磁浮列车：超级高铁渐行渐远

在高速交通领域，高铁和飞机无疑是一对最有力的竞争者。高铁在时速 160~400千米范围很难遇见竞争对手，而民用飞机在时速800~1 000千米范围也 是称雄一方。细心的人会注意到，在高铁和飞机各自“管辖”的速度范围之间，还有一个空当尚未被填补。那么，在时速400~800千米的速度领域，谁能担当大任呢？这就需要高速磁浮列车闪亮登场了。

磁浮列车是利用电磁力让车体悬浮在轨道之上，并通过电磁力推动车辆运行的交通工具。磁浮列车在运行过程中不与地面接触，消除了轮轨系统才有的摩擦阻力，从而可以达到很高的速度，被赞为“零高度飞行器”。

2021年1月13日，世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在我国成都下线启用，这条试验线位于西南交通大学校园内，全长137米，试验时速高达620千米。

磁浮列车采用的技术，按照悬浮方式的不同，可分为电磁悬浮、电动悬浮和高温超导磁浮。

电磁悬浮是利用车载电磁铁与导轨之间产生的吸引力悬浮列车。德国的TR 磁浮列车、日本的HSST中低速磁浮列车和我国的中低速磁浮列车，都采用了这个技术方案。

2000年，我国引进了德国的TR08车型电磁悬浮列车，建成上海浦东机场线，并于2004年正式投入商业运营。2016年5月，我国中低速磁浮轨道交通长沙 磁浮快线正式开通，其设计最高时速为100千米。2018年6月，长沙磁浮列车最高时速提至160千米。2019年5月23日，我国时速600千米的高速电磁悬浮试验样车在青岛下线，并开始了列车运行试验。

电动悬浮也称“磁斥式悬浮”，依靠车辆上的超导磁体，在列车运动时切割安装在线路上的导体，从而产生感应电流。该电流产生的磁力线与车辆磁体产生的磁力线相反，从而形成斥力，实现悬浮。这是一种利用电动排斥力来实现悬浮的技术，排斥力与导体切割磁感线的速度有关，速度越快，感应磁场越大，悬浮力就越大。但是，它不能实现静止悬浮，因为列车静止的时候，不会切割磁力线，所以无法产生悬浮力。因此，在列车速度较低的时候，需要辅助轮帮忙。以日本的低温超导磁浮列车为例，它需要达到100千米/时的初始速度才能实现悬浮，在此之前，需要辅助轮帮助列车在导轨上运行。

西南交通大学这次试验的技术是高温超导磁悬浮技术，它的原理比较复杂，通俗讲，就是高温超导体有一项很特殊的性质叫“钉扎效应”，可以使超导体随外磁场变化感应出与外磁场相排斥的超导强电流，超导电流再与外磁场相互作用，就能 够产生悬浮力，从而实现列车的自悬浮与导向。

未来高温超导高速磁浮列车效果图 （图片来源西南交通大学）

这类超导体采用液氮冷却，超导性能良好。而液氮的温度为-196龙，远高于低温超导使用的液氦温度（-269V），所以能够大大简化低温制冷系统，可降低列车的自重。原来，高温超导磁悬浮技术并不像我们想象中的那样有很高的温度，只是和低温超导技术相比，它是“高温”而已。

高温超导高速磁浮列车的悬浮高度为10~30毫米，车体质量仅为轻轨列车的一半，可以降低建造成本；冷却超导体所需的氮气来自空气，不会造成环境污染；其运行能耗也小，仅为飞机的1/20。最主要的是，高温超导磁浮轨道产生的磁场为静磁场，辐射量很小，对乘客的影响可以忽略不计。因此，高温超导高速磁浮列车是一种新型、高效、节能、环保、安全、舒适的未来轨道交通工具。

神奇的“钉扎效应”

高温超导体内部密布着因各种晶格缺陷或掺杂而产生的钉扎中心，与周边的超 导区域相比，它们属于非超导区域。外界磁场以磁通量子的形式经过非超导区域（钉扎中心）附近时，被其周围的超导区域排斥和阻滞，使得磁通量子被迫通过钉扎中心，这种现象被称为“钉扎效应”。在“钉扎效应”作用下，高温超导体束缚已被俘获的磁力线，使其停留在钉扎中心内，同时阻止未被俘获的自由磁力线渗透进入高温超导体内。这种现象会产生超导电流，而超导电流与外磁场的电磁相互作用，会产生与悬浮体自身重力相平衡的悬浮力，并保证稳定所需的导向力。

潜水器

潜水器是一种用于水下作业的小型交通工具。潜水器与潜水艇的区别是潜水艇较大，可以自主潜航，而潜水器较小，通常还需要其他船只支持。例如，潜水器如 果要前往某处勘探，一般是一艘规模较大的船将潜水器运送到水面，潜水器再从水 面下潜。潜水器有许多类型，包括有人驾驶潜水器和无人驾驶潜水器。潜水器有很多用途，如可以进行海洋学研究、水下考古、海洋勘探、海底探险、水下摄影等。