联合打造磁浮列车试验线

载人单转向架磁浮列车的研制成功,在我国磁浮交通技术发展中具有标志性意义。对于国防科技大学磁浮交通技术创新团队来说,只是万里长征迈出了关键的第一步。他们知道,要把载人单转向架磁浮列车开出实验室,并不像把轿车开出工厂那样简单。

因为,单转向架只是磁浮列车的一个基本单元,称不上真正的磁浮列车,何况它还只是在长10米的轨道上悬浮运行。让国产磁浮列车开出实验室,必须进行工程化,不仅要研制出全尺寸的工程化样车,还要建设同规格的试验线路,通过试验解决工程化中的一系列技术问题,验证磁浮列车的可行性、可靠性。

这些问题,单靠国防科技大学是无法完成的。院校的优势在于攻克核心关键技术,工程化研发、列车设计、装备制造、系统综合集成等,必须通过相关科研院所和企业的合作来完成。

这么一个庞大的复杂系统工程,下一步的工程化研发如何推进?怎样联合相关单位来做呢?

1999年年底,北京控股集团旗下的八达岭旅游股份有限公司,为解决八达岭旅游景区停车场外移后的游客输送问题,正考虑采用何种交通方式而展开论证,当他们了解到国防科技大学突破了磁浮列车关键技术,提出以建设八达岭景区磁浮交通为初始目标,愿意出资支持中低速磁浮交通技术研究,与国防科技大学合作推进工程化研发。

2000年9月,双方签订合作协议之后,北京控股集团“送”来一个“大礼包”:决定出资在国防科技大学校园内建设我国第一条中低速磁浮列车试验线,将其作为磁浮列车中试基地。为此,他们成立北控磁浮交通技术有限公司,与国防科技大学联合国内10多家相关单位进行工程化研发。常文森、尹力明、龙志强、李云钢、曹承侃、罗昆、赵志苏、陈贵荣、刘少克等团队成员全身心地投入研发工作中。

2001年4月,长204米的磁浮列车试验线建成,轨距2米、最大坡度40‰,最小弯道半径100米。试验线路虽然不长,但一切按实际运营轨道设计建造,完全可以满足试验要求。同年7月,试验样车(CMS03)下线,车长15米,宽3米,自重21吨,额定载荷28吨,超载36吨,车辆走行部由4个转向架组成。

“试验线和试验样车完全按照工程化标准设计制造。”尹力明教授说,有了试验线与试验样车,国产磁浮列车就自此开出了实验室,向工程化迈出了关键性的一步。

当试验样车在长沙组装完成开上试验线时,国防科技大学磁浮交通技术创新团队成员别提有多高兴了。大家看着列车流线型的外观设计、美工喷绘的外表,宽敞明亮的车厢,设备齐全的设施,就像看着自己的孩子一样,哪儿都好。

列车组装完毕,曹承侃利用模拟悬浮控制器顺利将列车悬浮起来了,试验样车沿着204米的线路来回往返,我国第一辆磁浮列车实现了试验运行,研制工作向前迈出了关键的一步。为了检验列车与轨道的可靠性、可行性,大家加班加点,忘我工作,问题一个个暴露出来,科研人员用智慧和汗水将一个个问号拉直,将难题一个个解决。

2001年11月25日,我国第一条磁浮列车试验线通过了包括5位院士在内的14位专家的中试评审。专家组认为“试验线和CMS03车辆系统的设计和建造,具有我国自主知识产权。在电磁铁设计、悬浮控制、测速定位和提高系统承载能力等方面有所创新,表明我国已经基本上掌握了中低速磁浮列车的各项关键技术。”

2002年4月5日,在磁浮试验样车实现2000千米无故障运行。国防科技大学正式对外发布:我国第一条中低速磁浮列车试验线建成通车,中国人乘坐国产磁浮列车已为时不远。

消息一经发布,立即在外界引起强烈反响,外电也纷纷予以报道。此后,科研人员在这条试验线上,又连续开展了5年多的试验、测试与技术验证,先后在悬浮控制、直线推进、运行控制、信号检测、车辆结构、轨道设计等关键技术及工程化实现等方面取得了一系列重大突破。

2006年,唐山机车车辆厂生产的我国第二辆磁浮试验样车,在试验线上进行两车联挂试验,继续开展相关测试和技术验证,取得了一些新的技术突破。但由于线路较短,试验时速最高只能达到30千米,与设计时速100千米还有很大距离。受试验线长度和时速限制,仍有许多试验无法进行,一些隐性问题特别是时速达到100千米时可能面临的问题,不可能暴露出来,也就无从得知和解决。

从未来实际应用出发,204米的试验线已无法满足磁浮列车各项试验要求。此时,北控磁浮和国防科大等单位申报的“中低速磁浮交通技术及工程化应用研究”项目,成功列入国家“十一五”科技支撑计划。为全面检验和考核中低速磁浮交通综合技术,2008年,一条长达1547米的试验线路在唐山机车车辆厂内建成。

该线路采用一次热轧成型的F型钢轨,轨距2米,最大坡度70‰,最小弯道半径50米,采用1500V直流供电制式。2009年,实用型中低速磁浮列车(CMS04)问世。车长15米,车宽3米,走行部由5个转向架组成,采用更加先进的悬浮控制技术,最大有效承载能力达到15吨。

2009年5月,两辆编组的实用型磁浮列车开始进行线路运行试验,时速达到105千米。试验表明,列车爬坡能力、转弯能力、承载能力等都达到了设计指标,运行平稳,车内基本无噪声,车外噪声也很小,电磁辐射等指标都满足相关标准的要求。

试验线和实用型磁浮列车经过6万千米试验运行,主要解决了磁浮列车的批量化、标准化制造问题,车辆高速运行时的悬浮控制稳定性和牵引控制技术,F轨型钢轨一次热轧成型技术。车辆电气系统采用了DC1500V城轨交通新标准,配备了规范的地面供电系统和运行控制系统,车辆、轨道及相关装备完全达到了运营线要求。实现了关键装备的全部国产化,使我国的磁浮交通技术达到了工程应用的水平,具备了工程化、产业化实施能力,其综合技术达到世界先进水平。

历史是公平的,你付出了多少,就会收获多少。从204米的磁浮列车试验线,到1547米的工程化试验线,“磁浮人”用10年的心血和汗水,将我国磁浮交通技术一步步推进到了应用阶段。