“缆车式”城铁，磁浮空轨的奥秘

纪中展

2021年12月14日，国内首辆磁浮空中轨道列车“兴国号”在武汉下线，这是全世界范围内首次将磁悬浮技术应用于空轨车辆，引起社会各界广泛关注。

磁浮空轨列车，准确地说是悬挂式单轨磁浮交通系统，属于轻型、中速的交通工具，主要形态是轨道在列车顶上，车厢被吊起来在空中运行，由钢铁或水泥立柱支撑在空中，即把地面交通转移到空中，不需要改造、扩展和占用城市现有道路设施。

空轨技术的应用，将路面、供电/信息通信/系统等相关信息全部集成于轨道梁内——为列车提供承重以及导向作用。磁浮空轨的建设和运营成本比地铁、高架轻轨等低很多，在北上广深等大城市可以作为地铁的延伸，也可以成为中小城市的主要轨道交通工具，实现人在路上、车在空中。那时，大城市堵车、中小城市交通不便的问题都将有效解决。

相比现有的轨道交通，使用磁浮技术的空轨列车在造价、方便性和速度上有更多的优势和未来性。说到这里，必须先科普一下磁浮列车。它们拥有一套完全无接触的电磁悬浮、驱动和导向的列车系统。与其他轮轨型铁路相比，磁浮列车没有轮轨接触。它们没有车轮，完全通过磁极的同性相斥、异性相吸原理，与地心引力对抗工作，借助磁极的排斥力让列车悬浮（运行时磁浮列车与轨道保持一定的间隙，一般为1厘米至10厘米），动能就是磁极的吸引力。

准确来说，磁浮列车上装有超导磁铁，轨道底部安装线圈。通电后地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性始终一致。两者“同性相斥”，产生的排斥力使列车悬浮起来。轨道两“缆车式”城铁，磁浮空轨的奥秘侧装有线圈，交流电使线圈变为电磁体，与列车上的磁铁相互作用，使列车前进。

事实上，磁浮列车并不是新事物。早在1922年，德国一位工程师就提出相关设想。1971年，德国正式建成首条磁悬浮铁路试验线，与高铁几乎是同一时期发展的。

磁浮技术主要分为三类：电磁悬浮（中国已运营的3条磁浮列车均属于此）、低温超导磁悬浮、高温超导磁悬浮。目前高温超导磁悬浮还在试验阶段，但相比电磁悬浮更有发展潜力。

上世纪80年代，中国开始研发磁浮技術。目前，中国的磁浮列车技术和应用走在世界前列：2002年开通全长30公里的上海磁浮列车示范运营线;之后掌握中低速磁浮技术，在2016年建成、开通完全享有自主知识产权、全长18.55公里的长沙中低速磁浮示范线;2017年开通全长10.2公里的北京市郊铁路S1线;以及最近下线的“兴国号”空轨列车。

在未来，磁浮技术的发展和应用将完全颠覆人类对轨道交通的认知，并强有力地推动城市发展。如果高铁线路全部采用磁浮技术，其速度将大幅提升，甚至在一定程度上超过飞机，并且更加环保。

有人问，磁浮技术先进且环保，为什么全球范围内并没有大规模地应用普及？这是因为一些难题亟待解决：轨道电磁系统建设的技术难题，包括路基线路的要求、电缆的铺设等;如何与现有的轮轨交通兼容等。这一切有赖于技术的推动。只有当高速磁浮层面的高温超导进入实验阶段、中低速磁浮解决更低成本、更加安全等问题，磁浮技术才能够真正造福人类。