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钱清泉院士:提倡多制式轨道交通 推动磁浮发展与应用
文 / 2016-06-12 02:43

中国轨道交通建设已取得举世瞩目的成绩,而全球化和城镇化的浪潮继续推动着中国轨道交通事业的快速发展。从国内来看,“大力发展轨道交通建设是社会发展的必然选择”,钱清泉院士表示,轨道交通可有效解决大中型城市出行拥堵、环境污染等问题。从国际来看,国家鼓励轨道交通行业积极地走出去,“一带一路”将为走出去的企业带来更广阔的国际市场。

在 这 样 的 背 景 下, 业 主、 施 工 方 和 厂 商 等 都 将 面 临 艰 巨 的 建 设 任 务, 如 何 把 握 这 一 宝 贵 的 市 场 机 遇,如何应对这一机遇与挑战?对此,钱清泉院士给出了自己的建议 :“轨道交通行业亟需提升行业标准,提升科 技 创 新 能 力, 促 进 协 同 创 新, 强 化 安 全 意 识, 提 升 管 理 水 平 等。” 他 还 强 调,“ 一 定 要 重 视 网 络 化 运 行,以充分发挥轨道交通的优势。”

另外,多年来轨道交通建设和运营经验表明,选用合理的轨道交通制式能最大程度地发挥轨道交通的社会效益和经济效益。因此,面对未来五年轨道交通艰巨的建设任务,钱清泉院士特别指出,“必须因地制宜、科学合理地选择制式,充分发挥各种制式的优势,实现互补。尤其要大力推动磁浮交通技术的推广应用。

 

因地制宜、科学合理地选择制式

“ 我国城镇化战略的实施需要综合发展多种城市轨道交通制式,” 钱清泉院士在接受记者采访时强调,“ 从规划阶段就应该开始考虑制式的选择, 要根据地理特点、 实际线路环境条件、 运量需求等因地制宜、 科学合理地进行选择,才能充分发挥各种制式的优势。” 具体地说, 要综合考量各制式的运输能力、工程经济性、 技术合理性, 以及当地城市交通特征、 环境因素等, 从而选择最合适的制式方案。

钱清泉院士依次简单介绍了地铁、轻轨、 单轨电车、 现代有轨电车、 市域快轨、 磁浮六种城市轨道交通制式各自的特点和优势。

地铁( 地下铁道的简称) 是地下、高架、 地面线路三者结合的大容量城市轨道交通。 地铁的运能, 单向在 3 万人次 / 小时, 最高可达 6~7 万人次 / 小时。最高速度可达 120km/h, 平均速度可达40km/h 以上, 4~10 辆编组, 车辆运行最小间隔可小于 1.5 分钟。

钱清泉院士总结道 :“ 地铁的主要特点是运量大( 轻轨的运量大约只有地铁的一半)。 大城市中心地区一般客流量大, 且在地面上不好解决拆迁问题,因此适合建地铁。 但地铁对地形有一定要求, 造价相对较高, 建造周期相对较长。” 因此, 地铁适合运量需求大的城市。针对很多城市争相建设地铁的情况, 钱清泉院士建议, 客流量相对较低的城市可以考虑其他制式。

轻轨是一种介于有轨电车和地铁,用于城市旅客运输的轨道交通系统, 其运量或车辆轴重稍小于地铁。 轻轨一般采用地面和高架相结合的方式建设, 路线可以从市区通往近郊。 列车编组采用 3~6 辆, 铰接式车体, 最高速度可达60km/h, 克服了有轨电车运能低、 噪声大等问题。 相对地铁来说, 轻轨的运量小、 轴重轻。

单轨也称作独轨, 指通过单一轨道梁支撑车厢并提供导引作用而运行的轨道交通系统。 以支撑方式的不同, 分为跨座式和悬挂式两种。单轨的车辆采用橡胶轮, 最高速度可达 80 km/h, 平均速度为 30~35 km/h,列车为 4~6 辆编组,单向运送能力为 1.5~3.0 万人次 / 小时。单轨电车的地形适应能力强。 钱清泉院士总结道:“ 目前单轨主要应用在重庆。其优点是造型小, 容量跟轻轨差不多且噪音小。”

现代有轨电车系统由电气牵引、 轮轨导向, 2~3 节编组, 单向运输能力为0.5~1.2 万人次 / 小时的低运量城市轨道交通系统。 现代有轨电车系统工程投资少、 建设周期短、 线路布置灵活、 选线方便、 不独占路权、 方便乘客换乘 ,但同时存在运量较低、 速度较低、 准点率稍差、 景观效果有待改进等缺点。 因此, 有轨电车尤其适合在郊区、 卫星城市、中小城市。

市域快轨是指利用干线铁路或修建专用线路, 开行于市中心区到卫星城镇、卫星城镇到卫星城镇间, 主要满足市域范围内的出行需求。 市域快轨通常使用电力牵引和内燃牵引, 列车编组多在4~10 辆, 最高速度可达 100~120km/h,由于站距较地铁长, 运行速度大于地铁。

磁浮交通是一种采用无接触的电磁悬浮、 导向和驱动系统的新型交通运输方式。 高速磁浮列车最高速度可达到500km/h 以上, 中低速磁浮列车运行速度目前可达到 120km/h。 磁浮列车有很多优点 : 转弯半径小、 爬坡能力强、 噪音小、 安全。 其客运量跟轻轨差不多,1~3 万人次 / 小时。 钱清泉院士表示,“ 之前有人认为磁浮造价偏高。 但事实上,地铁建设周期要 4~6 年, 而以长沙中低速磁浮为例, 造价仅 1.9 亿 / 公里, 2年内即建成。”

2015 年 12 月 26 日, 由西南交通大学参与研究设计的长沙中低速磁浮工程进行了试运行( 钱清泉院士参与了方案论证、 审查、 评审等)。 在经过几个月试运行后, 2016 年 5 月 6 日, 作为中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮商业运营示范线, 也是世界上最长的中低速磁浮运营线, 该条线路开通试运营。

在上述各种轨道交通制式中, 钱清泉院士比较关心磁浮的发展。 他表示,“ 我目前正在致力于推动中低速磁浮和高速磁浮的推广应用。”

磁浮作为一种新型城市轨道交通制式, 相对于轻轨, 具有噪声低、 爬坡能力强、 转弯半径小以及造价低、 维护成本低等优势。

首先是运营更安全。 相对传统轮轨交通, 磁浮列车与轨道之间由电磁力非接触支撑, 取代了轮轨的机械接触支撑,车辆悬浮并环抱着轨道运行, 其结构形式决定了运营中不会出现脱轨和翻车的现象。

其次是环保性能好。 磁浮是目前最“ 安静” 的轨道交通方式, 其距运行列车 10 米处的噪声为 65 分贝, 且无轮轨磨损产生的粉尘。

再者, 由于其爬坡能力强、 转弯半径小, 可以走线灵活, 从而减少拆迁量,降低造价, 可以建在其他轮轨交通工具不易建设的地方,提高城市公共交通的覆盖率和方便乘客就近换乘。

此外, 磁浮列车产生的磁场对外辐射满足国际“ 电磁辐射公共标准和静磁场暴露标准”, 对人体和环境没有危害。

这些比较优势决定了磁浮交通既可深入繁华市区, 也可作为中心城市与卫星城市之间的市域交通。” 钱清泉院士说, 磁浮交通的线路、 车站可以采用高架、 地面、 地下敷设, 所建的线路、 车站有条件接近既有的机场、 高铁、 地铁、码头等地, 也有条件接近一些公共场所。因此, 磁浮极具发展潜力,“ 我们应积极促进磁浮交通系统的技术创新和工程化示范。” 钱清泉院士说。

 

 

汇聚各方智慧力量 助推磁浮推广应用

集诸多优点于一身的磁浮交通, 其实早在多年前就进入了中国轨道交通人的视野( 我国磁浮技术研究的起步可追溯到 1980 年代), 但迟迟没有得到推广应用。

据钱清泉院士回忆, 早在 1998 年,时任国务院总理朱基对德国的磁浮列车颇为赞赏, 这使市场广泛关注的高铁项目到底是采用磁浮技术还是轮轨技术? 这引发了当时学术界的一场持久争论。

部分专家提出 : 鉴于高速磁浮交通系统具有无接触运行、 速度高、 启动快、能耗低、 环境影响小等诸多优点, 同时考虑安全运行历程超过 60 万 km, 而且德国政府也宣称高速磁浮交通系统技术已经成熟等情况, 认为要充分运用发展中国家的技术后发效应, 实现轨道交通跨越式发展, 建议国家积极采用。

然而, 另一部分专家则提出了不同的意见 : 高速轮轨系统技术经过几十年的实践已经完全成熟, 我国对高速轮轨系统技术的开发也已经取得了重大进展。虽然高速磁浮技术拥有诸多优点, 世界上不少国家也都在开展研究, 但均停留在试验阶段, 缺乏商业化运行实践经验,它的技术性、 安全性、 经济性尚未进一步验证, 相对于高速轮轨系统技术, 在技术上经济上都存在着很大风险。

在论证过程中, 两种意见一度相持不下。 当时钱清泉院士还参与组织了相关论证会。

这场关于两种制式的争论持续了很久。 经过激烈地争论, 专家们最终形成共识 : 京沪的轮轨制式为首选, 并建议同时修建一段磁浮示范线, 以验证高速磁浮交通系统的成熟性、 可用性、 经济性和安全性。 此建议得到了领导的关注与支持, 并于 2000 年 6 月确定在上海建设高速磁浮线路。 2003 年 1 月 4 日,上海磁浮示范线正式开始商业运营, 西起上海轨道交通 2 号线的龙阳路站, 东至上海浦东国际机场, 专线全长 29.86公里, 全程仅需 8 分钟。 这是中德合作开发的世界第一条商业运营的高架磁浮专线, 至今运行正常。

然而, 仅上海磁浮示范线很难真正把磁浮的优势和效益发挥出来。 眼见国家耗资巨大的创新技术就这么白白搁置着, 一直关注磁浮发展的钱清泉院士等很着急。 中国未来到底是否继续推广磁浮技术? 带着这个问题, 2012 年, 钱清泉院士等通过中国工程院的国家咨询项目为国家建议, 并牵头把国内相关领域的专家们组织起来, 形成一支完整的调研队伍。 经过两年多一系列严谨细致的调查、 研究、 讨论等工作, 该课题于2015 年 10 月份完成。 钱清泉院士等人正式提出《 关于加快中低速磁浮交通推广应用的建议》, 该建议如今已送达中共中央办公厅、 国务院办公厅等。

关于中低速磁浮在国内的发展现状, 钱清泉院士介绍道,“ 目前长沙的第一条中低速磁浮已开通试运营,他们表示长沙未来还将建两条中低速磁浮线路, 另外成都、 青岛、 济南、 东莞等地后续也将陆续开建中低速磁浮线路。”

“ 下一步, 我们将会进一步总结上海磁浮示范线运营与技术的宝贵经验, 继续推进高速磁浮技术的推广应用。” 钱清泉院士说道,“ 一方面, 高铁已为大家所接受, 也确实发挥了不小作用, 但高铁在面临运输需求挑战已满足不了实际需求, 如京沪高铁运载量已趋于饱和 ; 另一方面, 美国、 日本都在积极地推进高速磁浮研究, 可以预测, 高速磁浮将会成为一种重要的轨道交通运输形式。 在这种情况下, 我们必须先发制人,维持我国在高速磁浮技术方面的优势地位!”

 

人物素描:二十年矢志不渝 蓦然回首始见伊
 
      钱清泉院士是一位低调亲和、 深藏若虚的老人, 作为近20年持续支持中国磁浮创新与进步的灵魂人物之一, 谈起其正致力于推动的磁浮工程化事业, 钱院士目光中充满了自信与骄傲。
      2015年12月26日, 世界上最长的中低速磁浮商业运营线, 中国首条完全自主设计、 制造、 施工和管理的中低速磁浮商业运营示范线在长沙正式试运行, 钱清泉院士与其他专家及国家部委领导等见证启动仪式。
      2016年5月6日, 长沙磁浮快线开通试运营。 备受瞩目的磁浮快线列车作为中国磁浮交通工程化的自主创新结晶, 满载着我国紧跟并超越世界尖端轨道交通水平的梦想, 一路穿城而过, 奔驰在中华大地, 中低速磁浮终于成功地在中国实现了它的首次应用。
     的确, 虽然磁浮前景美好, 但它在全球推广之路异常坎坷, 在中国尤其如此。 早于20世纪80年代, 我国便开始了磁浮技术的研究。 在1994年,国家计委就联合科技部、 经贸委、 铁道部提出建设京沪高速铁路的初步方案, 专家们为采用“高速轮轨”还是“磁浮”展开了旷日持久的讨论。 最终形成共识, 京沪高铁采用轮轨制式, 但同时也建设一段磁浮示范线,以验证高度磁浮交通系统的成熟性、可用性、 经济性和安全性。 2000年,科技部成立磁浮可行性研究小组。 在此基础上, 2000年6月在上海建设了世界第一条高速磁悬浮商业运营线路, 至今运行良好, 经过专家多次论证, 拟定在杭州到虹桥修建高速磁浮线路, 但由于种种原因, 沪杭磁浮项目搁浅。
      与高速磁浮的研究几乎同步进行, 主打城市内交通的中低速磁浮亦在稳定推进, 但在推进的过程中也屡屡受挫: 深圳8号线、 八达岭旅游示范线、 四川青城山、 昆明世博园等项目都考虑过要修建中低速磁浮的消息, 均无果而终。
      “很多磁浮线已经通过立项, 但最终还是打了水漂。 唯一一条磁浮商业运行线路是上海浦东磁浮线, 但单一线路很难真正把磁浮的优势和效益发挥出来。” 钱清泉院士对此深表感慨。
      尽管磁浮的推广过程充满着艰辛与坎坷, 但钱清泉院士仍坚定地认为这项国家投入巨大的创新技术, 不应就这么不了了之。
      怀着尽快研究建设运营示范线,形成具有自主知识产权的中低速磁浮交通产业的愿望, 2013年由钱院士牵头的中国工程院“中低速磁浮交通技术与系统发展战略研究”咨询项目正式立项。 该项目研究汇聚国内磁浮领域的院士、 专家, 对我国中低速磁浮交通的发展战略进行了深入研究与探讨, 系统论证了我国发展中低速磁浮的必要性和战略意义, 并推动了北京S1市域磁浮线和长沙中低速磁浮线的工程建设。
       随着长沙磁浮快线开通试运营,意味着中低速磁浮交通在城市轨道交通上实现了关键的跨越, 但钱清泉院士等专家们并没有懈怠, 在已掌握中低速磁浮交通核心技术、 特殊技术、试验验证技术和系统集成技术的基础上, 钱清泉院士又已牵头新课题“高速磁浮交通技术及产业发展战略研究”, 正通过系统研究与论证加快高速磁浮交通的推广应用。
       从1998年至今, 在近20年的时光里, 钱清泉院士一直关注磁浮交通系统技术创新与工程化应用, 并持之以恒地推动磁浮交通工程化。 2016年5月6日长沙磁浮线路的开通试运营, 使得磁浮交通技术走向成熟又迈出了关键、 扎实的一步。 北京磁浮S1线年底也将全线贯通,成都、济南、 青岛、 东莞等城市也已启动了中低速磁浮轨道交通建设。 随着钱清泉等院士、 专家的20多年的坚持与不懈努力, 磁浮交通技术将在国家“十三五”规划中的轨道交通建设发挥更大作用。
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