央视聚“交”,走进实验室看新质生产力,探秘“超级高铁” !
央视聚“交”,走进实验室看新质生产力,探秘“超级高铁” !
随着高铁的发展,人们的出行变得更加便捷高效。然而,在追求更加快捷便利的交通工具道路上,科学家们并未止步,他们正在探索一项被称为“超级高铁”的高难度技术。央视系列报道《走近实验室看新质生产力》走进西南交通大学实验室,揭开“超级高铁”背后的奥秘。
在西南交通大学的轨道交通运载系统全国重点实验室,研究人员正在采用我国自主研发的高温超导磁悬浮技术进行超级高铁的研究。实验现场展示了一个如肥皂盒大小的小模型,它静静地悬浮在磁性轨道上方。这个模拟轨道是采用永久磁铁铺成的磁性轨道,小车内装有超导材料。随着-196℃的液氮不断注入,小车内的超导材料开始达到超导状态,小车就进入悬浮状态。
高温超导磁悬浮技术的原理
高温超导高速磁浮项目负责人张卫华教授介绍,高温超导磁悬浮技术利用了"钉扎"现象。小车内的高温超导材料被磁场"锁"在某一个位置,起到了磁浮交通必须有的悬浮与导向作用。未来列车如果采用这项技术,在经济和节能的同时,也能有效保障列车的运行安全。
高温超导磁悬浮技术有一个很重要的特性是"钉扎力"。实验显示,即使只有不到50克重的泡沫模型小车,也很难通过外力使其脱离轨道。这种"钉扎力"现象,保证了小车不论在360度的任何角度都能稳稳地依附在轨道上,从而保障车辆行驶时的安全。
实现"超级高铁"的关键技术突破
要想成为名副其实的"超级高铁",仅有磁悬浮技术还不够。科学家研究后发现,当磁悬浮列车行驶时速超过400公里的时候,列车80%的动力将用来克服空气的阻力,而且空气阻力会按照列车运行速度继续不断增加。科学家由此想到,如果在真空环境下会怎样?
在实验现场,实验人员推动非真空管道内的小车,它前进了大约五圈就会停下来;而在真空环境下,同样的推力可以让它前进十圈、二十圈,甚至更多。2021年1月13日,世界首条高温超导磁浮交通工程化样线和首台工程化样车在西南交通大学启用。
高温超导高速磁浮项目负责人张卫华表示,从最早的小车到今天的样车,悬浮能力整整提高了7-8倍,已经达到可以进行工程化应用的水平。这辆车现在是按照620公里每小时来进行设计的,虽然目前线路比较短,仅能实现浮起来、动起来,但一旦有一个更长的试验线,完全可以做到飞起来、跑起来。
研究进展与未来展望
据了解,西南交通大学的研究目前分为三个阶段稳步推进。第一阶段使用透明管道和模型小车进行概念验证;接下来在100多米的低真空白色管道内,速度有望突破每小时400公里。未来,西南交通大学将建成1公里的测试轨道,试验列车速度有望超过每小时1500公里。
这项研究不仅展示了我国在高温超导磁悬浮技术领域的创新能力,也为未来交通方式的变革提供了新的可能性。随着技术的不断进步,"超级高铁"有望成为连接城市、缩短时空距离的重要交通工具,为人们的出行带来革命性的变化。