国际视点：超导列车——德国的梦
文章出处：科技日报   发布时间：2005-04-05  


　　一台漂亮的机车静悄悄地在空中飞驰，它时儿倒吊着行驶，时儿又翻山越岭……这种情景也许只有在科学幻想片里才能看到。但是，如果德国德累斯顿固体材料研究所的科学家研究的超导列车能够实现的话，那么这一幻想将成为现实。


　　超导磁悬浮列车的支承结构与普通磁悬浮列车不同，磁悬浮列车靠普通的电磁场，让车体悬浮在导轨上，而超导列车使用了全新的低温超导技术，列车悬浮高度更高，它在轨道上行驶时如同行驶在气垫上，同时列车又牢牢地悬在轨道上方，不会偏离轨道。



　　超导磁悬浮技术的基础是由钇钡铜氧（YBCO）构成的超导陶瓷，当这种超导材料被冷却到液氮温度（78K，相当于-196℃）时，就从正常态转变为超导态。由屏蔽电流产生的磁场与轨道磁场相互排斥，如果排斥力大于列车的重量，车体就可以悬浮在空中。同时，在冷却过程中，由于超导体的磁通钉扎效应，一部分磁场被俘获在超导体内。这一俘获磁场与轨道磁场相互吸引，由于斥力和吸引力的同时存在，车体得以稳定地悬浮在轨道上方。与常规磁铁之间同性相斥，异性相吸的作用不同，超导体和外磁场之间的这种既排斥又相吸的相互作用，使超导体或永久磁铁都可以克服自身重力，悬浮或倒挂在对方的下面。



　　与普通磁悬浮列车相比，超导列车更加节能，由于超导体没有电阻，不消耗电能，只在将其冷却到超导状态时需要用电。在实验室里，科学家采用液氮来冷却，可以将液氮保存在绝缘性能极好的绝缘瓶内。将来，科学家可以直接在列车上“生产”冷却液，原理如同电冰箱制冷。这样，人们无需为加注液氮而操心，也不用在沿线建造液氮加注站。



　　目前，德国科学家已经在实验室造出了一个超导列车模型，由于悬浮车和轨道之间没有直接的接触磨擦，只要沿轨道方向给车体一个很小的推动力，悬浮车就将沿轨道延伸方向运动，最后靠空气阻力慢慢停下来。研究人员希望能够在今年秋天造出示范列车，至少搭乘一人，运行10米的距离。在此期间，工程技术人员需要制造出约40块长10厘米，宽3厘米，厚1.5厘米的陶瓷块，铺设在轨道上的陶瓷块每厘米可以承载800公斤。据悉，德累斯顿交通部门及几个小型路轨和发动机技术公司都参与了该计划。



　　超导磁悬浮列车驱动和能量供给方式类似于普通磁悬浮列车，采用一专门的直线感应电机，轨道可变磁场推动列车。从理论上说，还需为轨道安装快速反应道岔，当前后车辆靠得太近时，它可以将后面的车导向相反方向。而磁悬浮列车还必须在100米至150米的距离上安装相当精确的弯曲道岔，以避免列车出轨。



　　目前谁也说不清楚制造一列超导磁悬浮列车到底需要多少钱，但据参与该项目研究的科学家称，远程超导列车的造价将肯定是个天文数字。因为轨道使用了钕铁硼（NdFeB）永久磁铁材料，这是最好的磁体，也是最昂贵的磁体，现在的价格是每公斤价格约100欧元。



　　德国科学家希望这一技术将来能够应用于城市交通和短程列车，这种列车行使时噪声极低，安全舒适。在实际运行中它还有另一个突出的优点———由于列车与轨道之间没有摩擦，可以节省大量维修费用。此外，采用超导磁悬浮列车在大型生产厂运送货物也是十分合算的，半导体厂可以用它来回自动运送各种芯片元件等。据德国专家估计，运送小型物品的超导列车大约两三年后就可以问世，但要将超导磁悬浮列车应用于德国的城市交通，则还需要数十年时间。