文 ｜ 賈利民(北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室首席教授)

8月9日，一輛紅頭白身的空軌列車——「紅軌」平穩駛出江西興國縣永豐站。它懸浮在藍色軌道之下，一路向北至靜調庫。這條看似「鏡像」翻轉後的列車線路，正是世界首條稀土永磁磁浮軌道交通工程試驗線。

到目前為止，全球所有的懸掛式導向運輸系統都採用膠輪進行承載和導向，「紅軌」則完全採用稀土永磁材料實現懸浮和導向。這是「紅軌」和現有磁浮交通系統最大的區別，其也在世界範圍內豐富了導向運輸系統譜系。

市場前景巨大

說起磁浮列車，大家並不陌生。早在2003年，我國首列也是世界首列商用高速磁浮列車在上海浦東機場線運行。由於完全克服機械摩擦阻力，磁浮列車高速、平穩運行，被稱為21世紀理想的超級特別快車。中、日、德、英、韓、美等國在不同時期都非常重視磁浮交通系統的發展。

磁浮列車依靠磁極相斥或相吸機理，克服重力，產生懸浮效應。採用電生磁性磁體產生懸浮效應的磁浮列車一旦斷電，磁體磁性就會消失；磁體磁性強弱隨勵磁電流大小變化，且耗能較大。另外，電磁懸浮（如上海懸浮交通、日本超導懸浮列車方案）是不穩定懸浮，要靠複雜的控制技術實現懸浮，將增大技術和運維難度。

而永磁懸浮是利用非電勵磁的永久磁體（能夠長期保持其磁性的磁體）來產生懸浮效應，即永磁體與軌道（由電磁軌道或導磁材料）相斥並保持在槽口中線懸浮運行，電磁導向和懸浮可實現零機械摩擦運行。因此，尋找磁性穩定、密度足夠高，磁力足夠強，且滿足列車懸浮需求的永磁體，一直是科技界孜孜以求的替代方案。

稀土永磁磁浮列車的出現，解決了這一難題。

目前的研究結果表明，藉助稀土元素的合金材料，可以製造出體積小、磁性密度高、有足夠懸浮力的永磁體。這是天然磁鐵礦石材料難以做到的。「紅軌」永磁磁浮交通系統採用的永磁體是釹鐵硼合金，具有磁性強、磁性穩定、磁能分布合理等特點，且稀土元素釹、硼自然儲量豐度高，因而成本低。它是一種適用於磁浮交通系統的稀土永磁合金材料。

用稀土材料製造永磁體，江西有著得天獨厚的優勢。江西贛州號稱「稀土王國」，是我國三大稀土生產基地之一，年產出全球70%的中重稀土。稀土永磁磁浮列車的應用，讓更多人看到了稀土產業的未來發展。如果其能夠在交通上實現規模化發展，對於我國稀土產業的應用模式、市場推廣很有意義。

稀土永磁磁浮列車特別適合於中小運量的旅客、貨物運輸。同時，它也是幹線交通網絡的有力補充，能夠解決「最後一公里」的交通運輸和主幹運輸系統的接入問題，實現機場、景區、園區載客等場景應用。初步估計，我國類似的接入運輸系統需求在100萬公里左右。稀土永磁磁浮列車有顯著的節能效應，且噪聲低，對環境友好，還可根據實際應用需求進行定製，對運輸需求的適應性非常強。

此外，和地鐵、城際鐵路及其他懸掛式系統相比，其成本優勢明顯。稀土永磁磁浮列車的成本僅為輕軌的1/2左右，每公里建設成本小於1億元，是如今中高速磁浮交通系統成本的1/3，規模化應用之後，成本還會進一步降低。其未來的應用潛力、科技產業化規模不容小覷。

技術上有四大看點

由江西理工大學主導研發的「紅軌」稀土永磁磁浮交通系統，在技術上有四大亮點。

一是磁浮列車載人後所需的懸浮力巨大。製造體積小、磁能密度大、有足夠懸浮力且經濟性好的永磁體，在材料領域是一項挑戰。在「紅軌」中，這一技術問題得到了很好的解決。

二是從前的懸掛式交通系統，列車和軌道通過車輪實現支撐和導向。而「紅軌」沒有輪子，採用獨創的列車走行系，克服了缺少硬約束和永磁體懸浮力不可控的難題，實現了列車行走過程中懸浮導向的平穩協同控制。

三是列車採用了輕型材料、結構和輕量化設計，在既定能量消耗下，可以最大程度提高運輸效率。

四是列車大量採用新興信息技術，如人工智慧、5G、智能控制、機器學習、多目標智能規劃等，在實現無人駕駛的同時可以給乘客提供豐富的在途信息服務。

對於公眾來說，最關心的是稀土永磁磁浮列車的安全問題。其實，這在前期的設計中已有充分考慮。

比如，採用了封閉箱梁包裹走行系統，轎廂懸掛在走行系之下，列車永遠不會出軌。一旦列車出現故障，通過類似於高層建築救援的彈性管道，乘客可在第一時間內離開列車逃生。車與車之間通過通信實現智能控制和運行調度，從根本上避免了追尾的發生。如果一節車廂內發生火災，並不會波及整車，因為廂體採用了阻燃材料，具有很強的防火功能。

作為一種全新的中低運量導向運輸系統，「紅軌」經過技術驗證、工程驗證，已經具備了規模化推廣和產業化的條件。接下來，需要加緊建設運營示範線，同時進一步加強標準體系建設，把「紅軌」可按需求定製、應用廣泛、需求適應性強、技術經濟性好的潛力通過規模化應用充分挖掘出來，使之成為「源於中國、普適全球」的高效、綠色、經濟、智能的新型交通系統的典範。

（《中國科學報》記者溫才妃採訪整理）