国防科技大学领衔研发国产中低速磁浮交通系统
自主创新掌握核心关键技术
对于大家关心的电磁辐射问题,国防科大磁浮技术工程研究中心主任李杰教授介绍说,国产的中低速磁浮列车采用吸力型电磁悬浮、低频(小于100赫兹)悬浮牵引供电制式、新材料电磁防护等一系列技术创新手段,把电磁辐射减小到最低程度,经严格测试,车厢磁场与一般家电产生的磁场相当,甚至更低,大家完全可以放心,乘坐磁浮列车不会有任何不良影响。从2008年12月开始,中科院电工所作为第三方测试单位曾先后三次组织专家来此反复测试比较,检测报告显示,直流磁场强度小于正常看电视时对人体的影响;交流磁场强度小于使用电动剃须刀时对人体的影响。
李杰说,一节磁浮列车自重22吨,最大有效承载能力达到了15吨,运行最高时速可达105公里,已累计运行了6万多公里,车辆、轨道及相关装备完全达到了运营线要求。
据介绍,目前世界上只有德国、日本等少数国家掌握了磁浮交通系统技术。截至目前,世界上只有日本在2005年建成了一条8.9公里中低速磁浮运营线;中国引进德国高速磁浮交通技术,2003年在上海建成了30公里的高速磁浮交通运营示范线。
“磁浮交通是一项战略高技术,也是一项复杂的系统工程,其研究和制造涉及自动控制理论、传感器技术、电力电子技术、直线推进技术、机构动力学、网络通信、故障监测与诊断等众多学科,是一个国家科技实力和工业水平的重要标志。”常文森说,磁浮交通涉及的学科很多,其核心关键技术主要有4大块:即总体设计和技术集成、悬浮导向控制技术、转向架和二次系技术、牵引控制技术,是磁浮交通的专有技术。其中最核心的是悬浮导向控制,也是国外严密封锁的技术。
据常文森介绍,研制磁浮列车,首先要解决的就是悬浮控制问题。磁浮列车是利用电磁力抵消地球引力,使列车悬浮在轨道上运行。因为乘客在车厢内分布不均衡,乘客在上下车时承载重量随时发生变化,列车上下坡和拐弯的时候,车辆的负载也会发生变化。这就要求列车必须有负载动态调节能力,以保证列车与轨道之间始终保持在一定的悬浮间隙(约1厘米)平稳运行。
为突破这一核心关键技术,科研人员从建立车辆系统动力学模型入手,充分考虑影响负载变化和系统稳定性的各种因素,运用先进的控制理论,在优化轨道和车辆结构的基础上,创造性设计出一种新的悬浮控制算法,从而较好地解决了车辆动态调节能力。经测试,其动态调节与有效承载两项技术指标均达到世界领先水平。
“我们在每节列车下面设计了20个悬浮点,就相当于有20个轮子。这20个轮子(悬浮控制器及传感器)能保持列车的稳定悬浮。”常文森说。
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