行业要闻

 

【摘　要】介绍了日本超导磁悬浮列车技术开发方面取得的成果,以及2016年前的研发计划。

【关键词】超导磁悬浮列车;技术;开发;日本

      鉴于加强环保和能源限制的情况,磁悬浮列车(以下称之为磁悬浮)有望作为一种革新的超高速运输系统，为国家建设做出巨大贡献,为将来社区间的交流与合作提供舒适的运输环境。

      磁悬浮技术是日本原始创新技术的一种结合体,包括超导技术和电力转换技术,这些技术不仅对铁路领域，对其他领域也会产生极大影响。所以,这些技术成果可广泛地回报社会。

      根据前运输省⁽¹⁾于1990年通过的“技术开发总体规划”和“山梨磁悬浮试验线建设规划”(以下称之为“技术开发总体规划”),决定开展磁悬浮技术的开发。山梨磁悬浮试验线于1997年开始开展运行试验(图1),自2005年以来,已进入第三阶段的运行试验。同时,根据磁悬浮技术实用性评定委员会于2006年12月提出的评定和建议,对技术开发总体规划进行了调整,由日本铁道综合技术研究所提交的技术开发总体规划调整申请,已于2007年1月23日得到认可和批准。

      本文将详细介绍超导磁悬浮技术的开发、2006年评定委员会提出的评定和建议,以及对技术开发总体规划所进行的调整。

 

      为了加速超导磁悬浮技术的开发,土地、基础设施、运输和旅游省大力支持日本铁道综合技术研究所开展的技术开发活动,建立了由专家学者组成的磁悬浮技术实用性评定委员会(以下称之为评定委员会),遵循他们的建议并进行评定。

      有关铁路方面的技术开发,根据前运输省批准的“技术开发总体规划”和“山梨磁悬浮试验线建设规划”，已于1990年开展工作。1997年开始在山梨磁悬浮试验线进行运行试验,自2005年以来,已进入第三阶段的运行试验。图2给出了技术开发的具体情况。

 

      按照“技术开发总体规划”确定的下列目标,1990年开始进行超导磁悬浮的商业化技术开发。

      (1)高速运行目标

      为达到最高商业运营速度500 km/h的目标,在磁悬浮试验线进行高速(最低达550 km/h)稳定运行试验。

      (2)正点运输能力目标

      建立一个在高峰时段每小时能单向运送10 000名乘客,且正点运营性能高的系统。

      (3)成本效益目标

      降低工程造价、运营成本、生产成本及系统的安全成本,并对利润给予考虑。

      经过1997年以来在山梨磁悬浮试验线进行的运行试验,评定委员会于2005年3月做出评定,认为已经达到预期的实际应用成果。另一方面,委员会还提出下列建议作为下一步的工作任务:

      (1)继续进行包括乘坐舒适性试验在内的运行试验,以进一步验证长久耐用

性;

      (2)为进一步降低成本,开展包括高温超导磁铁维护在内的技术开发;

      (3)对将来应用于营业线路的系统/设施技术规范继续进行研究。

      并且建议,在2005年以后的5年计划中,对整条山梨磁悬浮试验线的优先考虑区间继续进行运行试验,建议扩建试验设施,以便使运行试验能在实际应用水平规范下进行。

      根据以上所述的建议,针对2005年以来技术开发所给出的评价是:

      (1)长期耐用性的验证

      已经进行的运行试验没有出现大的问题和困难,累计的运行里程和参与试验运行的人员数量分别超过50万km(审校者注:原文为5万km,有误)(图3)和13万人(图4)。尽管如此,对评价长期耐用性的数据的采集还需继续进行。

      (2)进一步降低成本

      2005年11月,开始进行高温超导磁悬浮第一次运行试验,以验证其实际应用的可能性。尽管已对高温超导磁铁、电源线和接地线圈进行了技术开发,但在技术允许的范围内降低其研发成本也是很有必要的。

      (3)对将来应用于营业线路的系统/设施技术规范进行研究

      由于还没有建立环境保护系统和维护系统的技术规范,所以,有必要将整条山梨磁悬浮试验线建设成实用水平,并进行相应的试验。

      鉴于降低成本和按照切实可行的水准建设运行试验所要求的整条山梨磁悬浮试验线前景光明,委员会经过适当考虑,建议2007年以后的10年间应进行包括下列运行试验在内的技术开发(图5):

     

      (1)未来长久耐用性的验证

      在2012年前,应根据现有基本技术水平的技术规范,对长久耐用性进行验证,从2014年—2016年,应按照实用水平的技术规范进行长久耐用性验证。

      长久耐用性试验中,对最重要部件之一的转向架部分给予特别注意,遵循现有基本技术水平的技术规范(磁悬浮技术实用性评定委员会于2005年3月确定的切实可行的基本技术)和实用水平的技术规范(在这些建议的基础上,对整条山梨磁悬浮试验线进行更新和建设的技术规范)的长久耐用性试验的目的是,确定与新干线列车具有同一水准的转向架检修周期。

     (2)进一步降低包括维护成本在内的成本

      在技术允许的前提下,为尽可能降低建设成本、生产成本和运营成本,在2016年前,对所有研发元件包括高温超导磁铁、接地线圈和变流器,都要考虑降低成本。

      2016年作为截止日期是出于以下考虑:在评定成本效益时,要求对利润进行评定,因为利润随社会情况的变化而变化,所以,对利润及时进行预测是相当困难的。因此,在按照实用水平的技术规范进行长久耐用性试验计划完成时的2016年之前,有必要进行有利于降低成本的技术开发。

      (3)对将来营业线路应用的系统/设施技术规范继续研究

      2013年前,需要完成整条山梨磁悬浮试验线的建设,这样就可以在2014年—2016年期间按照实用水平的技术规范进行运行试验,包括使系统/设施达到商业运营所需的其他各种试验,确定环境保护系统/设施、维护系统的技术规范试验和在异常情况下采取的补救措施试验等。

      为达到营运线路的应用水准,已经决定从2014年起的3年期间,对系统/设施的技术规范进行研究。除长久耐用性试验所需的3年时间外,对用新制定的基于实用水平的技术规范,建立环境保护、维护作业和维护系统所需的时间也给予了考虑。

      为使超高速大容量运输系统在2016年前能与其他运输工具竞争,已经做出决定,根据4.2节(1)~(3)阐述的问题,对切实可行的技术工作予以攻坚。

      在这方面,也已经确定对包括运营费用在内的技术开发目标进行评定,根据评定结果,有必要在技术方面进行改进。

      2007年1月22日,由日本铁道综合技术研究所根据上述建议,对“技术开发总体规划”进行调整后提交了审批申请,并于2007年1月23日得以通过。

      如“技术开发总体规划”所述,为使超导磁悬浮达到实用化,不仅要得到工程师而且还要得到当地的理解和合作,这是必不可少的。对整条山梨磁悬浮试验线的建设工程和运行试验中的安全问题要给予密切关注。在确定开发超导磁悬浮技术方面保持稳妥的步骤,这对用日本的革新技术获得建设超导磁悬浮系统的成功是极为重要的。