① 上海大連路越江隧道施工技術綜述
提 要:本工程為穿越黃浦江的公路隧道,工程規模為雙管雙向四車道。其中過江圓隧道長1274m,採用單層柔性襯砌,隧道外徑11m,隧道內徑10.04m,襯砌環寬1.5m,採用11.22m大型泥水平衡盾構掘進機穿越黃浦江底全斷麵粉砂地層及兩岸碼頭等重要構築物。在黃浦江底兩條圓隧道間設置聯絡通道,採用水平凍結土體暗挖施工方法。兩岸暗埋段為兩孔一管廊形式,採用地下祥蘆連續牆圍護,明挖法施工。
關鍵詞:隧道泥水盾構深基坑土體凍結加固施工技術
上海大連路隧道工程下游距楊浦大橋3.0km,上游距延安東路隧道3.5km,浦西位於虹口區與楊浦區交界處,浦東位於陸家嘴金融貿易區。工程總投資為人民幣16.552 6億元,以類似BOT形式進行融資、建設、經營、管理。工程線路平面圖。
1 概況
隧道按城市次幹道設計,設計荷載按城B級,隧道布置為雙管雙向四車道,車輛在每條隧道內屬同向行駛,設計車速40km/h,通行凈高4.5m。隧道內雙車道寬度為3.75m×2,兩側路緣帶寬0.25m×2,外側布置防撞側石及安全帶。
1.1 工程地質
本工程設計線路總長度為:東線2565.740m,西線2549.600m。
工程中浦西設隧道管理中心大樓。浦西、浦東各設一座風塔。全線共設兩座降壓變電所,兩座雨水泵房,兩座消防泵房和兩座江中泵房。
1.2 線路設計
由於大連路及東方路以西地鐵明珠線二期先於本工程半年前開工,因此大連路隧道只能在地鐵線路東側布線。為迴避浦西毛麻公司碼頭較深樁基,隧道平面線型呈反S形,最小曲率半徑R=500m,東西線浦西側縱坡為4.24%,浦東側縱坡為4%,東西線最小豎曲線半徑為1 500m。
1.3 工程進展情況
大連路源宴槐隧道由上海隧道工程股份有限公司設計施工總承包,工程合同工期36個月。其總體安排由原計劃的一台盾構來回掘進過江圓隧道優化為兩台盾構同步由浦東往浦西掘進。2001年5月25日浦東工作井率先開工,2001年11月浦東工作井基本結束;2001年12月先後開始西線盾構和東線盾構井下安裝調試,2002年3月25日西線盾構順利出洞始發掘進,2002年6月17日東線盾構隨後出洞始發掘進;浦西工作井於2002年2月開工,2002年7月完成,為盾構進入接收井創造了條件。西線盾構於2002年9月抵達浦西工作井、東線盾構於在2002年12月抵達浦西工作井;兩岸的暗埋段和引道段於2003年6月實現隧道土建結構貫通,整個工程於2003年9月通車,比合同工期提早8個月。
2 江中圓隧道施工技術
圓形主隧道東線長2565m,西線長2549m,採用11.22m泥水盾構掘進機施工。圓形襯砌環由5塊標准塊、2塊鄰接塊和1塊封頂塊組成。襯砌環採用外徑11 000mm、內徑10 040mm、環寬1 500mm、厚度480mm的平板式襯砌結構。襯砌環採用大封頂,拼裝時縱向插入。環間採用錯縫拼裝,環間錯縫11.25°。
環與環間以32根M30的縱向螺栓相連,環面設有半圓形剪切鍵。塊與塊間以3根M36的環向螺栓緊密相連,縱縫內設凹凸榫槽,以利提高拼裝精度。外弧側設框形彈性密封墊槽,內弧側設嵌縫槽。環向螺栓、縱向螺栓均採用鋅基鉻酸鹽塗層作防腐蝕處理。
2.1 高精度鋼筋混凝土管片生產工藝
為確保高精度鋼筋混凝土管片的質量要求,採用由日本都築株式會社設計的輕型高精度鋼模,其寬度允差小於0.2mm。根據隧道各型號管片需求量,共雹友生產直線環鋼模4套、左楔環鋼模1套、右楔環鋼模1套。
管片結構混凝土的設計強度等級為C50、抗滲等級為S10,混凝土採用高效減水劑、高活性微礦粉摻料,選擇合理的拌和物配合比參數,配製以抗裂、耐久為重點的高性能混凝土。為確保管片生產質量,本次管片全部在室內工廠化流水線生產。
本次管片生產質量優良,單塊檢驗達到了寬度允差小於±0.2mm、弧弦長允差小於±1mm、管片內半徑允差小於±1mm、螺栓直徑與孔位允差小於±1mm的精度要求。管片3環拼裝檢驗相鄰環環面間隙小於0.8mm、縱縫相鄰塊塊間間隙小於1mm、對應的環向螺栓孔不同軸度小於1mm。
2.2 盾構掘進機
經多方案比較反復論證,選用了由日本三菱重工設計和製造11.22m大型泥水平衡盾構(圖3)。
該盾構大致可分為盾構掘進機、掘進管理、泥水輸送、泥水處理和同步注漿等五大系統。盾構掘進主機(圖3)是進行掘進和完成管片拼裝的主要設備。
表2 盾構掘進機主要技術參數表
名 稱 技術參數 名 稱 技術參數
盾構本
體 外徑 Φ11220mm
大刀
盤 旋轉驅動 電動機
75kw× 12
內徑(盾尾) Φ11080mm 外徑 Φ11240mm
總長 12045mm 額定轉速 0.47 rpm
盾尾密
封裝置 三道 額定力矩 18550kN·m
總推力 112000kN
(3500kN×32) 力矩 22260kN·m
推進速度
4.6cm/min 仿形超挖刀(2把) Φ11500 mm
超挖4.65 m3/環
舉重臂 驅動形式 液壓油馬達 土體探測裝置 形式 內藏式土壓計
探測部位 盾構前方殼體外345mm
驅動速度 0~0.63rpm 測試范圍 土壓計0~20kg/cm2
土壓計0~300kg/cm2
牽引千斤頂 牽引力 500kN×3
旋轉角度 ± 220° 牽引行程 200mm
2.3 盾構出洞技術
泥水平衡盾構的出洞口土體穩定極為重要,一旦洞口土體受到擾動或破壞,將使剛出洞時的泥膜支護前方土體的能力大為降低,被擾動的土體更易造成地表坍陷和泥水冒溢地面等不利現象。為確保在破洞門過程中,暴露的土體具有穩定性和可靠性,對洞門外土體作局部垂直冰凍加固處理。
盾構在出洞過程中,工作井壁洞口與盾構殼體形成的環形建築空隙達19cm,為防止出洞時泥水大量從洞門外通過此建築空隙竄入井內,影響盾構開挖面泥水壓力的建立和開挖面土體的穩定,特設置密封止水裝置。
西線盾構於2002年3月25日始發掘進,2002年4月1日洞圈初步封堵完畢,盾尾脫出工作井後,盾構逐漸轉為正常掘進施工,至8月底已完成1 000m隧道,月均掘進達250m;東線盾構於2002年6月17日始發掘進,2002年6月21日洞圈初步封堵完畢轉為正常掘進施工。
2.4 盾構掘進管理
2.4.1 主要施工參數
(1) 在泥水平衡盾構掘進施工過程中,切口泥水壓力必須使開挖面保持穩定,即與作用在開挖面上的土壓力保持平衡。
設定泥水壓p0=土壓(含水壓)p+加壓k
土壓p的取值在工程中通過試推進後確定,一般取靜止土壓力。加壓 k取0.02Mpa。
(2) 掘進速度取2~3cm/min。
(3) 送泥水比重取1.18~1.25g/cm3,粘度取20~25s。
(4) 建築空隙採用雙液注漿充填,雙液漿初凝時間為6~8s,1h抗壓強度大於60kPa,注漿壓力取0.3~0.4MPa,注漿量取理論建築空隙的120%~200%。
施工過程中檢查掘削量來判斷開挖面的穩定、坍方、超挖以及土質變化等情況;並通過地面沉降監測等數據來分析掘進控制效果,並隨時調整完善各施工參數取值。正常掘進施工引起的地面隆起小於1cm,地面沉降小於3cm。
2.4.2 穿越構築物
盾構掘進沿線穿越大量房屋建築物和兩次穿越黃浦江碼頭及防汛牆,特別是兩岸碼頭及防汛牆幾經改建、擴建,基礎較為復雜,必須採取相應的技術措施確保構築物的安全。
(1) 嚴格控制盾構正面切口水壓,使盾構切口處的地層有微小的隆起量來平衡盾構背土時的地層沉降量。
(2) 穿越構築物時,推進速度不宜過快,盡量做到均衡施工。
(3) 盾構姿態變化不可過大、過頻,隧道軸線和折角變化不超過0.4%。推進時不急糾、不猛糾,多注意觀察管片與盾殼的間隙,採用穩坡法、緩坡法推進,以減少盾構施工對地層的影響。
(4) 在保證每環同步注漿總量的同時,還須保證均勻合理地注漿,並保證漿液的配比稠度符合質量標准。
(5) 在構築物區域合理布置相關測點,在盾構穿越前後,根據實際情況加密監測頻率,必要時進行跟蹤監測,並將監測結果及時反饋給相關施工人員,以便調整施工參數,做到信息化施工。
在盾構穿越兩岸碼頭及防汛牆時,由於嚴格遵守上述措施,盾構穿越後,碼頭及防汛牆沉降量均控制在允許范圍內,保證了碼頭的正常使用和安然度汛。
3.4.3 江底全斷麵粉砂地層技術措施
盾構穿越黃浦江底有近400m為全斷面⑦1-1草黃色砂質粉土與⑦1-2草黃~灰色粉細砂地層,其中含承壓水,為此特製定了「保頭護尾」的針對性措施。
(1) 推進時根據潮位變化情況,對切口水壓進行相應調整,控制其波動范圍在設定值±0.02MPa,防止江底冒漿和土層坍陷。
(2) 由於⑦層土內粘粒含量幾乎為零,粘聚力極低,在全斷面⑦層土掘進時,排泥水的粘度都會有所降低,因此在施工中適當提高送泥水的比重和粘度,防止開挖面土體坍塌和正面泥水後竄。
(3) 在江中段推進時,在每塊管片外側墊放止水海綿條,封堵管片與盾尾間存在的間隙,必要時,在管片與盾殼間隙內填塞鋼絲球,以加強盾尾密封效果。
(4) 管片拼裝堅持居中原則,使成環襯砌與盾殼的間隙均勻,確保盾尾密封效果的正常發揮。拼裝後及時調整千斤頂的頂力,防止盾構姿態發生突變。
西線盾構已於2002年6月上旬進入黃浦江,於2002年7月下旬順利穿越黃浦江抵達浦西毛麻公司碼頭區。過程中取得了日均掘進6~7環的好成績。
3.5 盾構進洞方案
為保證盾構進洞的安全、可靠,洞門外土體加固採用凍結帷幕牆。經過計算,取厚度為2.8m的板狀全深凍結加固方式,凍結牆寬16.7m,深21.6m。為保證土體加固強度的均勻性,凍結孔排距、孔距不大於0.8m。
為防止盾構推力波及凍土牆,造成拔管困難,在盾構掘進離凍土牆20m時,暫停掘進,將隧道斷面范圍的凍結管拔出至盾構頂部上1m處,並與其他未拔凍結管一起繼續維護凍結。拔管結束後,盾構繼續掘進,並逐步降低切口水壓、減緩掘進速度,直至穿過凍土牆,靠近地下連續牆,然後完全鑿除洞門口地下連續牆,盾構進入接收井。進洞特殊環管片的背覆鋼板與井壁洞門預留鋼圓環之間用扇形鋼板進行電焊連接封堵。
② 中國汽車工業發展史
我國汽車工業的發展歷史可分為探索、發展、成熟三個階段。
探索:
1958年內地第一輛自製轎車誕生。
新中螞首國剛一成立就決定發展自己的汽車工業。1950年,毛主席訪問蘇聯期間,中蘇雙方商定,由蘇聯援助中國建設第一個載重汽車廠。1953年,第一汽車製造廠在長春破土動工,這是中國有史以來第一次建設自己的汽車廠。1956年7月13日,在長春第一汽車製造廠,被毛主席命名為「解放」牌首批12輛汽車試製成功。這12輛解放牌汽車的下線,結束了中國不能批量製造汽車的歷史。
1958年5月5日,中國第一輛自己製造的轎車——「東風」在一汽誕生,從而開啟我國民族轎車工業的新篇章。6月,北京第一汽車廠附件廠試製成功井岡山牌轎車。8月,一汽又設計試製成功第一輛紅旗牌高級轎車,9月上海汽信畝車配件廠試製成功第一輛鳳凰牌轎車。新中國自力更生製造出的轎車填補了中國工業的空白。
發展:
1985年內地第一家合資廠出現。
1985年,內地第一個轎車合資企業上海大眾成立,標志著中國的現代化轎車工業的開端。當時規定,中德雙方投資比例分別為:上海汽車集團股份有限公司50%,德國大眾汽車集團40%、大眾汽車投資有限公司10%。
隨後,廣州標致汽車公司成立。此外,我國還引進了夏利、奧迪等車型。上世紀90年代中前期,中外合作以及技術引進進一步深入,兩個新建的合資企業一汽大眾和神龍富康起點都比較高,富康引進的是上世紀90年代的車型,一汽引進了先進的20氣閥發動機製造技術,並向德國出口這種發動機部件。全國主要引進車型的國產化率達到80%以上,質量也顯著提高,而車價大幅度下降,轎車開始迅速進入百姓家。1998年,我國轎車產量達到43萬輛,大約占汽車總產量的40%,汽車產業結構已經發生根本性的轉變。
成熟:
2009年中國汽車銷量躍居世界第一。從1998年之後,乘用車銷量開始超過商用車銷量。汽車工滑物森業也從載重汽車到轎車發生重大變化。此外,以中外合作和技術引進為基礎的我國轎車工業又邁上了一個新台階。廣州本田、上海通用和大眾分別引進了最新的高檔車型雅閣、別克和奧迪A6,這幾個車型的投產標志著中國轎車產品和生產技術趕上世界的發展步伐。
1998年前後,自主品牌奇瑞、吉利等也開始成立,自主品牌開始探索自主造車之路,並迅速發展壯大。
中國汽車工業在2001年底中國加入WTO後,進入了一個市場規模、生產規模迅速擴大;全面融入世界汽車工業體,並向汽車產銷大國邁進。2009年,我國汽車全年產銷量首次超過美國,躍居世界第一。
③ 中國火車時速能突破400公里嗎
2014年,中國高鐵測試時速達605公里,打破法國高鐵時速為574.8公里的紀錄耐氏,成為渣局世界最快高鐵。2017年,「復興號」正式運營,最高時速達400公里,如畝讓使中國成為世界高鐵運營速度最快的國家。
④ 美國汽車行業是如何發展起來的
美國歷史上第一次汽車展覽始於1900年11月,在紐約市當時的麥迪遜花園廣場舉行。從歷次汽車展覽可以看出美國汽車工業的發展歷史,也可以看出美國汽車工業汽車造型及功能的發展。
19世紀末,美國的經濟已經達到了比較高的水平,工業生產開始處於世界前列,它的鋼鐵和石油化工等工業的發展為汽車工業的創造了條件。1908年,福特汽車推出了著名的T型車,這種售價不足500美元後降到300美元的汽車,只有當時同類汽車價格的1/4甚至1/10,美國一個普通工人用一年工資就可以購買到。福特的T型車戰略使汽車成為真正意義上的大眾交通工具。1913年,福特公司首先在生產中使用流水線裝配汽車,這給汽車工業帶來革命性變化,美國隨即出現了普及汽車的高潮。
第一階段:1900年-1915年。1893年亨利?福特發明世界上第一輛以汽油為動力的汽車後7年,汽車開始大量生產,人們進入汽車時代。奧爾茲莫比汽車公司成立於1887年,是美國歷史最悠久的汽車製造廠商。該公司於1903年生產的談消伏Doctor Coupe是單汽缸引擎汽車,也是該公司第一批大量生產的汽車,1903年共約生產了4000輛。1909年福特汽車公司生產的福特T型汽車為汽車製造開創了新紀元,可以說是20世紀美含攜國甚至是全世界讓汽車成為大眾交通工具的先驅,因為它是世界第一條生產線上裝配而成的汽車。當時的媒體一致推選福特T型汽車為20世紀最重要的汽車發明。福特採用大量生產方式,改善T型汽車,同時降低價格,也因此改變了人類的生活方式。1908年,當今全球第一大汽車生產廠商通用汽車公司成立。在這兩大汽車公司的耕耘下,汽車性能益發精進,銷售量蒸橋察蒸日上,1916美國汽車銷量首度突破100萬輛,1920年再度建立超越200萬輛的新里程碑。
第二階段:1916年-1929年。汽車製造在這個時期日趨成熟。越來越多的中等階層擁有汽車,而汽車的造型已經成為汽車製造過程中的一個重要步驟。通用汽車公司更率先成立藝術與色彩生產部門。在這個時期,富有人家流行汽車車身定做,即先購買某種汽車的機械部件,然後再另外設計定做車身。雖然許多被視為經典的汽車外觀都是這個時期的產物,但車身定做其實是費錢而不實際的。成立於1902年的凱迪拉克汽車公司一向以機械部件優良著稱。公司曾經有過把3輛汽車拆開,將機械零部件整個打散,再重新混合組合成3輛汽車的記錄。這項創舉,旨在強調凱迪拉克的零部件的標准化及一致性。另外,當時聲望極高的高級汽車製造廠商Pierce Arrow汽車公司從1901年至1938年在紐約上州水牛城生產汽車,公司早期即採用鋁合金車身並配備有動力剎車。這個時期,美國汽車工業為適合消費者需求已經能夠生產8缸引擎跑車,時速可達到115英里。1925年美國第三大汽車製造廠商克萊斯勒汽車公司成立。在美國經濟大蕭條前夕的1929年,美國汽車銷量沖破500萬輛。
第三階段:1930年-1942年,利用空氣動力原理,汽車的引擎設計在這個時期出現長足的進步。然而,第二次世界大戰讓汽車製造廠商投入軍事車輛及機械的製造,汽車外觀並無明顯演變,幾乎無造型可言的吉普車的出現完全是基於實際的需要。Packard汽車公司共製造7種時速可達100英里的高性能Packard Speedstar汽車,被視為當時豪華汽車的代表。當時全球市場上有15家廠商製造豪華型汽車,Packrad就佔了50%的市場。 Franklin Sport Runabout汽車公司自1902年至1934年在紐約州的雪城生產汽車,引擎開始使用空氣冷卻系統。
第四階段:1946年-1959年,隨著噴氣飛機時代的來臨,汽車造型也趨向更低、更長、更寬,並在車後加上大大的尾翅。這個時期的汽車造型有兩大特色,一是車身的防撞設計,一是尾翅的流行。50年代美國最具特色的汽車是家庭式旅行車(Station Wagon),象徵著郊區家庭的美好生活。這個時期,福特雷鳥汽車曾是公司跑車的代言者。1955年公司生產的雷鳥8缸雙人座敞篷跑車,車頂為活動纖維玻璃,其華麗造型獲得了高度評價,後因其控制輕巧,又被喻為私人車的象徵。1958年,美國汽車廠商專為紐約國際汽車展覽設計了一款只有1輛的Dual Ghia 100原型汽車,具有400馬力(294千瓦),最高時速為140英里(224公里),並配有當時車迷所夢想的盒式磁帶汽車音響。
第五階段:1960年-1979年,消費者拋棄以往強調越大越美的汽車造型,傳統而保守的造型蔚然成風,以甲殼蟲為代表的小型汽車大為流行。一些價格合理的小跑車如Mustang和Corvette 等普遍受到歡迎,小型汽車市場開始增長。美國三大汽車公司都有此類產品推出,1964年福特野馬跑車率先掀起小型車的革命。美洲豹E型汽車以玲瓏的流線型外型贏得消費者青睞。當捷豹XKE汽車第一次在1961年的紐約國際汽車展覽出現時,立刻造成轟動。這款雙人座雙門敞篷車時速高達150英里(240公里),而它創新的獨立後懸掛系統使其在當年的車展上備受寵愛。
第六階段:1980年-2000年,從80年代起,美國汽車工業幾乎難以招架日本汽車業的凌厲攻勢,日本的本田、日產、三菱和富士公司相繼在美國設廠。美國汽車工業為與日本汽車進行競爭,又不斷推出新造型汽車,被稱為小型箱式車(minivan)的客貨兩用輕型汽車一舉成為最受家庭喜愛的車種,這種汽車的外型更接近於普通小汽車,只是車廂後部增加了可以放置物品的空間,約占車廂的1/3,駕駛時的感覺也與普通小汽車類似。而家庭轎車、雙門轎車、跑車也都講究流線型設計,一改近20年來的直線設計。90年代,多功能車又獨領風騷,因為很多美國人喜歡有載貨和越野功能而又可以做代步工具,駕駛它上下班的汽車。
從20世紀初到現在,美國汽車工業已超過了100多年的歷史,在與同行的激烈競爭中不斷創新發展,迎合消費者對汽車造型的性能的需求,主宰了世界汽車工業,美國成為名副其實的汽車大國,工業大國。在這一過程中,美國通用汽車公司不僅成為世界最大的汽車公司,也成為世界上首屈一指的跨國集團(通用1993財政年度銷售額為1336億美元,約等於同年中國國民生產總值的45%。它消耗了美國10%以上的鋼鐵、25%以上的橡膠)。
⑤ 哪位高人向我介紹一下磁懸浮列車
昨日,我國首輛自行研製的「中華01號」暗軌磁懸浮技術驗證車在大連伯頓電機公司車間內的一條軌道上,行駛了具有歷史意義的56米。
大連市市長夏德仁在現場說,真正投入運營時,此車的軌道將鋪設在綠色草坪之下,稱為「暗軌」,從地面上看過去就好像車在草地上飛一樣,如果推廣開來,大連就可以率先進入綠色交通時代。
記者昨日有幸成為「中華01號」的第一批乘客,人坐在車上,會產生一種車正懸在空中,與地面沒有摩擦的「輕松感」,而且也沒有任何噪音。司機的操作室非常簡單,只有一把椅子加一台電腦,司機師傅介紹說,磁懸浮列車對司機的技術要求很低,只要會操作電腦就可以。
據大連跡喚市永磁懸浮課題組介紹,「中華01號」磁懸浮技術驗證車車長10.3米,寬3.12米,高2.86米,設計載客32人,是專為市區公交運輸設計的,最高時速限制在110公里以下。
「中華01號」磁懸浮耗能幾乎為零,其凈懸浮力可達4噸/米,運輸能力相當於現行火車,而且採用車與路一體化結構設計,安全性大大提高。它的暗軌磁懸浮路段每公里造價僅為5000萬元人民幣,相當於國外的1/6,列車運行成本低於現行火車,是運行成本最低的磁懸浮。「中華01號」是於9月29日在大連研製成功的。
中國工程院棗衫院士沈聞孫說,磁懸浮列車是當今世界上最先進的交通工具,目前,只有德國、日本在進行研製,由於造價高、懸浮力小等原因至今未能推廣開來。大連磁懸浮項目課題組經過16年的努力,研製出擁有自主知識產權的永磁補償式懸浮技術,它所採用的永磁材料由稀土資源合成,而中國是世界稀土資源第一大國,儲量佔全世界85%。該技術與德國為代表的常導電磁吸式懸浮技術、日本為代表的超導電動懸浮技術相比,具有造價低、懸浮力大等優點,具有較高的商業價值,更姿岩凱適合我國的國情。
據悉,大連將建一條長1.5公里的磁懸浮試驗線路用於旅遊觀光。據《大連晚報》
大連年內建"中國動力"磁浮
3公里磁浮線路完全擁有自主知識產權,晨報探訪大連永磁懸浮課題組
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不同於上海,大連磁浮「懸空飛行」
在大連磁谷科技有限公司總經理蘇珣和工作人員的帶領下,筆者來到大連磁谷科技公司實驗車間。
這是一個較為空曠的廠房,擺放著幾列裝置以及兩條已經研製成功的永磁懸浮列車實驗線。這個車間里最為搶眼的,就是懸掛在約40米軌道上的「中華06號」輕型吊軌磁懸浮技術驗證列車。
與上海的磁浮列車不同,大連的磁懸浮試驗列車完全懸掛在半空中。在工作人員的許可下,筆者登上了這輛「懸空」的永磁懸浮列車感受一番。
短短的40米距離,筆者還未能體會到那種賓士如飛的感覺,剛剛加速就已經到達了終點,但是列車在行駛過程中的平穩和安靜卻令人印象深刻。這節外形奇特的磁懸浮列車共設有10個乘客座位,雖然還只是一節技術驗證列車,但是其內里的裝飾與設施卻盡顯現代化。
蘇珣告訴筆者,「中華06號」的所有設施配件都是由當地製造的,採用吊軌的形式還能夠節約地面的土地資源。「列車吊在半空中行駛,軌道的上面和下面都可以利用起來,作為其它的交通線路。」
「中華06號」旁邊的一條軌道上,還有一節能容納30人的大型游覽永磁懸浮列車。在旁邊的一個大廳內,有數件磁谷科技的技術裝置,其中就包括最近公布的永磁懸浮列車的「心臟」———磁動機。蘇珣詳細地為筆者講解了磁動機的工作原理,工作人員還當場開啟了105牛頓和1500牛頓的兩台磁動機,在磁能的作用下,相互間隔的「磁輪」開始高速轉動,但產生的音量卻微乎其微。
最高時速536公里,穩定懸浮不耗電
2004年10月,「中華01號」暗軌磁懸浮技術驗證列車開始首次運行,標志著中國永磁懸浮列車在大連誕生。時隔兩年,大連磁谷科技於今年6月中旬宣布擁有完全自主知識產權的磁動機技術已經研發成功,最高可驅動達536公里/小時的速度,大連還將在年內建設一條3公里長的永磁懸浮線路……
「永磁懸浮一個最大的特點,就是幾乎不用耗費電能就可以實現穩定的懸浮。」蘇珣向筆者解釋說,德國的常導磁懸浮和日本的超導磁懸浮技術,都是利用線圈將電能轉化為磁能來實現懸浮的,相比之下永磁懸浮技術既節省了能源又節省了成本。「永磁懸浮技術有五個優點:節能、環保、造價低、運營成本低、承載能力大。」
蘇珣告訴筆者,這些看似簡單的技術特點都是經歷無數次失敗後才達到實際運用效果的。「我們目前的技術,凈懸浮力已經達到4噸/米,承載能力相當於現在的火車;永磁懸浮列車復線每公里建設費造價在0.8億-2億元人民幣,也遠低於國外。」
蘇珣還透露,大連磁谷將於年內建設一條3公里長的磁懸浮線路。「我們初步設想將它建在海邊或公園等遊人眾多的地方,以便讓更多的人來感受它,同時也讓市場來考驗它。」
最初的愛好,讓他耗費了18年
李嶺群回憶起永磁懸浮研發的前塵往事感慨萬千。
1988年,為了以後能不再坐數十個小時的火車往返於新疆和北京之間,大連磁谷科技董事長兼首席科學家李嶺群開始研究磁懸浮。
「1988年就立項了,最初更多的是把它作為一種愛好,根本沒想到會發展到今天。」李嶺群原本是搞地質研究的,一個美好的夢想加上他對磁能的濃厚興趣,讓他帶領著他的團隊在永磁懸浮這條路上一走就是18年。
永磁懸浮課題組之前在新疆搞了15年的研發,而資金的缺乏和工業技術手段的落後使他們的研究一再受阻。李嶺群在1997年才第一次看到關於德日磁懸浮技術的系統資料。「我們對國外技術的了解不多,又在研究一個全新的系統,很多東西都要靠我們自己去摸索。」
「2003年課題組搬到大連之後,我們的技術研究開始集中在短時間內由科技理論成果向實用技術轉化。」李嶺群說,在大連市政府的扶持和東北工業基地的技術支持下,他們的研究進展很快。
要改變人們生活,還有很長的路
「現在我們的永磁懸浮技術已經成熟,大連已經走到了讓技術邁向產品化的這一步,但離大規模改變老百姓生活的那一天,還有很長的路要走。」李嶺群說。
在大連磁谷公布技術成果之後,「是否掌握核心技術」、「與國外技術相比誰更好」等問題成為社會各方面關注的熱點。「『核心技術』是相對而言的,每個不同的系統都有各自不同的『核心技術』,不能用別人的標准來判定自己的成果。」李嶺群表示,在上海運行的採用德國技術的磁浮列車,其核心技術主要是導向、牽引及其控制技術,這與大連永磁懸浮以磁動機和永磁補償系統為核心是有很大區別的。
「一項新生的事物,找到適合自己生存發展的空間才算是成功的,未必非要把別人比下去才叫好東西。」李嶺群說,上海的磁浮列車採用的是德國常導磁懸浮技術,在經歷了很長一段時間商業化運營之後,其安全性和穩定性是有目共睹的,這項技術的成熟性他非常認同。
目前國內從事磁懸浮列車研究的還有西南交通大學、國防科技大學等,還有些個人或團體也都提出過一些頗有價值的方案,為什麼不能將各地的磁浮研究力量集中起來,建立一個全國性的研究中心呢?李嶺群說:「將一些研究階段、研究方向甚至研究基礎都不同的人硬扭在一起,是很難搞出技術成果的,而通過『論壇』的方式加強溝通是可行的。」
單靠國內技術,還無法建成磁浮交通線
國防科技大學磁懸浮技術研究中心教授常文森是中國磁懸浮列車研究的先驅者,在談到目前國內磁懸浮列車的研究現狀時,常文森表示,我們要走的路還很長。
「磁懸浮有廣泛的應用領域,但是把它應用在列車這種交通工具上,是要慎之又慎的。」常文森告訴筆者,一條成熟的磁懸浮交通線路,必須把系統維護、設備生產等問題全部考慮在內,確保萬無一失後才能真正用於交通運輸。「事實上,我們擁有不少的磁懸浮自主知識產權,但要系統的將這些技術運用於城市交通,還有很大距離。」
「一條能作為城市交通使用的磁懸浮線路,不可能只有幾公里長。線路長了需要考慮的問題和技術難度也會相應增多。」常文森向筆者介紹說,以後高速磁懸浮將成為我國磁懸浮建設的一種主導模式,相對而言低速磁懸浮的市場面較窄。「上海目前運營的這條磁懸浮線路,有很多設備零件都是我們自己生產的,但是現在單純依靠我們的技術,還不可能建成一條高速又穩定的磁懸浮交通線路。」
常文森作為科技部磁懸浮專家組成員,曾參與過2004年對大連永磁懸浮技術的鑒定,對於大連將要建設一條3公里磁懸浮線路的做法,他表示認同。「3公里的線路如果用於旅遊的話,其經濟效益和實用價值都會得到體現。」
[永磁懸浮答疑]
問:永磁長期使用會不會存在消磁的現象?
李嶺群:永磁採用的磁鐵是經過處理的,只有在特定條件下才可能出現消磁現象,而在實際運行中不會出現消磁所需的條件。我們採用的永磁是從廠家處購買,出廠前必須是達到國家標準的。
問:永磁懸浮列車軌道在安裝維修時不能使用鐵磁性的工具嗎?
李嶺群:對。因為永磁會對含鐵的物質產生很大吸力,所以在安裝、維修時我們都使用非鐵磁性的工具,例如銅扳手等等。
問:永磁是否會吸附空氣或環境中的鐵質垃圾?這會不會造成安全隱患?
李嶺群:任何交通工具遭到破壞的話,都會有危險。我們已經有成熟的排障系統來清除垃圾。另外由於採用車軌一體化鑲嵌結構,即便出現意外也不會造成脫軌,安全性因此大大提高。
問:日後永磁懸浮列車的票價會不會比現有的磁懸浮便宜?
李嶺群:票價是依照建造、維護檢修、運營等方面的成本來決定的,而永磁懸浮在這些方面的成本要比常導、超導磁懸浮系統低,所以票價應該也較低。
問:工作人員常年在高強度的磁場環境下工作,會不會對身體有所損害?
李嶺群:永磁體表面磁場強度在1.5T(特斯拉)以下,經閉磁處理後,漏磁很少,距磁體200mm處就與大地磁場強度相當了。我們的工作人員已經與永磁場打了快20年的交道,還沒人因此而感到不適過。
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