“玲龙号”磁浮列车来京，你还要挤地铁吗？

    出品：科普中国

　　制作：科学边角料团队 李嘉欣

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　北京首条中低速磁浮交通示范线S1线“玲龙号”开始开通运营前的联调联试。该线全长10.2公里，共设8站，年底可实现7站6区间载客试运营。建成后，从门头沟方向乘坐S1线，十几分钟左右即可到达苹果园。

　　S1线可以与6号线、1号线相接。自西向东分设8座车站，设计时速100公里，额定载客1032人。采用6辆编组，总长度为89.6米，通车后会有10组列车用于日常运营。乘客人数少的时候，可以单车运行，编组灵活性强。

　　S1线“玲龙号”磁浮列车是国产第四代产品。首列S1线磁浮列车设计时速约100公里，列车运行时，靠电磁铁与轨道产生的电磁吸力使列车浮起约8mm-1cm左右。

　　在完成动、静态调试后，S1线列车将于11月进入不少于1个月的“跑图”试运行阶段，其技术先进性、安全性，以及整个系统的可靠性已经达到了国内领先水平。

　　磁悬浮列车是真的浮在空中吗？人们是如何发现这个悬浮的奥秘？磁悬浮列车安全吗？它有什么优势呢？

　　仅靠同性相斥是不够的！

　　20多年前，当美国一个小镇上的发明怪人Roy Harrigan先生尝试让一块磁铁稳定地悬浮在另外一块磁铁之上时，他注意到，当一块小磁铁的某极靠近放在桌面上的另一块小磁铁的相同极时，空中的那块小磁铁会试图翻个身，与桌面小磁铁从相互排斥变成相互吸引。如果解决了这个问题，空中的小磁铁就有望能够稳定悬浮了。

　　后来，人们从旋转的陀螺中获得灵感。旋转的陀螺因为角动量守恒使得它可维持最开始转动时的姿态。假设我们把一块小磁铁镶嵌在一个陀螺里，当它旋转起来的时候就能够有效抑制它的翻转，这样一来，阻碍磁铁稳定悬浮的难题应该就可以解决了。

　　磁悬浮即利用磁场，使得物体能够悬浮在空中。有什么原理呢？

　　第一，自然物质中存在着一种天然抗磁性的物质（逆磁体），将这种物质放在磁场中，它将推开周围的磁场，从而在磁场中悬浮起来。这种物质听起来很神奇，但其实它们广泛存在于自然界，水、水银等不少常见物质都是抗磁性物质。

　　第二种原理其实也就是最普通的原理——同性相斥。道理很简单，只需要将两块磁铁同极对在一起，没有足够克服磁场斥力的力量是无法将这两块磁铁压到一起的，似乎只需要一个足够强大的磁场，我们能浮起任何重量的东西，换成阿基米德的名言来说就是“给我一个磁场，我能浮起地球”，但真的就是那么简单吗？

　　第三种原理是超导抗磁性，处于超导状态下的物质由于迈斯纳效应将排斥周围所有的磁场，以确保自身的磁场不发生变化。

　　“我”就是这么优秀！

　　作为目前最快速的地面交通工具，磁悬浮列车技术的确有着其他地面交通技术无法比拟的优势：

　　第一，它克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。轮轨铁路提高速度的代价很高，300公里/小时高速铁路的造价比200公里/小时的准高速铁路高近两倍，比120公里/小时的普通铁路高三至八倍，继续提高速度，其造价还将急剧上升。与之相比世界上第一个磁悬浮列车的小型模型是1969年在德国出现的，日本是1972年造出的。可仅仅十年后的1979年，磁悬浮列车技术就创造了517公里/小时的速度纪录。目前技术已经成熟，可进入500公里/小时实用运营的建造阶段。

　　第二，磁悬浮列车速度高，常导磁悬浮可达400-500公里/小时，超导磁悬浮可达500-600公里/小时。对于客运来说，提高速度的主要目的在于缩短乘客的旅行时间，因此，运行速度的要求与旅行距离的长短紧密相关。各种交通工具根据其自身速度、安全、舒适与经济的特点，分别在不同的旅行距离中起骨干作用。专家们对各种运输工具的总旅行时间和旅行距离的分析表明，按总旅行时间考虑，300公里/小时的高速轮轨与飞机相比在旅行距离小于700公里时才优越。而500公里/小时的高速磁悬浮，则比飞机优越的旅行距离将达1500公里以上。

　　第三，磁悬浮列车能耗低，据日本研究与实际试验的结果，在同为500公里／时速下，磁悬浮列车每座位公里的能耗仅为飞机的1／3。据德国试验，当TR磁悬浮列车时速达到400公里时，其每座位公里能耗与时速300公里的高速轮轨列车持平；而当磁悬浮列车时速也降到300公里时，它的每座位公里能耗可比轮轨铁路低33％。

　　第四，维修少，磁悬浮列车无需处理因轮、轨摩擦和磨损所带来的频繁的维修和零部件更换问题，便于全自动控制，且使日常管理费用大大降低。日常维修主要集中在电子技术方面，不需大量体力劳动。

　　第五，磁悬浮列车无污染，采用电力驱动，无需燃油，无有害气体排放。

　　第六，稳定性好，磁悬浮列车没有轮、轨摩擦和与受电弓的机械接触，稳定，舒适性好。

　　第七，安全性好，它在半封闭的厢体中运行，不会出现通常火车、汽车的碰撞、倾覆事故。德国专家评价，TR系列磁浮列车的安全性是飞机的20倍、轮轨列车的250倍、公路系统的700倍。

　　第八，启动停车快，爬坡能力强，选择自由度较大。这是高速磁悬浮列车的又一优势。德国TR磁浮列车启动50秒后，时速可达200公里/小时，100秒后达300公里/小时，150秒后达400公里/小时；ICE轮轨高速在150秒后达200公里/小时。已经证明，磁浮列车爬坡能力可达100％，而轮轨高速为40％，在同等速度下，磁悬浮列车转弯半径小，从而其选择自由度较大，这意味铁路可较短、少占地面、耕地，降低总投资。

　　高速、安全、稳定、能耗低、无污染、自动化的磁悬浮列车，缩段的不仅是时间距离，更缩短了人们与未来文明的距离。希望在未来像“玲龙号”一样的磁悬浮列车能够投入运营，环节地铁的拥挤，让人们更有尊严地出行，更快乐地生活在大城市。

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