【科技直通车】2010年5上  

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　　列车也会飞

　　你见过会飞的列车吗？

　　这绝不是信口雌黄，坐在这样的车里，你能体验漂浮在空中的感觉——这就是利用磁铁的磁性研制的“磁悬浮列车”。

　　其实它并不是真的飞在空中，它的外形和普通的轨道列车很相似，是一种安全舒适的新型交通工具。

　　让车跑得更快

　　想让机车跑得更快，就必须提高车辆的速度，而提高车辆的速度就要增加机车动力。要知道，车轮转动越快，就会与地面或轨道产生更大的摩擦力。让人感到意外的是，摩擦力并不是可以一直增加，而是有一定的极限，否则就会破坏到车轮和轨道。

　　既然如此，如何让机车速度更高呢？1922年，德国的一位专家就提出了磁悬浮技术原理，并在1934年申请了磁悬浮列车的专利。按照设想，根据磁铁“同性相斥，异性相吸”的特点，也就是通过强大的磁场的吸引力或排斥力，把在轨道上行驶的列车提升或离开轨道几毫米，使车体与轨道之间不发生摩擦，再在功率比较强大的发动机带动下，高速行驶。

　　应用到实践中

　　虽然从理论上讲，磁悬浮技术已经有了基础，可要变成现实，还是遭到当时许多人的反对，甚至有人对磁场会不会危害人体提出了质疑。到了20世纪中后期，许多发达国家都开始研究磁悬浮运输系统，德国也集中精力，并决定集中发展常导吸引式磁浮列车。

　　什么是常导吸引磁浮列车？它是在车体两侧倒转向上的底部安装常导电磁铁，与位于上方的导向轨道上的磁铁相互吸引，使车辆浮起10—15毫米。这里说的常导，是指电磁铁处在常温下，利用车体自身的重量，使它与轨道相互脱离。要注意的是，为了保证列车运行的安全平稳，就要精确控制电磁铁中的电流。德国在这方面一直处于领先地位，1987年建成的埃姆斯兰特单线试验线，列车最高时速达到450千米。

　　研究方向各不同

　　经过几十年的发展，现在磁悬浮技术已经成两大研究方向：一个就是以德国为代表的常导吸引磁浮列车，另一个是日本的超导相斥式磁浮列车。

　　超导相斥式磁浮列车是在车上安装超导磁铁，同时在轨道上铺设连续的良导体薄板，或安装一系列封闭式的铝环。一旦通电，超导磁体就会产生极高的磁场，而超导处于超低温环境，电阻几乎为零。列车在高速运行时，超导磁场会在轨道上的导电薄板或铝环内产生涡流电流，电流产生的磁场与超导体的磁场相互作用，两个磁体产生极大的排斥力。 

　　值得一提的是，这种磁浮方式需要安装机械辅助装置，比如辅助支持轮或弹簧支撑，因为当列车低速运行或停车启动时，悬浮力大大减弱或消失，有了辅助装置，就可以使列车安全着地。

　　那么，你还知道“高速管道列车”吗？

　　或许你会觉得，管道运输很常见，比如你家厨房里的自来水和天然气就是靠它运输来的。但其实，管道运输的作用不止这些。

　　在管道中飞驰

　　管道列车是什么列车呢？

　　有关专家介绍，这是一种高速行驶的管式隧道中的列车，依靠吸入效应、压缩空气甚至喷气作为推进系统，列车可以在管式隧道中高速运行。也就是说，在一个管道中安置一节密封的车厢，车厢前后会有一个压力差，这样车厢就有一个力。这个力既可以作为推动力，还可以成为制动力，可以推动车厢前进或阻止车厢运动。要是把车厢前部的管道抽成真空，车厢后部有空气，在静态下车厢受的推力非常可观。

　　与其他运输方式相比，这也是一个非常节约能源的系统。再加上隧道内气压几乎为零，列车行驶阻力较小，车速会大大提高。

　　超级隧道少不了

　　不过，要有这样的飞车，隧道肯定是少不了的。据说，美国交通运输部正设想在纽约和洛杉矶之间，建一条长6000千米的隧道作为主干绕中途会经过达拉斯，甚至有去往芝加哥或其他贸易中心的支线。

　　或许你会认为，这不相当于磁悬浮列车吗？其实不然，虽然从理论上讲，管道列车的时速与磁悬浮列车相差无几，可建造、维护、运营的费用大大低于磁悬浮列车。修建一条磁悬浮列车干线，费用足够修建十条管式隧道。更为重要的是，管道列车能源消耗极低，适合短途运输。但要建造这样一条线路，必须经过有关部门的严密规划，做到科学化，比如管道上应设有一些安全门，需要时打开安全门，人可进入管道。在两根管道之间还可设置轨道及小电车，便于维修及检查等。

　　最高时速1200

　　现在，管道列车的理论模型已经建立，通过在直径30毫米到300毫米的管道模拟试验，获得了大量有价值的数据。如果管道的真空度较高，列车的质量又很轻，这样条件下的速度无疑最快，时速能达到1200千米，大大超过了目前动车的速度。

　　另一个关键问题，就是在管道运行的车辆。考虑到列车的性能，专家设计出的是一种圆筒状的车辆，每节有20米长，每节车辆都有带滚珠轴承或空气轴承的4个钢轮，安装在密封车厢的凹隙处。在车厢两侧各有一个气压拉门，可以让乘客方便出入。第一节车厢的头部密封，车厢内的设备与普通客车相似，有供氧、空调、电源及制动设备，列车与管道壁间有20毫米左右的间隙等，这些都是最基本的。

　　这么看来，这两种“会飞的”列车都不简单，都可以让你感受速度带来的快乐，有机会可要试一试。

　　特别申明：科技不断发展，研究成果不断更新，此栏目内容仅供参考。

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