中低速磁浮交通系统工程化应用:长沙磁浮快线
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前言

磁悬浮技术是一种利用磁力克服重力使物体悬浮的技术,由于其无接触的特点,避免了物体间的摩擦和磨损,改善了设备的运行条件,减少了列车运行阻力,延长了设备的使用寿命,所以在交通、冶金、机械、电器、材料、生命科学等各个方面有着广泛的应用,如磁浮列车、磁力轴承、磁悬浮天平、磁悬浮高速电机及相关的技术应用已取得长足的发展并投入市场。

磁浮列车通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行,是一种新型的非接触式地面轨道交通运输工具,被誉为“地面上的飞行器”。由于磁浮列车无接触运行和直线电机牵引,与传统以“轮子”行进的交通工具相比具有诸多优势,如加减速快、转弯半径小、爬坡能力强、维修费用低、安全不脱轨、绿色环保、噪声小振动低(中低速情况下)等,在对资源、环境要求越来越高的今天,受到很多国家的青睐。

在经过了几十年的技术积累和试验验证,千禧年后磁浮交通技术逐渐走向成熟并投入商业化应用。2002年12月,世界第一条高速磁浮商业运营线——上海磁浮列车示范运营线建成通车;2005年3月,世界第一条中低速磁浮商业运营线——日本东部丘陵线建成通车;2013年6月,韩国仁川机场线投入试运行;2014年12月,日本举行了世界首条超高速磁悬浮列车轨道系统建设的开工典礼,预计2027年开通东京至名古屋段,速度超500km/h;2016年5月,中国第一条中低速磁浮商业运营线——长沙磁浮快线建成通车;2017年12月,北京S1线试运营;2017年12月,清远磁浮旅游快线开工;2018年2月,马斯克的超级高铁计划获批,在纽约至华盛顿特区间挖掘一个地下隧道,修建管道磁浮。磁浮交通推广势头如火如荼,人们的交通出行方式正在发生着又一次深刻变革。

我国在磁浮交通技术及产业发展也进入了快速时期。2016年,国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》明确指出:“推进时速500公里轮轨试验列车、时速600公里磁悬浮系统等新型列车研发和产业化,构建完整产业链。……构建时速200公里及以下中低速磁悬浮系统的设计、制造、试验、检测技术平台,建立完善产品认证制度,建立新型城市轨道交通车辆技术标准和规范,领跑国际技术标准。”同年,“磁浮交通系统关键技术”被列为国家重点研发计划先进轨道交通重点专项,并由科技部发布公开任务申报;国家发改委发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018—2020年)》,将磁浮列为核心制造业。中国铁建等国内各大央企均投身磁浮交通发展事业中。

中国第一条中低速磁浮商业运营线——长沙磁浮快线,是由中国铁建承建、目前世界运营里程最长的中低速磁浮运营线。长沙磁浮快线自2016年开通,已安全准点运营近两年,接待了来自全球约35个国家和地区的国外考察团、50多个城市的国内考察团,获得国内外媒体报道逾500次,掀起了阵阵磁浮热潮。为继续巩固磁浮交通领域的领先优势,提升企业核心竞争力,同时为国家磁浮轨道新型交通发展做出央企应有的贡献,中国铁建以长沙磁浮快线EPC总承包项目部为基本班底,注资20亿成立中铁磁浮交通投资建设有限公司(中文简称“中铁磁浮”,英文缩写CRMT),战略定位于城市新型轨道交通建设运营服务商;功能定位于高端经营与资本运作平台、核心技术研发合作平台、整合集成专业优势平台、吸引集聚高端专业人才平台。重点打造投资经营能力、关键技术研发能力、规划设计组织能力、资源整合集成利用能力、运营组织管理能力。

磁浮交通系统是一个系统工程,并不是单一的车辆、轨排、道岔的产品制造,以及土建的设计与施工,而是一个系统工程,各子系统间相互关联、相互影响。在长沙磁浮快线建设之初,我国尚无成熟的标准和规范可循,线路工程、轨道设备、车轨系统、机电工程、系统集成等都是全新课题,面临空前挑战。在湖南省委省政府、长沙市委市政府的指导和关怀下,中国铁建建设团队克服了旁人难以想象的重重困难,最终只用二十个月建成,实现了拥有完全自主知识产权的中国中低速磁浮技术产业化零的突破!同时,在建设过程中也积累了大量的经验教训。中铁磁浮结合市场需要,以长沙磁浮工程建设全过程为基本框架,并收集相关资料编撰成书,为工程技术人员、磁浮爱好者以及高校师生介绍磁浮交通在发展历程、工程设计、工程施工、建设管理、运营维护等内容,力求为读者展现一个完整、全面的磁浮交通世界。

全书分为四篇十二章,从磁浮交通技术研究与试验入手,结合长沙磁浮快线工程实践,系统全面地阐述了中低速磁浮工程方案设计、产品研究制造、施工、调试联调、验收与试运营全过程的关键技术,深入总结了各阶段的经验和教训。其中,“研发设计篇”,主要内容包括磁浮交通原理与关键技术、国内外磁浮交通技术研究与试验线建设现状、中低速磁浮车辆系统研究、长沙中低速磁浮交通主要技术标准与设计原则,以及测量、景观等专项设计;“建设管理篇”,详细总结了长沙磁浮工程背景、立项、决策、前期工作、工程建设和管理等方面的经验教训;“施工技术篇”,介绍了低置线路、桥梁、轨道、接触轨、通信信号等主要施工技术;“联调试运营篇”,介绍了长沙磁浮工程综合联调总体工作方案,总结了综合联调方案评审、实施、总结评估、问题库分析与落实等方面的经验教训,并阐述了磁浮工程验收和试运营工作情况。本书与国内外同类书籍相比不一样的地方主要突出体现在较强的系统性(涵盖工程全过程)、专业性(专注中低速磁浮交通)和实战性(紧密结合全国首条中低速磁浮工程)。

本书对中低速磁浮工程化应用各阶段的关键技术及所积累的经验进行了系统全面地阐述,对中低速磁浮技术研究与设计改进具有重要参考价值,也希望对中低速磁浮技术标准体系的建立和磁浮交通产业发展起到推广、推动作用。本书可供从事城市轨道交通(中低速磁浮)研究、设计、建设、运营管理等技术人员和管理人员,以及大专院校相关专业师生借鉴参考。

本书编写过程中,钱清泉院士,翟婉明院士,中国铁建股份公司孟凤朝董事长、庄尚标总裁、夏国斌副总裁、雷升祥总工程师等给予了大量指导,中国铁建股份公司机关各部门、各兄弟单位给予了大力支持,中国铁道出版社相关领导也提出了许多宝贵意见,在此一并致以诚挚谢意!

由于时间仓促,编者水平有限,书中疏漏之处恳请读者批评指正。

编者

2018年1月