2022年8月9日,世界首列永磁磁浮空轨列车“兴国号”在江西省江西省赣州市的兴国县成功首发,因为永磁磁浮空轨项目的核心技术和永磁材料来自江西这片红色的土地,因此该项目也被称为“红轨”项目。列车悬于半空中,在城市里“穿行”,科幻大片中的场景已经成为现实。

世界首条、中国拥有完全自主知识产权,拥有60多个发明专利,5个国际专利,“红轨”身上聚集了太多的光环。首发仪式上,项目总工程师、位于天津的中铁六院高级工程师李晓飞百感交集,设计建造“红轨”的过程中承载了太多的艰辛和压力。

“红轨”亮相


(资料图片仅供参考)

2022年8月9日,“红轨”首发仪式,“红轨”平稳驶出兴国县永丰站,一路向北行进。

红头白身的“红轨”悬浮在蓝色的轨道之下,车头上标有56颗星星,寓意为向将军县56位开国将军致敬。“红轨”最高时速可达80公里,车底距地面约4.5米,载客能力为座席32个、定员88人。

首发仪式上,专家、嘉宾们坐在“红轨”的车厢里体验,阳光灿烂,窗外的兴国绿意盎然。专家们讨论得兴致勃勃,36岁的李晓飞却有些忐忑,“好像是自己的孩子,终于可以带出来见面了。”兴奋、骄傲、忐忑在李晓飞的内心胶着。

“红轨”是世界首条永磁磁浮空轨试验线,由江西理工大学、中铁六院、中铁工业等单位共同研发、设计、制造。作为“红轨”的项目总工程师,在过去的一年多中,李晓飞带领团队克服了巨大的压力和挑战。

中铁六院成立于2014年8月26日,总部设在天津,是以铁路、城市轨道交通、公路、市政建设等工程勘察、设计、咨询、监理、项目管理、总承包业务为主的大型企业集团。

李晓飞是河北省人,大学就读于西南交通大学交通运输工程专业,曾经参加过天津地铁6号线、8号线、B1线和北京轨道交通28号线勘测设计工作。

“无轮”列车

“红轨”项目的起因源于2014年,江西理工大学提出永磁磁浮技术用于空轨的理论。

轨道交通是缓解城市交通拥堵的有效手段,但地铁、轻轨等传统城市轨道交通存在建设周期长、建设及运营成本高等问题。近几年,新制式轨道交通不断涌现,空轨属于后起之秀。

空轨是一种悬挂在空中的列车,作为机场、地铁、火车站、长途客运站之间的中转工具,空轨以极小的占地面积将列车悬挂在半空,既不影响地面交通,又免于堵车的困扰。

中国是世界上第三个掌握空轨技术的国家。目前,中国共修建了7条空轨,中铁六院参与了全部7条空轨的建设工作,其中5条设计,2条咨询。

“以前的空轨技术,列车和轨道梁通过橡胶轮胎走行,相互的摩擦会产生粉尘污染。”李晓飞介绍,江西理工大学借助稀土元素制造出了体积小、磁密度高、悬浮力强的永磁体,如果能将永磁磁浮技术和空轨相结合,利用永磁体将空轨悬浮起来将有效地解决这一问题。

永磁磁浮空轨是什么样子?李晓飞解释,“将永磁体装置在轨道和车顶,列车车体不与轨道直接接触,依靠车顶的永磁体和永磁轨道的排斥力,当向上的支撑力与车辆重力达成平衡,列车就会在空中悬浮,使空轨成为‘无轮’列车。”李晓飞介绍,永磁磁浮空轨研发成功,将具备零功率悬浮运行,降低运行阻力,车辆运行更平稳,更节能环保等诸多优点。

此外,江西赣州号称“稀土王国”,是我国三大稀土生产基地之一,年产出全球70%的中重稀土,如果稀土资源能够在交通上实现规模化发展,对于我国稀土产业的应用模式、市场推广很有意义。

2021年初,江西理工大学与中铁六院、中铁工业等单位开始了世界史无前例的挑战,共同研发建造世界首条永磁磁浮空轨试验线。

从零开始

2021年初,永磁磁浮空轨项目正式启动,李晓飞被任命为项目总工程师。从接到任务的那一天起,李晓飞背负了巨大的压力,他只能迎难而上。

永磁悬浮核心技术理论成功,但要运用于空轨项目上还有很多难题需要攻克。怎么传力让车向前走?列车与轨道之间通过斥力悬浮,怎么保证列车的稳定性和安全性?列车的转弯技术怎么实现?……

世界首条,没有工程先例可参照、没有技术标准可执行,一切从零开始。

有限的时间、诸多关键技术、无数个从深夜熬到凌晨、反复的研究论证。最初,李晓飞只能从书本资料中摸索,他翻阅了数百篇国内外的论文资料。没有技术标准便无法开展工程设计,为确定技术标准,李晓飞及总工程师团队、设计团队与国内相关高校、科研院所、设计研究单位进行了多轮研讨,邀请行业内的专家进行技术把关。

苦熬了几个月,李晓飞带领团队制定出一套技术方案及设计标准,项目进入施工阶段。

“红轨”项目选址在江西兴国县,从2021年6月施工开始,李晓飞就从天津来到兴国县,住在项目工地旁的办公区里,推开窗就是施工现场。白天盯施工,晚上查资料、咨询专家,解决施工中遇到的每一个问题,每天都要熬到凌晨。

难题与危险

“红轨”通过车顶永磁体和永磁轨道的排斥力实现空中悬浮,列车的行进就要通过直线电机来驱动。李晓飞和团队跑了很多做直线电机的厂家,反复试验都不行,“红轨”的直线电机需要安装在1.2米宽的梁内,普通的直线电机不满足尺寸要求,动力无法满足“红轨”80公里最高时速的要求,最终,李晓飞找到厂家为“红轨”定制了直线电机系统。

“红轨”没有轮子,靠斥力实现悬浮,怎么保证列车的稳定性和安全性?李晓飞带着团队反复调试磁轨的位置、参数,终于解决了稳定性的问题。

……

和李晓飞预料的一样,“红轨”的建设过程中,每一步都是一个坎。一年多里,李晓飞几乎没有睡过踏实觉,躺下来也在思考解决方案,突然有了灵感就爬起来查资料。“压力很大,耳鸣都很严重。”。

红轨是一个系统工程,磁轨、感应板、制动板、接触轨等设备都要装在宽1.2米、高1.2米的轨道梁内,轨道梁距地面高10米,安装难度非常大。通常情况下,土建项目的施工要求精确度在厘米单位,但李晓飞要求“红轨”的每一道施工精确度不超过2毫米。“每块磁体50公斤重,工人要爬进梁内,把磁体安装到梁内,想了很多办法才找到安装方式。”

磁体吸力极大,金属物质会突然吸到磁体上,李晓飞回想起自己遇到的一次危险依然心有余悸,“有一次我用钢卷尺去量磁体的侧面高度,磁体侧面磁力不大,但钢管尺的一段突然被磁体正面吸上,钢尺划着我的手指过去,险些把手指划断。”

2022年8月9日,世界第一条将永磁磁浮技术与空轨技术结合起来的“红轨”项目终于亮相世人。“红轨”拥有中国完全自主知识产权,拥有60多个发明专利,5个国际专利,系统应用了无人驾驶、北斗定位、5G通信、多系统融合等新技术。

一年多的努力,无数个不眠的夜,常人无法想象的压力,李晓飞说,“红轨”试验线成功的一刻,所有的辛苦和付出都是值得的。

永磁磁浮空轨造价仅为地铁的六分之一,更适合于中小运量的旅客、货物运输。同时,它也是干线交通网络的有力补充,能够解决“最后一公里”的交通运输和主干运输系统的接入问题,实现机场、景区、园区载客等场景应用。

李晓飞说,试验线的成功只是一个分号。“红轨”首发仪式后,李晓飞回到天津,稍微休整后,李晓飞会带领团队继续出发,进一步优化稀土永磁磁浮空轨技术,完善技术体系, “未来,磁浮空轨也许和地铁、铁路一样,成为轨道交通的一部分,打造地下、地面、空中的多层次交通体系。”(津云新闻记者 劳韵霏)

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