“我們造的是列車，也是‘飛機’。不過，它的飛行高度只有8毫米?！眹揽拼蟠鸥〖夹g研究中心教授李杰如此向科技日報記者打趣。

　　李杰口中8毫米飛行高度的“飛機”，是代號“追風者”的長沙磁浮快線。歷經(jīng)4個多月試運行測試，5月6日，它正式開通試運營。

　　長沙磁浮快線是我國首條完全擁有自主知識產(chǎn)權的中低速磁浮商業(yè)運營示范線，和世界上最長的中低速磁浮商業(yè)運營線，全長18.55公里。它也是全球第二條投入試運營的磁浮快線。設計最高運行速100公里/時。目前參與試運營的三輛磁浮列車，來自株洲電力機車有限公司牽頭的“三大家”：國防科技大學、同濟大學、西南交通大學。

　　7日，記者就磁浮列車最核心的磁浮控制技術，專訪了國防科技大學磁浮技術工程研究中心李杰團隊。

　　8毫米“高度” 30年“厚度”

　　李杰介紹，磁浮列車主要利用電磁力抵消地球引力，通過自動控制手段使車體與軌間懸浮間隙保持在10毫米內(nèi)，讓列車懸浮在軌道上運行。因此，磁浮列車學術界別名也叫“零高度飛行器”。長沙磁浮列車，懸浮間隙為8毫米。

　　“這種特殊飛行器‘亦飛亦跑’，涉及到總體設計集成、懸浮導向控制、轉(zhuǎn)向架和二次系、牽引控制等關鍵技術，其中最核心的是懸浮導向控制，受到國外嚴密封鎖?！崩罱苷f。

　　首先要解決的，是列車怎樣穩(wěn)定的“浮”起。磁浮列車分吸力型和斥力型?！拔覀儾捎梦π?。利用磁鐵異性相吸原理，讓車輛‘懸掛’軌道下方。這種方式漏磁小，不需要格外的防護手段?！崩罱苷f。

　　原來，車輛采用了“抱軌”設計，讓列車“包”在軌道上運行，確保無脫軌危險。因此，所謂車輛“懸掛”軌道下方，是車輛電磁鐵部分掛在軌道下方，整車正常立于軌道之上。

　　最讓人頭疼的，是如何讓它在以時速百公里的飛奔中，保持8毫米的穩(wěn)定懸浮高度。這需要面對各種環(huán)境情景、客流多寡、乘客在車廂內(nèi)分布不均衡等對軌道和車體產(chǎn)生影響的諸多因素。這些因素，可致列車瞬間懸浮高度在三四毫米至十幾毫米間切換，需要靠智能控制迅速調(diào)整到8毫米的標準高度。

　　為此，國防科大付諸了近30年的努力。20世紀80年代開始，該校常文森教授率領課題組，圍繞磁浮交通核心關鍵技術開展了長期的自主創(chuàng)新。從課程設計中對一顆懸浮小球的控制開始，到1989年研制出國內(nèi)第一輛試驗小車CMS01，再到今天商業(yè)運營的整車，國防科大磁浮列車研究歷經(jīng)了幾代人。新近獲2015年度湖南省科技進步獎一等獎“中低速磁浮列車懸浮控制技術”的李杰，就是常文森教授的學生。

　　為突破磁浮控制關鍵技術，國防科大團隊從建立車輛系統(tǒng)動力學模型入手，充分考慮影響負載變化和系統(tǒng)穩(wěn)定性的各種因素，運用先進的控制理論，在優(yōu)化軌道和車輛結(jié)構(gòu)的基礎上，創(chuàng)造性設計出一種新的懸浮控制算法，較好解決了車輛動態(tài)調(diào)節(jié)能力，可使每節(jié)車廂最大有效承載重量達15噸，實現(xiàn)105公里時速的平穩(wěn)可靠運行。經(jīng)測試，其動態(tài)調(diào)節(jié)與有效承載兩項技術指標均達到世界領先水平。

　　在承前啟后的努力中，和多學科的聯(lián)合攻關下，李杰團隊新研制出了集中式懸浮控制器、一體化的電渦流傳感器和轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品等，掌握了具完全自主知識產(chǎn)權的數(shù)字化懸浮控制技術，它的傳感器讓懸浮高度誤差在0.2毫米內(nèi)。列車浮起后，轉(zhuǎn)向架負責掌控方向，控制器在接收到傳感器數(shù)據(jù)后，全盤指揮。整個控制過程以每秒鐘約萬余次的頻率進行，確保列車在8毫米懸浮高度上飛奔。

　　懸浮總重較國外提高25%

　　中高速磁浮列車研發(fā)正酣

　　國防科大中低速磁懸浮列車總體技術處于國際領先水平。每車懸浮總重比國外提高了25%，車輛對軌道不平順的適應能力成倍提高，橋梁減重16%以上。通過技術改進，系統(tǒng)的平均無故障時間提高了近2倍。目前，該成果除應用在長沙磁浮快線外，還用于在建的北京S1線磁浮列車。

　　世界磁浮交通界公認的技術難題，還有車軌共振問題。磁浮列車在停車和過道岔時，由于懸浮系統(tǒng)的主動控制，車輛和軌道容易產(chǎn)生共振。美國就曾出現(xiàn)過剛建好的線路因車軌共振而無法運行，不得不返回實驗室重新研究解決方案。我國引進德國高速磁浮技術建造的上海浦東機場磁浮交通運營線，為防止車輛在水泥梁上產(chǎn)生振動，也采取加大水泥梁單位長度質(zhì)量、加固改造軌道等方法來解決，系統(tǒng)造價較高。國防科大借鑒導彈殼體的振動控制技術，提出了一種振動抑制算法，解決了磁浮交通車軌共振難題。

　　對大家普遍關心的電磁輻射問題，李杰稱，中低速磁浮列車采用吸力型電磁懸浮，低頻交流牽引系統(tǒng)、新材料防護等創(chuàng)新手段，把電磁輻射減小到了最低程度。經(jīng)嚴格測試，車廂磁場與一般家電產(chǎn)生的磁場相當，完全符合國際非電離輻射防護委員會制定的電磁輻射安全要求。

　　國防科大還將繼續(xù)接手該線上中期配屬兩列車的懸浮控制系統(tǒng)。李杰透露，團隊研究的時速在200公里的中速實驗樣車將于年底，在該校磁浮列車試驗線上下線和調(diào)試。高速磁浮列車研究上，我國也已開展了十五年。目前，我國已在上海建成了一條1.5公里的高速磁浮試驗線，研制出兩輛高速磁浮列車，但尚未經(jīng)過高速和長期可靠性運行檢驗?！案咚俅鸥×熊囘m合城際間軌道交通，低速磁浮列車則適合城市和城市群軌道交通。嚴格說，是兩個不同的東西。從技術難度上說，高速技術方案更為復雜?！崩罱苷f。（科技日報長沙5月7日電）