德國(guó)、日本超高速磁浮鐵路技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

德國(guó)常導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較德國(guó)TR系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)（1）借助氣隙傳感器和加速度傳感器，通過對(duì)電磁鐵的主動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)車輛的懸浮和導(dǎo)向，懸浮氣隙保持在8～10mm，懸浮高度與車速無關(guān)；（2）懸浮和導(dǎo)向功能采用可靠性高的冗余設(shè)計(jì)；（3）通過長(zhǎng)定子直線電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無接觸的牽引和再生制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)可向電網(wǎng)反饋電能；4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較德國(guó)TR系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)（4）牽引功率的控制和轉(zhuǎn)換通過地面固定設(shè)備實(shí)現(xiàn)；（5）車載440V輔助電網(wǎng)由直線發(fā)電機(jī)供電；（6）地面控制中心對(duì)列車位置的控制信號(hào)通過頻率為38GHz的無線電傳送；（7）當(dāng)牽引系統(tǒng)失效時(shí)，采用車載的渦流制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)列車的目標(biāo)定點(diǎn)制動(dòng)；4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較德國(guó)TR系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)（8）線路高架或地面低置；（9）支承梁采用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)；（10）道岔采用連續(xù)的鋼結(jié)構(gòu)梁，在電力、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的推動(dòng)下，產(chǎn)生彈性彎曲，實(shí)現(xiàn)列車換線；（11）系統(tǒng)運(yùn)行由計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制；（12）TR磁浮列車由功能相對(duì)獨(dú)立的多節(jié)車輛組成，其中包括兩節(jié)頭車和0～8節(jié)中間車，每節(jié)車可用作客運(yùn)或運(yùn)送貴重貨物。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較德國(guó)TR系統(tǒng)的系統(tǒng)特征（1） 比較寬的應(yīng)用范圍，如速度范圍為200～500km/h；（2）客運(yùn)能力（單向）為每年700～4000萬人；（3）懸浮和導(dǎo)向的電子控制較復(fù)雜；（4）在靜止?fàn)顟B(tài)仍保持懸浮，不需要車輪；（5）由于牽引功率設(shè)備不在車上，所以車上有較大的使用空間；（6）車上懸浮線圈沿車輛均勻分布，線路荷載小，且隨著車速的升高，線路荷載增加不大；4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較德國(guó)TR系統(tǒng)的系統(tǒng)特征（7） 優(yōu)越的選線參數(shù)（轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強(qiáng)）；（8） 能耗低；（9） 噪聲低；（10） 電磁場(chǎng)輻射可忽略不計(jì)；（11） 由于懸浮和導(dǎo)向的不穩(wěn)定性，在功率電子和控制電子方面的耗費(fèi)較大；（12） 列車環(huán)抱著線路，安全性能好。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較日本MLX系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)（1）磁浮列車速度超過大約120km/h時(shí)，實(shí)現(xiàn)無接觸的懸浮和導(dǎo)向；（2）在120km/h速度以下，依靠車輪支承和導(dǎo)向；（3）通過無鐵心的長(zhǎng)定子同步直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)牽引和正常的運(yùn)行制動(dòng)，采用空氣芯鋁線圈；（4）混凝土結(jié)構(gòu)的線路斷面呈“U”字形，在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)安裝用于懸浮、導(dǎo)向的“8”字形線圈和用于牽引的直線電機(jī)定子線圈；4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較日本MLX系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)（5）車輛的兩端裝有超導(dǎo)線圈，形成超導(dǎo)強(qiáng)磁體，當(dāng)車速達(dá)到120km/h以后，超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)在線路內(nèi)側(cè)的“8”字形線圈中感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流與超導(dǎo)磁體的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生懸浮力和導(dǎo)向力，懸浮力和導(dǎo)向力不需要主動(dòng)控制，列車的穩(wěn)定懸浮氣隙約100mm；（6）在緊急情況下安全制動(dòng)時(shí)，使用空氣翼動(dòng)力制動(dòng)（較高速度時(shí)）、再生制動(dòng)和車輪盤型制動(dòng)；4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較日本MLX系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)（7）第一列磁浮列車上的300V電網(wǎng)由車載的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)經(jīng)蓄電池組緩沖后供電，之后的磁浮列車采用直線感應(yīng)發(fā)電機(jī)對(duì)車載電網(wǎng)供電；（8）列車運(yùn)行由計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較日本MLX系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)（1）應(yīng)用速度為500～550km/h；（2） 適合于超高速場(chǎng)合，因?yàn)樵谥械退傧?，懸浮力與渦流阻力損耗的比例不佳；（3） 車體質(zhì)量較輕；（4） 由于線路呈“U”形，列車運(yùn)行時(shí)，輻射噪聲較低；（5） 懸浮和導(dǎo)向系統(tǒng)中，不需要對(duì)超導(dǎo)磁體進(jìn)行反饋控制，但采用液氦對(duì)超導(dǎo)線圈制冷，低溫超導(dǎo)體和制冷設(shè)備的能量耗費(fèi)較大；4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較日本MLX系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)（6） 由于渦流損耗，在中低速運(yùn)行時(shí)，能耗相對(duì)較高；（7） 懸浮氣隙較大，對(duì)導(dǎo)軌的加工精度要求較低；（8） 起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)都需要帶有車輪的運(yùn)行裝置；（9） 由于采用超導(dǎo)強(qiáng)磁鐵及電動(dòng)懸浮技術(shù)，系統(tǒng)原理決定了較高的電磁輻射；（10） 電動(dòng)懸浮系統(tǒng)懸浮的一級(jí)抗振動(dòng)阻尼較低，需要額外的措施來保證乘坐的舒適性。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較懸浮系統(tǒng)及適用速度比較EDS斥力型磁浮特征：斥力型磁浮列車適用于超高速，速度越高，懸浮力越大，磁阻力下降，效率提高。而在低速（如速度低于120km/h）時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的懸浮力使列車離開地面線路。因此這類斥力型磁浮鐵路只適用于大城市間長(zhǎng)距離高速運(yùn)輸。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較懸浮系統(tǒng)及適用速度比較EMS吸力型磁浮特征：驅(qū)動(dòng)力（縱向牽引力）與垂向懸浮力兩個(gè)系統(tǒng)合二為一；磁阻力可忽略不計(jì)。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較懸浮系統(tǒng)及適用速度比較德國(guó)EMS型TR磁浮鐵路的適用速度范圍要寬一些;日本EDS型MLX磁浮鐵路的適用速度要高一些。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較項(xiàng) 目德國(guó)TR系統(tǒng)日本MLX系統(tǒng)懸浮方式電磁吸引式側(cè)壁電動(dòng)式懸浮氣隙8～10mm100mm以上運(yùn)行速度高低均可超高速低速時(shí)懸浮狀態(tài)懸浮車輪支承和導(dǎo)向懸浮、導(dǎo)向控制需閉環(huán)控制不需控制，具有自穩(wěn)定性線路荷載分布連續(xù)分散相對(duì)集中電磁鐵的安全冗余常導(dǎo)電磁鐵有安全冗余超導(dǎo)電磁鐵無安全冗余最高試驗(yàn)速度450km/h552km/h最高應(yīng)用速度430km/h約500km/h車內(nèi)磁力線泄漏幾乎沒有，對(duì)人體無礙相對(duì)較強(qiáng)，但經(jīng)測(cè)試對(duì)生物無害，使用心臟起搏器者不宜乘車技術(shù)難點(diǎn)精確控制技術(shù)低溫超導(dǎo)制冷技術(shù)線路造價(jià)較低較高4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較項(xiàng) 目德國(guó)TR系統(tǒng)日本MLX系統(tǒng)定子長(zhǎng)定子有鐵心長(zhǎng)定子無鐵心，空氣芯鋁線圈驅(qū)動(dòng)繞組波形繞組環(huán)形繞組長(zhǎng)定子開關(guān)站分段長(zhǎng)度300～2000m456m長(zhǎng)定子開關(guān)機(jī)械式開關(guān)，無電流時(shí)開合機(jī)械式開關(guān)，無電流時(shí)開合懸浮線圈長(zhǎng)定子鐵心用于懸浮另設(shè)懸浮、導(dǎo)向共用的“8”字形感應(yīng)線圈供電方式交-直-交供電（

GTO）交-直-交供電（

GTO）VVVF逆變器容量15MV·A南線38MV·A，北線20MV·A變電站間距20～50km50km正常制動(dòng)方式直線電機(jī)再生制動(dòng)再生制動(dòng)、低速時(shí)車輪盤型制動(dòng)緊急制動(dòng)渦流制動(dòng)空氣動(dòng)力制動(dòng)（高速時(shí)）車輪盤型制動(dòng)（低速時(shí)）緊急制動(dòng)停車點(diǎn)預(yù)定的有救援、疏散設(shè)施的停車點(diǎn)任意位置，旅游從雙線之間的通道疏散4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|主要經(jīng)濟(jì)性能比較1.總投資及分項(xiàng)投資比較日本中央磁浮新干線投資指標(biāo)約是德國(guó)柏林—漢堡磁浮鐵路投資的3倍。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|主要經(jīng)濟(jì)性能比較2.磁浮鐵路與輪軌高速鐵路的投資比較在平原地區(qū)，磁浮鐵路造價(jià)比輪軌高速鐵路高10%～30%；而在山區(qū)，磁浮鐵路造價(jià)應(yīng)該與輪軌高速鐵路相當(dāng)或低于輪軌高速鐵路。綜合來看，磁浮鐵路造價(jià)并不比輪軌高速鐵路造價(jià)有明顯增加。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|主要經(jīng)濟(jì)性能比較

3.占 地在土地使用量方面，德國(guó)運(yùn)捷TR線路由于均設(shè)置為高架或低置梁，并且由于使用T形梁，使得占地減少。TR線路比日本MLX線路占地減少10%～15%。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|主要經(jīng)濟(jì)性能比較4.車體質(zhì)量MLX車體質(zhì)量比TR輕很多。MLX每座位平均質(zhì)量只為TR的63%，每延米質(zhì)量只為TR的40%。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|主要經(jīng)濟(jì)性能比較5.能 耗TR車輛除了在驅(qū)動(dòng)方面消耗電能之外，由于車輛在停站和低速行駛過程中始終處于懸浮狀態(tài)，故與MLX系統(tǒng)相比，TR系統(tǒng)增加了在懸浮和導(dǎo)向方面的能耗。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|主要經(jīng)濟(jì)性能比較6.養(yǎng)護(hù)維修與輪軌系統(tǒng)鐵路相比，磁浮鐵路的養(yǎng)護(hù)維修工作量很小。MLX的養(yǎng)護(hù)維修工作主要集中在支承、導(dǎo)向橡膠車輪的拆換方面；而TR系統(tǒng)則沒有車輪磨耗，養(yǎng)護(hù)維修工作量就更少了。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|結(jié)論（1） MLX系統(tǒng)造價(jià)高、超導(dǎo)技術(shù)難度大；TR系統(tǒng)造價(jià)相對(duì)較低，雖然控制系統(tǒng)復(fù)雜、精確，但技術(shù)相對(duì)成熟，大部分零部件具有通用性，市場(chǎng)供應(yīng)方便。（2） MLX系統(tǒng)車輛懸浮氣隙較大，對(duì)軌面平整度要求較低，抗振性能好，速度快并且還有進(jìn)一步提高速度的可能性，它還具有低速時(shí)不能懸浮的特點(diǎn)，因此更適合于大運(yùn)量長(zhǎng)距離、更高速度的客運(yùn)。4.8德國(guó)、日本超高速磁浮比較|結(jié)論（3） MLX系統(tǒng)集當(dāng)代超導(dǎo)技術(shù)、磁浮鐵路技術(shù)等高新技術(shù)于一體，其發(fā)展將與相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相輔相成，發(fā)展?jié)摿薮?。?） MLX與TR的噪聲與能耗相近，MLX車輛屏蔽后的電磁輻射與TR車輛相差不大。（5） TR線路占地和養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用較少，但MLX隧道限界較小，隧道工程造價(jià)更低，在隧道較多的山區(qū)更具有優(yōu)越性。4.8