红轨|首个稀土磁浮列车“悬挂飞驰”的奥秘在哪儿



红轨|首个稀土磁浮列车“悬挂飞驰”的奥秘在哪儿
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红轨磁浮试验线全景图(江西理工大学供图)
8月9日 , 一辆红头白身的空轨列车——红轨平稳驶出江西兴国县永丰站 。 它悬浮在蓝色轨道之下 , 一路向北至静调库 。 这条看似镜像翻转后的列车线路 , 正是世界首条稀土永磁磁浮轨道交通工程试验线 。
到目前为止 , 全球所有的悬挂式导向运输系统都采用胶轮进行承载和导向 , 红轨则完全采用稀土永磁材料实现悬浮和导向 。 这是红轨和现有磁浮交通系统最大的区别 , 其也在世界范围内丰富了导向运输系统谱系 。
市场前景巨大
说起磁浮列车 , 大家并不陌生 。 早在2003年 , 我国首列也是世界首列商用高速磁浮列车在上海浦东机场线运行 。 由于完全克服机械摩擦阻力 , 磁浮列车高速、平稳运行 , 被称为21世纪理想的超级特别快车 。 中、日、德、英、韩、美等国在不同时期都非常重视磁浮交通系统的发展 。
磁浮列车依靠磁极相斥或相吸机理 , 克服重力 , 产生悬浮效应 。 采用电生磁性磁体产生悬浮效应的磁浮列车一旦断电 , 磁体磁性就会消失;磁体磁性强弱随励磁电流大小变化 , 且耗能较大 。 另外 , 电磁悬浮(如上海悬浮交通、日本超导悬浮列车方案)是不稳定悬浮 , 要靠复杂的控制技术实现悬浮 , 将增大技术和运维难度 。
而永磁悬浮是利用非电励磁的永久磁体(能够长期保持其磁性的磁体)来产生悬浮效应 , 即永磁体与轨道(由电磁轨道或导磁材料)相斥并保持在槽口中线悬浮运行 , 电磁导向和悬浮可实现零机械摩擦运行 。 因此 , 寻找磁性稳定、密度足够高 , 磁力足够强 , 且满足列车悬浮需求的永磁体 , 一直是科技界孜孜以求的替代方案 。
稀土永磁磁浮列车的出现 , 解决了这一难题 。
目前的研究结果表明 , 借助稀土元素的合金材料 , 可以制造出体积小、磁性密度高、有足够悬浮力的永磁体 。 这是天然磁铁矿石材料难以做到的 。 红轨永磁磁浮交通系统采用的永磁体是钕铁硼合金 , 具有磁性强、磁性稳定、磁能分布合理等特点 , 且稀土元素钕、硼自然储量丰度高 , 因而成本低 。 它是一种适用于磁浮交通系统的稀土永磁合金材料 。
【红轨|首个稀土磁浮列车“悬挂飞驰”的奥秘在哪儿】用稀土材料制造永磁体 , 江西有着得天独厚的优势 。 江西赣州号称稀土王国 , 是我国三大稀土生产基地之一 , 年产出全球70%的中重稀土 。 稀土永磁磁浮列车的应用 , 让更多人看到了稀土产业的未来发展 。 如果其能够在交通上实现规模化发展 , 对于我国稀土产业的应用模式、市场推广很有意义 。
稀土永磁磁浮列车特别适合于中小运量的旅客、货物运输 。 同时 , 它也是干线交通网络的有力补充 , 能够解决最后一公里的交通运输和主干运输系统的接入问题 , 实现机场、景区、园区载客等场景应用 。 初步估计 , 我国类似的接入运输系统需求在100万公里左右 。 稀土永磁磁浮列车有显著的节能效应 , 且噪声低 , 对环境友好 , 还可根据实际应用需求进行定制 , 对运输需求的适应性非常强 。
此外 , 和地铁、城际铁路及其他悬挂式系统相比 , 其成本优势明显 。 稀土永磁磁浮列车的成本仅为轻轨的1/2左右 , 每公里建设成本小于1亿元 , 是如今中高速磁浮交通系统成本的1/3 , 规模化应用之后 , 成本还会进一步降低 。 其未来的应用潜力、科技产业化规模不容小觑 。
技术上有四大看点