作者:袁一雪 胡珉琦 来源:中国科学报 发布时间:2015/8/21 9:42:21
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磁悬浮:何时有用武之地

 

■本报记者 袁一雪 胡珉琦

2015年7月,中国工程院院士、全国人大代表王梦恕接到门头沟区永定镇上园路惠润嘉园居民代表送来的一封“诉求”信,信中阐述了北京磁悬浮S1线距离惠润嘉园几个楼较近,最近处仅20余米。信的后面附上了小区内上百人的签名。王梦恕随即给全国人大代表联络处写了一封信阐述此事,并将“诉求”信附在后面。

这并不是王梦恕第一次接到这样的诉求信件,早在21世纪初,上海要修建到杭州的磁悬浮时,他也遇到过类似的事情。最终这一计划被搁置。

虽然,近几年磁悬浮列车修建频频被提上日程,又屡屡遭受质疑,但是,磁悬浮列车并没有停止发展的脚步。然而,适合磁悬浮的发展之路在何方?

辐射超量一直在传说

在门头沟的S1线受阻的最大理由是辐射问题。那么,令人望而生畏的辐射真的有如传闻中那么可怕吗?

2008年,上海市环境科学研究院就国内首条磁悬浮上海机场联络线所公示的环评报告曾一度引起了不小的争议。报告指出,在200km/h时速下,车厢外5米处电场强度约为0.000318kV/m(标准限值为4kV/m)、磁感应强度约为1.28μ/T。就磁感应强度而言,环保部当时提出的50Hz磁场的公众曝露控制限值为100μ/T,且该标准与世界卫生组织推荐标准的限值是一致的。因此,上海磁悬浮的磁感应强度是远低于相应标准的。

然而,有媒体披露,国际上关于电磁场磁感应强度标准最为严格的是瑞士的0.2μ/T。如果将100μ/T作为标准,就根本不需要设立防护带。

原国家环保总局电磁辐射环境影响审评专家委员会委员赵玉峰曾多次参与磁悬浮项目的环评审定工作,当时,他也向媒体指出,该推荐标准过松,应当修订。

赵玉峰在接受《中国科学报》记者采访时表示,2014年10月,新的电磁环境控制限值(GB8702-2014)已经发布,标准自2015年1月1日起在全国实施。50Hz磁场的公众曝露控制限值为5μ/T,低于世界卫生组织推荐的国际非电离辐射防护委员会国际标准。

一位在国家“863”计划中从事高功率微波技术研究的不愿透露姓名的专家也在接受《中国科学报》记者采访时解释说,在自然界,电磁波几乎到处都是,“因为地球本身就是一个大磁场,所以在我们居住的环境中电磁场无时无处不在。就连家中常见的电线,如果用仪器测,都可以测出线外侧有微量的电磁反应。”

在电磁波的谱系中,包括高频电磁波和低频电磁波两种,前者保持在100kHz以上,特性是电磁能随着电磁场快速周期变化,以电磁波的形式向空间传播,存在辐射的可能性;后者则为工频50Hz的电磁波,其电磁能量返回原电路,只能由金属导体传递,辐射几乎没有。

目前,“在我国已经开通或者筹建的磁悬浮都属于中低速磁悬浮,速度在100km/h。”原中国铁道部科学研究院副院长朱其杰在接受《中国科学报》记者采访时表示,“门头沟在建的S1线就属于中低速磁悬浮。”

“磁悬浮产生的辐射是低频的非电离辐射,能量较弱。”赵玉峰解释,“非电离辐射造成的有些异常的临床症状,也都是功能性的改变,不会对分子产生破坏性影响,一旦离开环境场,就可以恢复,它不像电离辐射会造成器质性的改变。”而且,目前这些磁悬浮项目的磁感应强度检测值,只要保证至少一二十米的防护距离,基本是不会对周边居民健康造成影响的。

能耗与成本仍是硬伤

如果辐射不是令磁悬浮“裹足不前”的主要因素,那么磁悬浮的发展到底卡在哪儿?现在,上海市浦东磁悬浮铁路是世界上第一条商业运行的磁悬浮线路,这条总长约30公里,每公里造价为3亿元以上的线路,速度虽快,票价却不如人意。

刚刚建成时,这条磁悬浮线路的单程票普通席售价为75元,贵宾席为150元。如此高昂的价格,令不少人依然选择传统交通,毕竟磁悬浮列车无法到达上海市市内,到达龙阳车站后还需要换乘。面对日益惨淡的运营情况,上海磁浮交通发展有限公司调整了票价,现在的普通席售价为50元,贵宾席也降为100元。不过其运营成本和建设成本何时能收回尚是未知数。

而门头沟修建的S1线,其成本也比开始预计的要高。据北控磁浮的介绍,中国地铁造价每公里约10亿~14亿元,轻轨为3亿~4亿元,而中低速磁悬浮仅有2亿~3亿元。但事实却并非如此。以北京S1线为例,西段环评报告显示,工程平均每公里造价6.42亿元。而根据门头沟区领导的说法,S1线门头沟段平均每公里10亿元。不过,在国防科技大学磁浮技术工程研究中心总设计师常文森看来,其中不少资金是用于拆迁、环境建设等,与线路工程无关的项目。

导致这一原因既有规划问题,更多的还是建设成本投入过高。“上海机场线所用的磁悬浮设备是全套从德国进口的,所以修建费用本身很高。”朱其杰表示,“如果能够采用国产技术,成本可以下降一半左右。”

无法接驳轮轨阻碍发展

然而,不论是“胎死腹中”的上海到杭州的磁悬浮,还是已经建成使用的上海机场线和北京机场线,都折射出现阶段磁悬浮发展的尴尬境地。

早在讨论上海修建至杭州磁悬浮之初,朱其杰就曾经作为专家受邀前去考察,考察的结果令人啼笑皆非。“在上海到杭州之间的磁悬浮线,只设置了一个站,就是嘉兴车站。这个车站设置的地点距离嘉兴城区10公里,也就是说如果嘉兴有人想乘坐磁悬浮到上海或者杭州,需要先解决从城市到车站的10公里距离。”朱其杰说。但是,出行者首要考虑的交通因素就是方便,这样的设置肯定减少乘坐磁悬浮的人数,“更何况,当时上海到杭州已经拥有四条铁路线,运量预测显示,根本无须再修一条轨道交通线。”朱其杰进一步解释道,“因此,当时我们专家组自然就否定了这条线路的修建。”

几年前,北京修建的门头沟到苹果园的S1线开工前,朱其杰也曾经进行过实地考察,当时他也提出了反对意见。“我反对这条线路的建设,不是因为辐射问题,恰恰相反,我认为磁悬浮是个先进的技术,它具有噪音小、爬坡能力强等优点。但是S1线修建长度为十几公里,其间设置了八个车站,意味着平均一公里多就有一个站台。”

更令朱其杰感到匪夷所思的是,当时有一家市属媒体写出了“门头沟到苹果园只需10分钟”的报道。“站开设太多,磁悬浮的速度优势完全没有体现,就像开汽车,一脚油门下去马上踩刹车。更何况抛开两头的站不说,中间还有六个站,一个站的停靠时间至少需要2分钟,那么光是停靠等待的时间就不止10分钟,何来门头沟到苹果园只需10分钟之说?”朱其杰表示,“而且为了磁浮车的停靠和检修、维修,必须规划和建设单独的车辆段和联络线,又要占不少地,增加了建设成本。”

苹果园是北京地铁1号线的总站,但是新建的磁悬浮列车却无法与之实现“无缝”换乘,磁悬浮列车与地铁轮轨列车也无法在“同一屋檐”下停泊,所以只能单独规划。其实面临与轮轨交通接驳问题的并不仅是这一条磁悬浮线路。所有的磁悬浮列车都面临这一问题。

2012年,国务院常务会议讨论通过的《“十二五”综合交通运输体系规划》中,提出“铁路运输服务基本覆盖大宗货物集散地和20万以上人口城市”,轨道交通的发展势不可挡,轨道路网的铺设也增加了火车乘客的便捷。

“磁悬浮列车在我国发展都会面临无法联入轨道路网的问题。”朱其杰说。王梦恕也表示,我国的轮轨交通比较发达,现在发展高铁比磁悬浮更现实,也更能满足需求。早先就有媒体报道,京沪高速铁路衔接着20多条干线,产生大量换乘站,将有2/3的客流量从不同干线流向高速铁路,磁悬浮转乘站很难和轮轨转乘站兼容在一起,给旅客换乘造成很大困难。

尽管如此,朱其杰还是认为,中低速磁浮车由于自身的特点,是可以作为城市轨道交通的一种方式来选择,但选择的路段一定要能体现磁浮车的优势。“其实,不论哪种列车都需要科学规划,特别是提升速度与投资成本是否合理。”

名词解释

电磁辐射:

电磁辐射又称电子烟雾,是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成,而该能量是由电荷移动所产生。比如正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷,便会产生电磁能量。电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射,从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。

虽然,网络上曾一度有人将磁悬浮电磁辐射量比作是微波炉的几百倍,但赵玉峰认为这完全不符合科学。因为,微波炉的振荡频率在915MHZ~2450MHZ之间,大大高于磁悬浮的频率,因此它们产生的磁感应强度是根本不具有可比性的。

核辐射:

核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发,故称为电离辐射。

核辐射主要是α、β、γ三种射线,就属性而言,α射线是放射性核素放射出来带正电荷的氦原子核粒子流;β射线是原子核发射出来的高速电子流;γ射线则是放射性原子核发射出来的光子流。其中,α射线中的α粒子源进入到人体会对器官造成严重损伤,β射线的外照射和内照射均危害严重,而γ射线则具有很强的贯穿能力,会造成眼中危害。

核磁共振:

核磁共振是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段,相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。

在医学上,核磁共振成像(MRI)检查已经成为一种常见的影像检查方式,不会对人体健康有影响,但六类人群不适宜进行核磁共振检查:即使安装心脏起搏器的人、有或疑有眼球内金属异物的人、动脉瘤银夹结扎术的人、体内金属异物存留或金属假体的人、有生命危险的危重病人、幽闭恐惧症患者等。检查时不能把监护仪器、抢救器材等带进核磁共振检查室。另外,怀孕不到3个月的孕妇,最好也不要做核磁共振检查。(原鸣整理)

链接

各国磁悬浮发展状况一览

磁悬浮的构想诞生于1842年,由英国物理学家Earnshow提出。1943年,二次大战期间,德国人赫尔曼·肯佩尔申请获得了磁悬浮列车的专利。

二战结束后,随着科技的发展,德国率先在西北部小城埃姆斯兰特修建了一条31.5公里的实验线路。虽然技术可行,但是昂贵的修造费和预期的亏损,让磁悬浮项目在德国始终得不到推广。1997年,德国打算兴建一条从柏林到汉堡的磁悬浮线,全长292公里。然而,这项工程没有得到各方支持,因为有专家计算后发现,即使对往返于柏林与汉堡的磁悬浮列车乘客数量最乐观的估计,这趟磁悬浮每年也将亏损1亿马克。最终,这个项目不了了之。

1984年,英国伯明翰国际机场线也修建了磁悬浮线路,全长600米,后来因为可靠性问题被放弃了,改成了单轨列车。

相对而言,磁悬浮在日本的发展还算不错。1982年11月,日本磁浮列车的载人试验获得成功。1997年全长18.4公里的日本山梨磁悬浮试验线建设成功并开始运行试验,2003年日本3辆编组的MLX01磁悬浮列车创造了581公里的世界纪录。然而,磁悬浮线路建设却因为造价高等原因,一直没有获得批复。

2006年,也是在这一年,我国建成世界第一条商业运行的磁悬浮,全线长约30公里,连接上海市内与浦东国际机场。资料显示,上海磁悬浮公司2004年到2007年财务亏损超过10亿元。目前,磁悬浮上座率只有1/6,其中一半为商务考察团和观光客,使用率极低,严重影响盈利。


 

真空磁悬浮依然停留在概念

所谓真空磁悬浮,就是在一个真空的管道里面铺设磁悬浮线路,然后让列车在真空管道中运营。因为是真空的管道,根据设计,所有管道的入口和出口都会有两道门。运行时,工作人员首先打开外层门,列车将从车站进入管道两门之间的夹层,外层门关闭后,真空泵开始抽走空气,此时,工作人员再打开里层的门,列车就会进入真空管道,开始加速、运行。而出管道时,则是相反的顺序。这个过程也参照了航天员在太空进出太空舱的操作模式。

除了在管道口要设立泵站,真空管道内大概每隔2公里或3公里也要设一个泵站,用真空泵抽取管道内的空气。

真空磁悬浮列车行驶时应当比飞机更加平稳。虽然是在真空环境下运行的,但车厢内绝对不会是真空环境,全密封的车厢内会模仿日常的列车环境,让乘客感到舒适。等到列车加到一定速度后,它将匀速运动,那时,乘客对速度不会有任何感觉,就像航天员在太空中飞行一样感觉平稳。

由于没有了空气阻力,真空磁悬浮时速可达3000~4000公里,能耗不到民航客机的十分之一,而噪音、废气排放接近于零。乘坐飞机耗费的时间与经济成本是惊人的,并会因为大量排放严重污染环境。真空普铁的提出就是为了解决这个难题。

但是,真空磁悬浮依然也面临着“一旦电力中断将带来重大事故” 的疑问。因此截至目前,真空磁悬浮毕竟还停留在概念阶段,考虑到巨大的建设成本以及维护等问题,真空磁悬浮离实际应用还有很远的距离。(原鸣整理)

《中国科学报》 (2015-08-21 第4版 真相)
 
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