磁悬浮技术，磁悬浮技术的应用，磁悬浮技术的原理
文/克莉斯汀8 月 9 日上午九点，中铁六院集团承担项目设计、采购、施工一体化总承包联合体的牵头工作。国内首条永磁磁浮空轨试验线——“红轨”，在江西赣州兴国县完成竣工，且竣工过程顺利。
我国已成为世界上第三个掌握空轨技术的国家。并且，中国在世界范围内磁悬浮专利占比是最多的。
你想不到，这趟永磁磁悬浮列车每公里的建设成本接近亿元人民币，然而它始终不能替代普通地铁，无法成为大规模、大流量的交通运输工具。
我们更需要了解的是，这是一种新的制式轨道交通。它能够进一步完善综合交通网络，还会大大降低环境污染，同时也能减少地球上的碳排放。
稀土合金降低成本，新制式轨道交通意义重大
“红轨”试验线位于革命老区“将军县”兴国县，正因如此它被称作“红轨”。
磁浮列车被命名为“兴国号”。它的车身是由红白两种颜色相间组成的。在车身两侧的车头处标有 56 颗星星。这寓意着向“将军县”兴国县所拥有的 56 位开国将军表达敬意。
红轨试验线的南端起始于永丰站（也就是高铁兴国西站），北端一直延伸至静调库。正线的总长度大概是 800 米，并且全部都是钢构高架线。这种磁悬浮列车是以两车进行编组的，它的载客能力是座席有 32 个，定员为 88 人。在目前阶段，它的最高设计运行速度是每小时 80 公里。
中国的第一辆磁悬浮列车（买自德国）在 2003 年 1 月开始在上海磁浮线运行。2015 年 10 月有了首条具有完全自主知识产权的国产磁悬浮线路，即长沙磁浮线。2016 年 5 月 6 日，长沙磁浮线开始商业试运营，且该线路是世界上最长的中低速磁浮运营线。
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本次“红轨”试验线顺利发车。它最为特别的地方在于，实现了全世界首次把稀土永磁磁浮技术与空轨技术相结合，从而建成了一套中低速、中低运量的新制式轨道交通系统。
江西理工大学于 2014 年首次提出这套“磁浮 + 空轨”技术并牵头进行研发。2021 年，中国中铁下属的中铁六院、中铁工业等企业承接了该技术成果的落地转化建设工程，且我国对其拥有完全自主知识产权。
目前全球现有的悬挂式导向运输系统都以胶轮来承载和导向。之前的上海悬浮交通以及日本超导悬浮列车等，它们采用的是电磁悬浮方式，需要依靠一套复杂的控制技术来达成悬浮状态。一旦断电，它们就会失去悬浮能力。这种悬浮方式不仅在技术和运维方面难度较大，而且耗能也较多，属于不稳定的悬浮类型。
这次的“红轨”是完全凭借稀土永磁材料来达成悬浮以及导向的目的的，并且攻克了电磁悬浮所存在的那些难题。
它采用的永磁体是钕铁硼合金，这种合金适用于磁浮交通系统，是稀土永磁合金材料。它具有磁性强的特点，磁性稳定，磁能分布也合理。并且稀土元素钕、硼的自然储量丰度高，所以大大降低了成本。
江西赣州有“稀土王国”之称，它是我国三大稀土生产基地之一，每年产出全球 70%的中重稀土资源，所以这列稀土永磁磁浮列车选择在江西首发是有其道理的。而稀土永磁磁浮列车的应用，对于我国稀土产业的应用模式以及市场推广都具有重要意义。
集多项智能于一身，将出轨率、追尾率降为零
依据磁悬浮原理，通常把主要的磁悬浮技术划分成永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮以及超导钉扎悬浮这几种。
其中电磁悬浮技术的应用已达到较高的成熟度；电动悬浮技术的应用也已达到较高的成熟度；高温超导钉扎悬浮起步较晚，目前仍处于实验室研究阶段，并且在进行工程化样车的研发；而“红轨”所用到的永磁悬浮技术正是当下的研究重点。
“红轨”试验线无需用电即能将列车悬浮，相当节能、环保。
它的制造材料在材料领域取得了新的突破。这种材料不仅能够实现循环利用，还制造出了体积小、磁能密度大、有足够悬浮力且经济性好的永磁体。基于此，该永磁磁浮空轨项目探索出了一种能够适应复杂地形的中低运量、个性化、智能化的交通运输方式。
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很多人第一眼看到“红轨”时会心惊胆战。因为它与之前所见的悬浮列车不一样，“红轨”的车厢是倒挂在浮轨之下的，那种状态就如同我们在游乐园坐的“过山车”一样。
实际上，“红轨”基于成熟的空轨体系，既安全又环保。它采用了独创的列车走行系统，把走行结构包裹在轨道梁内，从而克服了缺少硬约束以及永磁体悬浮力不可控的难题，实现了列车行走过程中悬浮导向的平稳协同控制。相比之前的设计，它行驶更安全，甚至宣称能够将出轨率、追尾率降至零。
它配备了多项智能技术。这些技术开拓了新的体系系统，此体系系统独立于常导悬浮和超导悬浮。同时，它还应用了无人驾驶等新兴信息技术，如北斗定位、5G 通信、传感融合、多目标智能规划等。它在实现无人驾驶的同时，能给乘客提供丰富的在途信息服务。
它有种种优势，这些优势显示，它必定会引领我国新制式、接入级轨道交通，从而翻开崭新的一页。
永磁悬浮空轨并不能完全取代地铁
目前，永磁悬浮空轨的工程验证已经顺利完成。在对“车-轨道-磁轨”的匹配进行进一步优化之后，并且在完成耦合关系的研究之后，就可以进行大规模的应用了。
此次稀土永磁磁悬浮试验线的成本优势较为明显。与地铁、城际铁路以及其他悬挂式系统相比较而言，稀土永磁磁浮列车的成本大概只是轻轨的 1/2 。每公里的建设成本小于 1 亿元。它是如今中高速磁浮交通系统成本的 1/3 。未来倘若实现规模化，其成本应该还会进一步降低。
部分专家认为，它不会取代地铁等基础公共交通运输工具。它只是与地铁、轻轨相互补充。因为地铁是大运量轨道交通，能最大程度地保证主干交通网的大客流量运输。而永磁磁浮空轨目前属于中小运量交通模式。所以目前它只能作为地铁的补充，以进一步完善综合交通网络。
为什么我们要大力研发磁悬浮技术呢？主要是因为磁浮交通系统和传统的轮轨列车系统相比，有一些极为显著的优势。
磁悬浮列车与轨道不存在接触，这样能减少摩擦损耗。这意味着会有更低的环境污染和碳排放，并且还可以减少维护成本。
另外，磁悬浮列车没有车轮。它的机械传动结构，如齿轮、联轴器、车轴、轴承等，比传统轮轨列车更少。正因如此，它的质量较轻，有效质量比得以增加，对轨道和桥梁的强度要求也降低了。而且，磁悬浮列车相对而言爬坡能力更强，在地形适应性方面表现更好。
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