮(zhèn)運(yùn)用的線路長度、站間距、速度、坡道和彎道的差異很大，輪軌選型困難；磁浮對環(huán)境振動噪聲影響小，可為精密測量、文物保護(hù)等敏感地區(qū)提供軌道解決方案。
（四）磁浮列車的電磁輻射與能耗等問題
電磁輻射普遍存在于日常生活中，如地鐵、高鐵、手機(jī)、通訊基站、家用電器等，電磁輻射不改變生物組織結(jié)構(gòu)，但確實(shí)會產(chǎn)生影響，因此對電磁暴露水平制定有相關(guān)的規(guī)定。
因?yàn)閼腋∫看帕Γ怨妼Υ鸥×熊嚨碾姶泡椛溆绕鋼?dān)憂。電磁懸浮的磁場（磁力線）是閉合的，其電磁暴露水平很安全，高速磁浮列車的電磁暴露水平與高速輪軌列車相當(dāng)（但速度要高得多），中低速磁浮（100km/h）的乘客暴露水平相當(dāng)?shù)停锌圃弘姽に鶎ｎ}研究得到的結(jié)論為：“中低速磁浮是一種電磁環(huán)境友好的城市軌道交通系統(tǒng)”。市域磁浮（160—200km/h）與中低速磁浮技術(shù)路線相同，電磁暴露水平相近。
高速磁浮節(jié)能減排優(yōu)于輪軌；中低速磁浮（100km/h）牽引能耗比采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輕軌列車高，由于適合高架建設(shè)，環(huán)控與照明能耗略低于輕軌，坡道及彎道展線更短，維護(hù)成本低。深圳軌道交通8號線前期能耗研究結(jié)論：“中低速磁浮交通方案與地鐵B型車方案相比，全年綜合能耗基本相當(dāng)”；市域磁浮（160—200km/h）按中低速磁浮的推算優(yōu)于輪軌。
電磁懸浮技術(shù)成熟但發(fā)展慢、規(guī)模小的原因在概況中已有介紹，除此之外，高速磁浮在國內(nèi)的推廣還受技術(shù)自主化和建設(shè)成本的制約，中低速磁浮在國內(nèi)的發(fā)展則受到系統(tǒng)本身綜合競爭力偏弱的影響。西南交大的磁浮研究針對發(fā)展瓶頸取得了突破性進(jìn)展，將中低速磁浮提升為市域磁浮，打開了發(fā)展空間。
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磁浮交通與戰(zhàn)略
黨的十八大以來，我國圍繞經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展發(fā)布了一系列發(fā)展戰(zhàn)略，軌道交通始終是相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要內(nèi)容，謀劃新時(shí)代軌道交通滿足日益增長的美好生活需要受到黨高度重視。工程院、科學(xué)院相繼開展了5項(xiàng)磁浮交通相關(guān)戰(zhàn)略研究（涉及中低速、高速磁浮交通及產(chǎn)業(yè)發(fā)展、超高速磁浮、管道磁浮、大灣區(qū)磁浮），科技部同時(shí)設(shè)立了2項(xiàng)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃開展時(shí)速600km/h、200km/h磁浮關(guān)鍵技術(shù)研究，這說明繼輪軌之后磁浮是新時(shí)代軌道交通創(chuàng)新發(fā)展的技術(shù)方向。
（一）城鎮(zhèn)化、都市圈與城市群軌道交通
《新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》《培育發(fā)展現(xiàn)代化都市圈的指導(dǎo)意見》和4個(gè)主要城市群（京津冀、粵港澳、大灣區(qū)、長三角區(qū)域、成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈）《規(guī)劃綱要》的發(fā)布，為城鎮(zhèn)化、都市圈與城市群軌道交通發(fā)展提供了指導(dǎo)。
2013年新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略實(shí)施以來，內(nèi)地城市軌道交通總里程預(yù)計(jì)在2020年底達(dá)到8298km，比2013年增長2倍（含2條新增磁浮線），相比規(guī)模，形成以1小時(shí)通勤圈為基本范圍的城鎮(zhèn)化空間形態(tài)、提升城市群軌道交通水平還差得很遠(yuǎn)，其中160—200km/h的軌道交通是關(guān)鍵。在這個(gè)速度域輪軌目前有“綠巨人”“和諧號”動車組，動車組方式主要是點(diǎn)到點(diǎn)，沿線帶動效果有限，運(yùn)營、裝備、工程等對區(qū)域經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)度較小。
依靠輪軌的同時(shí)，推動市域磁浮（160—200km/h）應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)城市群內(nèi)單一制式一軌聯(lián)通，使市域磁浮成為打造“軌道上的城市群”的利器。
（二）交通強(qiáng)國與軌道裝備
為加快制造業(yè)三個(gè)轉(zhuǎn)變，提升核心競爭力，相繼發(fā)布了《制造2025》《增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力三年行動計(jì)劃（2018-2020年）》《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》。對新時(shí)代軌道交通出行、科技創(chuàng)新和裝備制造作出了戰(zhàn)略謀劃。
目前城市群快速軌道只有輪軌動車組方式，如“智能京張”（350km/h）、市域動車（160km/h“綠巨人”）、250km/h標(biāo)動，從中看到盡管高鐵已成為金名片，地鐵規(guī)模，但在地鐵和高鐵之間（即120—200km/h的速度范圍）輪軌方式與城市群的有機(jī)融合還不能令人滿意，輪軌創(chuàng)新主要倚重“智能”。為此三年行動計(jì)劃中特別提出了2項(xiàng)磁浮目標(biāo)（“研制新一代時(shí)速600公里高速磁懸浮列車”和“加快研制時(shí)速160公里中速磁懸浮列車”），四川省不僅已研制出160km/h市域磁浮，更進(jìn)一步研制了200km/h市域磁浮，具備以磁浮交通實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)。
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四川省磁浮交通發(fā)展特征與建議
（一）四川省磁浮交通發(fā)展的特征
1.有先進(jìn)的市域磁浮技術(shù)
四川省雖然沒有磁浮應(yīng)用線，但在中低速磁浮交通領(lǐng)域研發(fā)力量強(qiáng)，形成了獨(dú)有技術(shù)，自主技術(shù)的2款160—200km/h磁浮列車、引進(jìn)技術(shù)的內(nèi)嵌式160km/h磁浮列車，均達(dá)到技術(shù)水平，形成了研發(fā)技術(shù)隊(duì)伍。
自主研制的2款市域磁浮列車已在上海浦東臨港中低速磁浮試驗(yàn)基地（線路長度1700m，滿足110km/h以下試驗(yàn)）開展系統(tǒng)試驗(yàn)，試驗(yàn)里程超20000km，瞬時(shí)高速度達(dá)到121km/h。引進(jìn)內(nèi)嵌式磁浮系統(tǒng)試驗(yàn)線（一期線路長度3500m，滿足160km/h以下試驗(yàn)）已完成一期工程建設(shè)。
2.有完整的軌道交通產(chǎn)業(yè)
《四川省軌道交通產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2016-2025年）》明確提出了發(fā)展思路和目標(biāo)。
在軌道交通產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成，傳統(tǒng)輪軌裝備產(chǎn)能過剩，城市群軌道需求快速增長，省內(nèi)輪軌交通裝備業(yè)相對薄弱，新制式軌道交通備受關(guān)注等因素的復(fù)雜形勢下，我省已提前實(shí)現(xiàn)且超越了《增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力三年行動計(jì)劃》中提出的“加快中速磁懸浮研制”的任務(wù)目標(biāo)，在新制式軌道交通中占據(jù)了極為有利的位置，以市域磁浮（160—200km/h）工程應(yīng)用和推廣為抓手補(bǔ)短板上規(guī)模，加快我省軌道交通裝備制造業(yè)三個(gè)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)2025年軌道交通產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值2200億的規(guī)劃目標(biāo)。
3.有提升城市群內(nèi)軌道交通通勤化水平的需求
城市群通勤的速度是比地鐵快比高鐵慢，在120—200km/h的范圍，目前可通過輪軌城際（160—200km/h）、輪軌市域（120—160km/h），地鐵輕軌（80—120km/h）、單軌空軌（60—80km/h）、有軌電車（50—60km/h）等多種制式綜合運(yùn)用來滿足。線路長度、站間距、坡道、彎道、環(huán)境振動噪聲等對選線的約束因素很多，因此城市群內(nèi)輪軌通勤還未形成發(fā)展范式，相對地鐵和高鐵還非常薄弱，“提升城市群內(nèi)軌道交通通勤化水平”列為交通強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)，既指數(shù)量規(guī)模更指質(zhì)量水平。
四川省在依托傳統(tǒng)輪軌的同時(shí)，推動市域磁浮（160—200km/h）成為城市群軌道交通新范式適逢其時(shí)。市域磁浮既能在長大站間距快速運(yùn)行，又能高架深入城區(qū)，且有很強(qiáng)的加減速能力、坡道能力和彎道能力，可實(shí)現(xiàn)城市群內(nèi)單一制式一軌聯(lián)通。
（二）四川省磁浮交通發(fā)展的建議
依托西南交大、中鐵二院、中鐵二局、新筑股份、中車新都、中鐵磁浮等單位，以市域磁浮為重點(diǎn)發(fā)展新制式軌道交通技術(shù)優(yōu)勢明顯，且已取得階段性成果。將技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢，促進(jìn)軌道交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，關(guān)鍵是工程示范項(xiàng)目的落地，而工程示范項(xiàng)目的落地又依托于完備的科學(xué)試驗(yàn)。為此提出“四個(gè)一”的建議，即圍繞“一條試驗(yàn)線”，形成“一個(gè)試驗(yàn)基地”、建設(shè)“一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新中心”，盡快推動“一個(gè)工程示范項(xiàng)目”。
四川發(fā)展集團(tuán)已主抓了一條內(nèi)嵌式磁浮（軌包車式）的試驗(yàn)線建設(shè)，建議再主抓一條（車包軌式）市域磁浮試驗(yàn)線，依托試驗(yàn)線建設(shè)磁浮技術(shù)創(chuàng)新中心，并融合到研究中心建設(shè)中，發(fā)揮市域磁浮交通方式引領(lǐng)示范和區(qū)域發(fā)展帶動作用。
授課專家：羅世輝