懸浮飛馳的列車（上）

央視國際 2004年04月28日 16:37

　　上海，2003年9月，我國第一條磁懸浮列車示範線路在這裡正式開通。這是一條新型的無接觸懸浮軌道客運交通系統。也是世界上第一條磁懸浮商業運營交通線。

　　磁懸浮列車線路連接上海龍陽路地鐵車站和上海浦東國際機場，全程長度為30公里。

　　磁懸浮列車的車體為流線型，車身下部環抱在T形軌道上。但並不接觸軌道。

　　列車能拖挂兩節至10節車廂，最快運營時速為每小時430公里。從浦東機場到龍陽路地鐵站乘坐汽車需要30多分鐘，而乘坐磁懸浮列車需要的時間僅為7分半。

　　磁懸浮列車不但速度快，而且運行起來十分平穩，乘客可以在車廂裏自由地活動，不用係安全帶。列車的車窗寬大明亮，由於使用了高科技的減速玻璃。所以人們在觀看窗外景物時，並不是一閃而過。

　　磁懸浮列車的軌道架在高架樑上，它的好處是可以減少對沿途土地的佔用，而且還不受地面車輛和行人的干擾。乘坐磁懸浮列車是十分安全的。這不僅是因為列車車身將軌道包覆，行駛時不會發生脫軌事故。而且也表現在萬一遇到停電的情況，磁懸浮列車還可以立刻轉為車內蓄電池供電，使車輛平穩地停下來。

　　略顯遺憾的，只是由於這條磁懸浮線路的距離較短，列車在加速到時速430公里後沒有多久，就開始減速準備進站了，以至於許多乘客下車後都感覺興致未盡。

　　磁懸浮列車代表了當今軌道交通運輸的最新技術，它的出現標誌著人類在陸路交通領域又邁出了新的一步。

　　回顧人類交通的發展歷程，可以看出，人們對出行速度一直有著契而不赦的追求。

　　輪子的發明是人類在出行能力上獲得的第一次飛躍，有了依靠輪子行走的車輛，人們才能大大減輕自己的出行負擔，加快旅行的速度和運輸的能力。

　　近代鐵路公路的修建，機械化車輛的出現，是陸路交通發展的又一個里程碑。依靠動力驅動的火車、汽車，把人們的出行能力提高到了新的階段。

　　此後的一百多年，在中遠程陸路交通中，火車一直以其快捷的速度和強大的運載能力，成為人們旅行和貨運的重要工具。不過，人們並沒有停止革新的步伐。

　　為了獲得更快的速度。從上世紀60年代開始，世界各發達國家相繼開展了鐵路提速的試驗。輪軌列車通過更換高速內燃機車和電力機車，興建高速鐵路線。行駛速度已經成倍提高。

　　1964年，日本建立了東京到大阪的高速列車新幹線，將列車的運行速度由普通最快每小時120公里，提高到了每小時210公里。

　　1983年，法國巴黎至里昂的高速鐵路線上，TGV高速列車的運行速度達到了每小時270公里。其試驗車在一段長下坡線路上更是跑出了瞬間515公里的最高時速。

　　除此之外，在當時的德國和英國，也都建立了自己的高速鐵路試驗線。

　　然而，這以後，儘管人們又經過多年努力，但高速輪軌列車的最快運營速度卻始終只能在300公里左右，很難再提高了。

　　那麼，是什麼影響了輪軌列車的速度呢？

　　要搞清這個問題，我們需要先對車輪在滾動行進中所承受的各種力有一個基本的了解。

　　古老的馬車，是靠馬拉車身帶動車輪向前滾動的，在前進中，車輪的滾動是被動的，它只承受車輛重力，自身並不具有向前的動力。所以車輛行進的速度，實際上只能是拉車馬匹行走的速度。

　　由齒輪和鏈條傳動的動力驅動輪，是機械化工業的産物，它使車輛的行進擺脫了對車外動力的依靠。人們可以在車上用人力或發動機驅動輪子的轉動。

　　這時，自主向前滾動的驅動輪，不但承擔了車輛的重力，同時也起到了帶動整個車輛行進的作用。

　　動力強大的列車滾滾向前。這時，車輛的行進速度似乎已經完全由車輪的轉速來決定了。

　　那麼，真的是車輪轉多快，車輛就能跑多快嗎？

　　事實上並非如此。因為機車驅動輪在軌道上運行，靠的是運動時車輪與鐵軌接觸點面之間産生的向後作用力，又稱粘著力。

　　而車輪與軌道接觸面的粘著力的大小，與車身重力是有很大關係的，車越重，車輪與軌道的粘著力就越大。車越輕，粘著力就越小，但是，隨著車速的提高，車身垂直向下的重力也會發生一些變化，從而影響到車輛行駛的速度。現在我們就做個小試驗看看。

　　這是三隻玩具汽車。然後再搭建一條試驗跑道，跑道中間要經過一隻電子臺秤。

　　先稱一稱三輛玩具汽車的重量，小卡車重100克，塑料小轎車重140克，電動小跑車重95克。

　　試驗開始，首先由小卡車通過臺秤。太快了，沒看清，沒關係再來一遍。停。臺秤顯示小卡車通過時的重量僅為25克。

　　那麼，會不會是臺秤發生了問題呢？看這一次，小卡車正好停在了在臺秤上，停穩後數字顯示出它的重量為100克。臺秤沒有問題。再試幾次，由於通過的速度有快有慢，所以顯示的通過重量也有大有小。

　　再看一下電動小跑車，它的速度太快了，通過臺秤時，以5克為進制的臺秤反映為0。還是速度慢的塑料小轎車重量變化小一些，它的靜止重量是140克，但通過臺秤時重量也有所降低。

　　試驗表明，當車輛開始行駛後，向下的重力一部分逐漸轉化為向前的分力，車輛向下的重量會逐漸減輕，驅動輪與軌道的粘著力也就跟著減小。車速越高，運動重量越輕，輪軌粘著力越小，在車速到達一定限度後，如果繼續提高驅動輪的轉速，車輪就會因與軌道的粘著力不夠而發生空轉打滑。打滑會使車輛失去向前的動力，從而限制了車速的進一步提高。

　　為了防止打滑，有時車輛也通過向軌道上撒沙來增加車輪與軌道的粘著力，但這對提高車速的意義並不大。

　　還應注意到，輪軌鐵路提高速度的代價是很高的，時速300公里高速鐵路的造價是時速120公里普通鐵路的三至八倍，繼續提高速度，其造價還將急劇上升。

　　讓車輛懸浮著沿軌道向前行駛的想法，很早就有人想到了，其方法在一些玩具中就有所體現。

　　懸浮有兩種形式：利用空氣向下噴氣産生懸浮的方法叫氣懸浮，用這種方式人們已經製造出了直升飛機和氣墊船。

　　利用磁性材料的相斥性和相吸性進行懸浮的方法叫磁懸浮。

　　1935年，德國的赫爾曼肯佩爾最早申報了磁懸浮車的技術專利。

　　不過，世界上工業發達國家真正對氣懸浮和磁懸浮列車進行研究和試驗，卻是始於上世紀60年代。1969年，法國在奧爾良郊外18公里的試驗線路上，試驗了自己的懸浮列車。

　　這輛在軌道上行駛的試驗車，借鑒了直升飛機和氣墊船的空氣氣墊原理，採用了氣墊懸浮的方式。

　　試驗線路上的軌道，設計成倒T字 型，車身下部將軌道垂直部分包住，以控制前進方向。在車身底部左右兩側，有兩排氣流反衝式噴氣口，利用壓縮空氣向車底噴氣形成氣墊，使車輛懸浮了起來。

　　車輛的行進，是由車後上方巨大的螺旋槳推動的。試驗時，氣懸浮車的離軌懸浮高度為10厘米，資料顯示，試驗車的最高時速曾達到每小時422公里。

　　然而，由於車輛在高速行駛時的噪音和穩定性問題一直沒能很好解決，法國的試驗最終沒能再繼續下去。

　　那麼，那些與法國同時進行懸浮列車研究的國家，他們後來的試驗情況又怎麼樣呢？還有我國自己，在引進國外磁懸浮技術以前，在自主研究懸浮列車方面又是處於一種什麼狀況呢？

　　這些問題我們將在《懸浮飛馳的列車》下集中向大家詳細進行介紹。