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国内首条载人高温超导磁悬浮 成都开跑

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磁悬浮车在实验室的环形轨道上进行实验

  科研力量的强弱,不只反映了一座城市是否具有追求创新卓越的土壤,在很大程度上也表明了城市对未来发展的谋划。

  今日起,本报推出的《成都实验室》特别报道,将把眼光投向那些扎根于成都这座城市的实验室、以及那些埋头在实验室中的人们。它们,或许就低调地扎根于你每日经过的校园;他们,或许就和你住在一个小区。这些不为外界熟知的人和物,却是支持成都这座城市创新与进步的灵魂。

  现在,请随我们一起,走进高校、科研院所里的“成都实验室”。当看到成都有如此多赶超世界先进的“高大上”的科研成果和科技人物,请您一定不要太过惊奇。

  核心提示

  实验室建成以来,完成我国几乎所有机车车辆的动力学研究,开展动力学参数的设计与优化;完成我国几乎所有机车车辆动力学性能的台架试验,验证动力学性能,优化悬挂参数,进行故障状态的安全性评估。在2004年开始的高速动车组创新研究中,实验室更是在高速列车系统动力学、轮轨关系、弓网关系和流固关系研究中,从理论分析、试验验证到跟踪试验,在我国高速动车组的创新发展中起到不可替代的作用。

  将手指按在指纹识别器上,“滴”的一声,西南交通大学九里堤校区,牵引动力国家重点实验室的门,开了。

  一个巨大的工厂式实验室呈现在眼前,人忽然变得极为渺小。在高约30米的空间中,轨道、火车车厢、轮轴遍布视野,还有叫不出名字的大型机械停放其间,造型独特。

  1989年开始筹建的这间实验室,年纪已经超过了如今慕名报考它的“90后”研究生。1993年,世界第二台机车车辆滚动振动试验台在此诞生,经它测试的列车飞驰在京津、京沪等动车线上;2005年,实验室主任张卫华关于受电弓混合模拟的研究论文,被英国机械工程师学会授予“Thomas Hawksley金奖”,这是中国人首次获此荣誉;2014年,国内首个载人高温超导磁悬浮环形实验线正在这里研发……

  而在国内轨道交通领域堪称“大佬”的沈志云、钱清泉、翟婉明三位院士,也全部出自这间实验室。他们跟实验室里的大型机械一样,平时沉默而隐忍,但总在关键时刻爆发出能量,一次次改写中国轨道车辆的历史。

  新闻延伸

  以牵引动力国家重点实验室为基础,西南交通大学筹建了轨道交通国家实验室,国家实验室以高速列车为核心,建立了高速列车基础研究实验平台等,为新一轮的中国高铁建设蓄势待发。

  成都实验室蓄势待发

  中国“高铁外交”好戏不断

  过去一年,李克强总理在出访东南亚和中东欧国家期间力推中国高铁,“高铁外交”成为媒体热词。不仅国家领导人出访推介高铁,在近年来外国政要访华行程中,“乘坐高铁”也成为一个热门选项。中国高铁在向世界展示中国速度与技术的同时,走出去的步伐也在加快。

  去年底,李克强总理访问泰国期间,与泰国总理英拉共同出席“中国高铁展”。据《中泰关系发展远景规划》,中方有意参与泰国高铁项目建设,愿以泰国农产品抵偿部分项目费用,泰方表示欢迎。这一合作方式被形容为“大米换高铁”。

  此后,李克强总理在北京会见澳大利亚总督布赖斯时也向其介绍中国高铁。他说,中国高铁技术先进,安全可靠,具有成本优势,希望双方就此探讨开展合作。

  中铁总公司科技管理部部长周黎表示,多年来,中国不断吸收、消化、学习和借鉴世界先进高铁技术,通过自主创新形成了自己的技术,这是对世界各国高铁技术发展的汇集。中国具有集成世界各国高铁技术的能力和经验。

  中国高铁运营里程已接近1万公里。舒适、快捷的高铁大大提升了中国人出行的幸福感。

  中国工程院院士、铁路专家王梦恕说,中国每公里高铁工程费用为1.3亿元人民币,加上管理费用和拆迁成本,每公里约为2亿元人民币,低于日本、英国、德国等国。中国高铁连点成网后,产业化优势也降低了其成本。

  中国高铁走出去的步伐也不断加快。近日,中国南车获得来自意大利的订单,向其提供高铁核心配件转向架,这意味着中国高铁核心零配件获得欧洲市场认可。此前,中国高速动车组铝合金车体大部件曾销往欧洲。

  北京交通大学经济管理学院副教授李红昌说,高铁全面输出并不是简单的贸易出口,还涉及经贸、金融等多种因素,需要双边高层力量共同推动。中泰高铁合作模式一旦形成,有望在其他国家推广。李红昌认为,中国时速200公里以及时速250公里的高铁在应用上有相当成熟的经验,具有较强国际竞争力,应该成为对外输出的重点。综合新华网

  高

  这里,正在进行一项实验,很牛

  国内首例 载人高温超导磁悬浮环形实验线

  比日本新干线更高科技

  载人高温超导磁悬浮环形实验线,是牵引动力国家重点实验里一颗年轻而璀璨的明珠———它是我国第一个搭建完成的载人高温超导磁悬浮环形实验线,此前仅德国有先例。

  29岁回国 启动科研

  2011年底,年仅29岁的邓自刚结束了在日本东京海洋大学的特别研究员生涯,回到西南交通大学,投身于高温超导磁悬浮的研究。当时,牵引动力国家重点实验室主任张卫华给了这个年轻人极大的信任和支持,“高温超导磁悬浮很复杂,需要机械、电气、控制等各个专业的人才,我的人脉资源少,张主任就都为我推荐,他还给了我重要的科研启动资金。”

  年轻人怀着雄心和壮志干起来。不到一年时间,高温超导磁悬浮环形轨道就搭建完毕,而就在今年初,轨道外又披上了有机玻璃管道的“外衣”,实验平台最终呈现在眼前:45米的环形轨道线上,罩着一层由钢架和有机玻璃做成的全封闭管道,像一颗透明的胶囊。一辆可供一人乘坐的车辆停在轨道上,研究员只需轻触遥控器,它就能以空载50公里/小时的速度跑起来。邓自刚告诉记者,听上去这个速度不快,那是因为目前环线的弯道半径有6米,受弯道影响会比较慢,如果是在直道上,速度的上限不可估量。

  比低温超导材料便宜50倍

  这个实验平台,代表着我国在高温超导磁悬浮领域最前沿的研究成果。在理想状态下,这种“超高速真空管道高温超导磁悬浮车”在低压管道中最终能实现时速大于1000公里的行驶,并且能耗低,也没有噪声污染。

  有这样的科研成果,邓自刚认为功绩都在母校,因为西南交大正是世界高温超导磁悬浮研究的“起源地”:13年前,世界上第一辆载人高温超导磁悬浮实验车就诞生在此,当时研发这辆车的两位专家,正是邓自刚的老师:王家素和王素玉。

  “老师们在2000年底就研究出了直线行驶的高温超导磁悬浮车,我现在做的是环线,属于升级版本。”邓自刚恳切地表示,他希望西南交大一直引领高温超导磁悬浮研究的风向标。因为在业内看来,高温超导磁悬浮要比低温超导磁悬浮,即日本用于修建东京———大阪磁悬浮新干线的技术原理上要更优。

  邓自刚解释说,之所以称“低温超导磁悬浮”,是因为它需要用零下269摄氏度的液氦来保证车上超导材料的性能,“液氦很贵,而我们选择用温度相对较高的、零下196摄氏度的液氮来保证超导材料的性能,价格就至少要便宜50倍,因为空气中超70%都是氮,很好获取。”也是因为这样,西南交大的研究才命名为“高温超导磁悬浮”。

  除了便宜外,高温超导磁悬浮还是自然界中唯一能实现无源稳定悬浮的技术:它不像低温超导磁悬浮那样,需要复杂的悬浮和控制导向,且在车辆静止时也能悬浮。

  “国内能做的研究,为什么要去国外”

  两年多前,邓自刚在进入牵引动力国家重点实验室前,曾有很多充满诱惑的选择摆在面前:德国一家知名磁悬浮公司愿意出资供他到澳大利亚做项目,巴西也有意愿邀请他,剑桥教授也来函,希望他到英国读博士后……但他哪儿都没去,把根还是扎在了西南交大。

  “张主任有句话特别触动我,说‘在国内能做的研究,为什么要去国外’,自己还是对这里有感情,想为实验室做些什么。”邓自刚说,他也一直记得老师王家素和王素玉的教诲,从没忘记是西南交大改变了自己的命运。

  2013年春节,邓自刚带着研究团队中的六、七个成员搭建磁悬浮环线的轨道基架,那是最辛苦的时候:基架是钢铁的,每一块都有500斤重,要7个人一起抬才行;后来,给车辆上安装的高温超导材料做测试,也很繁琐:车上一共有数百块超导材料,它的数量和组合方式都需经过仔细的研究,再得出一个最优方案。面对一个个200克、每个能悬浮20公斤的小方块。邓自刚和同事还需定期把每一块拿出来做测试,一块就会花去半小时。

  “累是累,但干劲大,觉得有奔头。年轻人嘛,睡一觉就好了。”邓自刚谦虚地表示,在牵引动力国家重点实验室这个“名家大佬”齐聚的地方,他能感受到的就是榜样的力量,“如果没有张主任和实验室对高温超导磁悬浮的支持,这个试验平台不会现在就能建起来。”现在,邓自刚也给本科生开了《超导磁悬浮和轨道交通》这门选修课,希望吸引更多有志青年加入研究磁悬浮的行列。

  快

  这里的技术,很牛

  模拟速度600km/h

  世界最高速

  这间实验室1989年开始筹建,1993年,实验室初步落成,同时产生了一件里程碑似的事件———由沈志云院士牵头研发的机车车辆滚动振动试验台建成。这是世界上第二个、亚洲第一个机车车辆(四轴)整车滚动振动试验台,它可以模拟时速400公里的机车车辆试验。后来,在铁道部的立项支持下,张卫华主持对原有的试验台进行改扩建工作,4轴扩建成6轴,并第一次使模拟轨道的滚轮可以实现滚动、垂向和横向振动及左右滚轮差速的四维运行耦合。

  2003年,新落成的试验台成为规模最大、功能最多、技术最先进、唯一可实现内外轨速差的机车车辆(六轴)滚动振动试验台。

  2008年,随着轨道交通国家实验室的建设,该试验台的运行模拟速度提升到了600km/h,创造了铁路机车车辆台架运行模拟试验的世界最高速度。从最初时速几十公里,到创造出486.1公里世界铁路运营列车时速纪录的CRH380A动车组,这些车辆要上前线“开工”前,都在这个实验室里进行试验研制。

  强

  这里的人物,很牛

  三位“超级大佬”

  全从这里走出

  翻开试验室25年来的历史,你更会惊叹它的“高大上”。从这里,走出了沈志云、钱清泉和翟婉明这三位西南交大的院士,还有2名国家973计划项目首席科学家,3名“长江学者”特聘教授和6名国家杰出青年基金获得者。

  沈志云:1929年出生,中国科学院院士、中国工程院院士。曾任教育部科学技术委员会委员,交通运输学科组组长,国务院学位委员会交通运输专家评审组召集人。他的非线性轮轨蠕滑理论于1983年在美国发表后,被称作“沈氏理论”在国际上广泛使用;筹建牵引动力国家重点实验室以来,他主持建成最高模拟速度达400km/h的机车车辆整车滚动振动试验台。

  钱清泉:1936年出生,中国工程院院士。现任国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心主任、轨道交通国家实验室(筹)技术委员会副主任等职,他领导的牵引供电研究团队研制成功了“电气化铁道多微机远动实验装置”,填补国内空白,还研制成功了我国第一套电气化铁道多微机远动系统。

  翟婉明:1963年出生,中国科学院院士。现任西南交通大学首席教授,兼任国务院学位委员会机械工程学科评议组成员。长期从事铁路工程领域动力学理论与应用研究,创建了机车车辆-轨道耦合动力学理论体系,建立了车辆-轨道统一模型;构造了适合于大系统动力分析的快速显式数值积分方法,在国际上被称为“翟方法”。

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