中国研究2900公里高铁 中国高铁2000公里

中国高铁正研制每小时4000公里，可以实现吗？

近日在湖北武汉举行了第三届中国商业航天高峰论坛，这次论坛提出的“高速飞行列车”项目吸引了大众眼球，研究者称，目前高速飞行列车项目已经进入了研究论证阶段，在不久的将来，或可以实现正式运行。

高速飞行列车相对传统高铁来说，运行速度提升了10倍，这意味着北京到广州8个小时的高铁，或将缩短到一个钟头以内。而这么高的速度是通过什么实现的呢？由于飞行列车利用了低真空原理来减小空气阻力，通过磁悬浮技术来减小地面摩擦阻力，所以可以实现超高速度的运行。

据该项目的技术负责人介绍，这个项目的计划是首先实现每小时1000公里速度的城际之间的运行，其次是实现每小时2000公里的最高速度的国际运行路线。将来速度或实现4000公里每小时。

这样的技术将时空的距离缩的很小，未来我们的生活必然会因为这样的技术而得到极大的便利。但是会是在不远的将来吗？距离美国的超级高铁短短不到一年时间，中国就提出了“高速飞行列车”，两种高铁都是通过真空，磁悬浮来实现列车的高速运行。或许我们都不用操之过急，可以先看看美国的超级高铁是否真的能够成功。

相关问答

Q1: 中国高铁现状

近年来我国高铁营运里程持续增加

2008年，全国高铁营运里程仅671.5公里，而从2009年开始，高铁运营里程开始显著提升。截至2020年底，我国高铁总里程已达到3.8万公里，超额完成了2016年国家发布的《中长期铁路网规划》中2020年的目标。

我国高铁新投产里程波动变化

从近几年我国新投产高铁里程数来看，大致呈先降后升趋势。截至2020年底，我国高铁投产新线为2900公里，京雄城际、银西高铁、郑太高铁、连镇高铁、盐通高铁、沪苏通铁路、格库铁路、大临铁路等多条新线顺利开通运营。

我国首次出具政策放缓高速铁路建设

2016-2020年，我国陆续颁布《中长期铁路网规划(2016年调整)》和《新时代交通强国铁路先行规划纲要》对我国高铁网络建设做出了规划。2021年3月颁布的“十四五”计划中，主要从发展智能高铁、高铁物流等角度对我国高铁做出了支持性政策。2021年3月，我国首次发布政策对高铁建设提出限制性要求，禁止变相建设地铁、轻轨，且对于350公里/时的高铁项目明确了建设门槛，只有满足以下三点才可建设：1)连接贯通的是省会城市及特大城市;2)近期双向客流密度达2500万人次/年以上;3)中长途客流比重在70%以上的高铁主通道线路。这意味着中国高速铁路项目从审批到施工全面收严。受该政策影响，预计未来几年的高铁建设速度将有所放缓。

预计我国高铁营运里程保持增长态势 但新投产里程有所减少

根据我国《中长期铁路网规划》，到2030年，远期铁路网规模将达到20万公里左右，其中高速铁路4.5万公里左右，年均增速达2%左右。根据2020年国铁集团颁布的《新时代交通强国铁路先行规划纲要》中指出，到2035年，我国高铁运营里程要达7.0万公里左右，50万人口以上城市高铁通达。

从我国新投产里程角度来看，国铁集团于2021年初表示，2021年，国铁集团计划投产新线3700公里左右，其中高铁1600公里左右。由此可见2021年高铁建设将继续减弱，高铁新线投产将再度减少。根据《中长期铁路网规划》，到2030年高速铁路运营总里达4.5万公里左右，因此预计2021-2030年我国高速铁路运营里程新投产高铁里程数达5100公里左右。根据《新时代交通强国铁路先行规划纲要》，到2035年，我国高铁运营里程要达7.0万公里左右，因此预计2031-2035年我国高铁营运里程新投产高铁里程数将达到2.5万公里左右。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国高铁行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

Q2: 中国高铁选择轮轨技术的原因是什么？

中国高铁选择轮轨技术是因为原来的磁悬浮技术不能满足现代社会发展的需求。关于磁悬浮技术的不足有：

磁悬浮技术基本原理.磁悬浮列车能抵抗地球引力中国研究2900公里高铁，悬浮于轨道上中国研究2900公里高铁，根据工作原理不同，可以分为常导电磁吸引式悬浮和超导推斥型悬浮。常导电磁吸引式磁悬浮是电磁力主动控制悬浮，由车上常导电流产生的电磁吸引力，吸引轨道下方的导磁体，使列车浮起，再由直线电动机驱动前进。具体来说，就是对置于导轨下方的悬浮电磁铁线圈提供电流产生电磁场，使之与轨道上的铁磁性导轨相互作用，利用他们之间的电磁吸力，使列车悬浮至一定的高度。但由于电磁吸引力与气隙大小近似成平方反比的非线性关系——气隙减小会使电磁吸力增大，导致气隙进一步减小；而气隙增大则使电磁吸力减小，导致气隙进一步增大。因此，这种悬浮系统本质上是不稳定的，加上这种列车悬浮的高度约10mm，必须通过精确快速的反馈控制，才能保证列车可靠稳定地悬浮。德国的TR型磁悬浮列车就是电磁吸力型悬浮的典型代表。

超导推斥型磁悬浮列车是利用同性磁极之间相互排斥的原理来实现车辆悬浮的，其原理是在磁悬浮列车的车体上安装超导线圈或永磁，而在轨道上分布有按一定规则排列的8字形线圈，当列车以一定速度前进时，超导线圈产生的强磁场就在轨道的8字形线圈内产生感应电流，感应电流进而产生强大电磁场，在8字形下半环中形成推斥磁场——上半环中形成吸引磁场，使列车悬浮。这种磁悬浮列车的超导系统电磁力强大，可使列车悬浮100mm，但超导技术相当复杂，并需屏蔽发散的强磁场。

由于抵抗地球引力的根源在于感应电流的磁场与超导线圈的磁场相互排斥而产生排斥力，因而列车速度愈大这个排斥力就愈大，当速度超过一定值时，列车就脱离路轨表面而实现悬浮。因此，超导推斥型磁悬浮列车往往是高速磁悬浮列车，日本山梨线的MLU型车即为超导推斥型磁悬浮列车的代表。

磁悬浮列车为何败于高铁上世纪90年代，新建高速铁路成为业界共识，但在技术产生了分歧，磁浮派认为磁悬浮列车代表着未来技术发展趋势，轮轨派认为新建高铁才是当务之急。在此背景下，两派各建一条铁路，一条是上海龙阳路至浦东机场的磁悬浮实验线，另一条是秦沈客运专线。上海磁悬浮实验线于2002年底通车，而秦沈客运专线于2003年初开始试运行，在“中华之星”270公里时速动车组夭折之后，磁悬浮列车和高铁并未分出高下。

006年，京沪高速铁路与沪杭磁悬浮交通项目的项目建议书先后获批，京沪高铁顺利建成，而沪杭磁悬浮却不见踪影。这当中既有决策者在技术选择上趋于保守，也有高铁可以兼容现有的铁路网络的优势，还有磁悬浮在造价方面数倍于高铁的因素。

从事后诸葛亮的视角去看，选择高铁未必不是明智之举：就造价而言，当年的京沪磁悬浮报价是4000亿人民币，而高铁报价约1300亿，虽然实际造价达2200亿，但比起磁悬浮4000亿人民币的报价而言（如果实际建造的话，造价可能会高于4000亿），依旧具有成本优势。

由于高铁可以兼容现有轨道网络，普通机车也能跑高铁的线路，而磁悬浮列车只能跑专线；一条高铁线路可以跑多列列车，而磁悬浮只能跑单列……在运营成本方面，高铁的成本要大幅低于磁悬浮列车，由于京沪磁悬浮仅仅存在图纸上，就只能以建成的上海磁悬浮实验线为例。上海磁悬浮实验线全程29.8公里，即使在票价高达数十元且次次满载，也很难收回运行成本，据估算，若要收回成本票价应该为240元左右。而从温州到上海，若乘高铁二等座，票价也不过226元。

当高速磁悬浮列车在制动时，磁悬浮列车的频率与人体频率相近，会引起人体的共振，而五脏六腑与列车共振显然不会是令人愉悦的感受。在舒适度方面，高铁虽然在很多情况下，未必优于磁悬浮列车，但不会出现因列车制动，引发人体共振的情况。在知识产权方面受制于人也是关键因素。由于中国只在中低速磁悬浮列车技术上拥有自主知识产权，而引进的高速磁悬浮产权主要在德国，若选择磁悬浮列车，那中国上万公里的铁路都将受制于人，在建设、维护、运营等方面将被外商无限抽血。而高铁中国具有完全的知识产权，选择高铁不仅免于受制于人，还使南车、北车茁壮成长，将西门子、阿尔斯通、庞巴迪等昔日的老师逐一超越。

此外，磁悬浮列车车速定位比较尴尬——磁悬浮列车在车速上不比高铁快多少，但却比下一代轨道交通系统慢了五倍左右——中国正在研发的下一代真空运输系统理论时速达2900公里，甚至在理论上有提速到5000公里极限时速的潜力。据了解，该系统采用真空管道技术，而且在这两年进步很快。

Q3: 中国研发时速达多少的超级高铁？

科技狂人马斯克倡导的“超环高铁”已经在美国得到认可中国研究2900公里高铁，正在进行可行性方案研究，超环高铁利用了低真空管道和磁悬浮技术，速度将接近飞机的1000公里时速。这种高铁不仅可以修筑在地表，也可以开挖地下隧道。在中国，这项实验也正在进行中。《经济半小时》记者在成都的一间实验室里，看到中国科学家正在为之努力。

中国公布高温超导磁悬浮技术

成都西南交通大学搭建的，全球首个真空管道超高速磁悬浮列车环形实验线平台，是国内第一个载人高温超导磁悬浮环形实验线。线路总长45米，设计载重300公斤，最大载重可达1吨，悬浮净高大于20毫米，是目前国际上同等载重能力，截面最小、永磁材料用量最少的超导悬浮系统，可进行0-50 km/h的实际动态运行实验，别小看这些复杂的机器设备，在真空管道理想状态下，这项技术上的创新，可将列车理论时速提高到一千公里以上的更高速度，换句话说，眼前的这堆实验设备，搭建的将是人类目前能触摸到的未来超级高铁的雏形。

西南交通大学牵引动力国家重点实验室博士 副教授  邓自刚：很多指标都是国际领先的。我们核心的东西，它的实际载重能力，能够悬浮一吨重。我们这个轨道的截面积，是现在全世界最小的，就是它的宽度只有120毫米，厚度只有25毫米，它用的永磁材料特别少。

中国科学家推出的这项高温超导磁悬浮技术，一经公布，就引起了世界最大的电子电气工程师协会——美国IEEE协会的关注，他们用两个整版的文字报道了中国人的这项科研成果，英国BBC、美国CNN、欧洲公共电视台等媒体，纷纷赶赴西南交通大学展开实地调查报道。这一项科技技术的诞生，可能没有引起民众的过多关注，但在世界众多科学家的眼里，中国人这次干出了几乎是一件革命性的技术创造。

邓自刚：当时它的标题叫超级管道，然后下面还有评语，它觉得这个颠覆性技术，可能对未来人们的出行方式，或者航天应用，各方面应该都会有革命性的意义。

这个被世界多位科学家称为颠覆性技术的“超级管道”，是如何能够悬浮在轨道上行驶的呢？37岁的项目负责人邓自刚告诉记者，几十年来，西南交大、国内科研院所和众多制造企业的专家，不断地接力式研发实验，才诞生出今天的成果。

磁悬浮技术是上世纪二十年代德国人最早提出的，距今差不多已有百年历史。此后几十年，德国在常导磁悬浮、日本在低温超导磁悬浮方面一直保持着技术领先中国研究2900公里高铁；中国从上世纪八十年代中期开始追赶，但是想要追上六十年的技术差距，无疑是一个巨大的难题。

如果要完成磁悬浮列车的研究制造，我们需要提前去迈过很多门槛，比如高温超导材料从哪里来？特殊的轨道如何建设？车体究竟该怎样设计等一系列的问题，从无到有的这场挑战，中国的科学家又是否能研发成功呢？

高温超导磁悬浮中的超导指的是一种超导材料，具有零电阻效应，也就是说，电流流经导体时不发生热损耗，可以毫无阻力地在导线中形成强大电流，从而产生超强磁场。超导磁悬浮，就是利用超导体的抗磁性，实现磁悬浮。而所谓高温超导，是指零下196摄氏度的液氮环境中，超导所具有的特性；低温超导是指在零下269摄氏度的液氦环境中，超导所具有的特性。

与低温超导和常温超导相比，高温超导有一个最大特点：它有自稳定性，换句话说，把高温超导体放在永磁轨道上后，既能悬浮、又能悬挂，不管运动还是静止，都能悬浮；而且在永磁轨道上，高温超导体还提供稳定的导向力和悬浮力，也就是不会上下左右摇晃，像钉子一样牢牢地扎在永磁轨道上面。

超导层厚度仅为头发丝的百分之一

可以悬浮又可以悬挂，看起来有点像变魔术。这其中的秘密在哪里呢？邓自刚介绍，首先是铺设在轨道上的永磁材料。其实高性能的永磁材料，国外已经研制生产多年，但这些产品技术曾经对我国长期封锁，不要说买不到，就是想去参观都不行。唯一的办法，就是中国人自己造。磁悬浮实验室在成都，但磁悬浮的材料，却在杭州一家企业默默地研发生产。

研制高性能的永磁材料，尤其用于高温超导磁悬浮轨道上的永磁体，首先需要将十几种原料、包括多种稀土材料熔合、均匀分布。

杭州永磁集团有限公司副总裁 冒守栋告诉《经济半小时》记者，这个过程好比揉面，很难，但是对磁钢的性能很关键。

在对十几种原料进行精密排布后，就需要用电流给磁钢充磁，这也是危险性比较高的环节。如果充磁充不好，容易造成它性能不稳定，有些时候控制不住，磁钢容易飞到天花板上去。

经过反复试验，高性能永磁材料总算成功研制成功，但接下来又一个难题出现了：那就是怎样把永磁体拼接在一起形成磁悬浮导轨？由于永磁体之间相排斥的磁力很大，一小块可产生300多公斤的推力，一不小心就可能跑偏。那么，有什么方法能有效解决拼接、组合难题呢？

杭州永磁集团有限公司副总裁 冒守栋：要靠一系列设计的工装，通过机械的方式，一点一点把它固定好，一个磁钢固定好，再装下一个磁钢。

西南交通大学牵引动力国家重点实验室博士 邓自刚：当时也是前期做了很充分的一种设计，设计了夹具之后，然后现场又不断地摸索，不断地改进，最后找到了一种比较优的方式，我们最后84块永磁轨道，安装只花了一天的时间。

永磁导轨材料的难题得到解决之后，邓自刚的团队开始面临第二道难题的考验，这就是世界制造磁悬浮列车最为核心的高温超导材料。

邓自刚：我们的超导材料，就装在我们车子四个角，这块黑色的盖板里面。这个超导材料，它就替代了咱们汽车的四个轮子。这个超导材料，在我们液氮低温的环境里面，它就可以实现悬浮。

本世纪第一个10年，全球只有3家第二代高温超导材料供应商，2家在美国，以昂贵的价格向全世界销售，另一家企业在日本，但禁止出口。如果材料只能靠进口，我国发展高温超导产业就会被“卡脖子”。经过多方寻找，邓自刚把目光锁定在上海超导科技公司。

上海超导科技股份有限公司超导材料事业部副总经理 吴 祥：为什么我们做这个事情？也是有一个情怀在。因为以前我们去参加国际会议，大家来报道的超导材料，都是别人做的，一说到中国的超导，提问的就非常的少，就是有一种感觉，就是中国没有人做出来这个东西。我们的想法就是，不管怎么样，一定要把这个做出来，就是为了争这口气。

2011年，上海超导科技公司正式成立并开始研发。他们遇到的第一个难关，就是怎样将不同的涂层和超导带材紧密连在一起。超导带材是由好几层不同原料加工涂抹在一起的，超导层位于中间核心层，外面主要分为机带、隔离层、缓冲层等七、八层，之所以加这么多层，主要起保护、缓冲作用，相当于给中间层的超导带材，穿了一套防护铠甲，让超导带材的性能保持稳定性和一致性。但这几层原料都不同、涂抹的厚度，需要非常薄、非常均匀。工艺难度极大。

上海交通大学国家能源智能电网（上海）研发中心电气工程系 特别研究员赵 跃：它是在一个50微米厚的，不锈钢带材上，所镀着的超导薄膜，50微米厚的是一个什么概念？就是我们大概头发丝一样的厚度，但是它们中间所起到的，最重要的超导层厚度，仅为头发丝厚度的大概1%左右。

上海超导科技股份有限公司超导材料事业部副总经理 吴 祥： 超导层其实说白了，是我们现在最难镀的，因为它的工艺很特殊，我们用的是激光附着沉积来镀膜。

但最艰难的，是将超导带材连接在一起的技术，尽管现在超导带材长度已从最初的百米级做到现在公里级长度，但受限于现有技术，世界上还没有不做接头的超导带材。超导带材一有接头，就会有电阻。如何把电阻降到最低值，不仅是中国人的难题，也是世界各国企业面对的难题。

吴 祥：我们公司研制了一个超导接头技术，它的电阻能够达到两纳欧姆左右，现在国际上大家正常能够做到几十纳欧姆左右。两纳欧姆算是目前比较低的了。

经过3年多的努力，世界先进水平范围内的超导材料，终于在中国上海研制成功。

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