2016年5月6日，長沙磁懸浮快線開通運營，中國首條擁有完全自主知識產權的中低速磁懸浮鐵路誕生了，這是國內第一條自主施工、自主設計、自主制造、自主管理的中低速磁懸浮線路，標志著中國磁懸浮技術實現(xiàn)了從研發(fā)到應用的全覆蓋。

▲長沙磁懸浮快線和上海磁懸浮列車示范運營線

在這十年之前的2006年4月27日，上海磁懸浮運營線正式投入商業(yè)運營，但上海磁懸浮運營線完全使用德國的磁懸浮技術。2001年，上海磁浮交通發(fā)展有限公司先后引進了德國西門子公司、蒂森快速列車系統(tǒng)公司、磁懸浮國際公司以及德國線路及軌道梁技術公司的軌道、車輛、牽引和運行控制四大系統(tǒng)。

從最初的整套技術引進，到后來的完全自主知識產權，從磁懸浮技術的德國“心”，到中國“心”，顯然，這十多年磁懸浮技術在國內得到了爆炸式的發(fā)展，這從全球磁懸浮軌道的專利申請態(tài)勢圖可以反映出來。

▲全球磁懸浮軌道的專利申請態(tài)勢

目前為止，長沙磁懸浮快線已經安全運營超過1000天，列車正點率為99.86%，驗證了技術的可靠性與安全性。此外，同樣具有完全自主知識產權的北京磁懸浮示范線于2017年底正式商業(yè)運營。

1934年，德國工程師赫爾曼·肯佩爾獲得制造磁懸浮鐵路的基本專利（DE643316），專利描述了一種通過電磁力引導無輪車輛懸浮在軌道上行走的發(fā)明構思。

▲磁懸浮鐵路的第一件專利

德國從1968年開始研究磁懸浮列車，常導型和超導型并重，但后來經過分析比較，決定集中力量只發(fā)展常導型磁懸浮列車，90年代初，德國常導型磁懸浮技術已經成熟。

日本從1962年開始研究常導型磁懸浮列車,后來由于超導技術的發(fā)展，日本從70年代開始轉向研究超導型磁懸浮列車。2015年，日本在山梨縣的試驗線上創(chuàng)造出時速為603km/h的世界最高記錄。目前，日本正在建設的中央新干線運營線采用的是低溫超導磁懸浮技術。

中國作為后起之秀，雖然磁懸浮技術研究起步較晚，在國家政策的推動下，發(fā)展勢頭卻非常強勁。這從磁懸浮軌道技術的主要申請國申請趨勢對比圖可以反映出來，特別是在2005年之后，中國關于磁懸浮軌道技術主題的申請量相對于日本和德國優(yōu)勢非常明顯。

▲磁懸浮軌道技術的主要申請國申請趨勢對比圖

眾所周知，磁懸浮交通具有快速、能耗低、環(huán)保、舒適、安全等優(yōu)點，對比高鐵、磁懸浮和航空三大遠程交通方式，時速分別為400公里以下、400-600公里和800-1000公里；碳排放按克/公里/每人，依次為33、49和182，這些指標顯示，高速磁懸浮交通更加綠色。

然而，目前世界上僅有上海磁懸浮快線一條高速磁懸浮快線商業(yè)運營。磁懸浮軌道交通被譽為一種“昂貴的高科技玩具”，從前期投資建設到后期的運行維護都需要巨額的費用，正是由于這些原因，歐洲很多條計劃建設的和已經運營的磁懸浮線路被擱淺或遺棄。

顯然，發(fā)展磁懸浮交通的價值更在于通過磁懸浮技術的研發(fā)帶動我們國家基礎工業(yè)和基礎技術的發(fā)展，比如說磁懸浮技術涉及到的電磁驅動技術，其本質上和航母上的電磁彈射相同。

此外，中國對于中低速磁懸浮交通技術具有完全的自主知識產權，在此基礎之上，中低速磁懸浮交通相對于地鐵在成本上和速度上已經具有十分顯著的優(yōu)勢。比如，長沙磁懸浮快線工程造價為2.4億元/雙線公里，而2014年全國地鐵平均造價約為6億元/雙線公里。

目前，國家“十三五”重點研發(fā)計劃《現(xiàn)代軌道交通專項》已經啟動時速600km的高速磁懸浮的研發(fā)項目，計劃于2021年前建設完成一條5km的高速磁懸浮工程試驗線。在日本，2014年9月，連接東京和名古屋的“磁懸浮中央新干線”即正式開工建設，計劃2027年開通東京至名古屋區(qū)間線路。

磁懸浮技術包括軌道、車輛、牽引、運行控制四大系統(tǒng)，磁懸浮軌道系統(tǒng)與地面基礎連接用于支撐和導向列車，是磁懸浮列車安全、穩(wěn)定運行的根本保證。道岔和導軌是磁懸浮軌道的核心技術。磁懸浮道岔分為機械道岔和電磁道岔。機械道岔按照道岔切換運行的方式可分為轉動式道岔、旋轉式道岔、平移式道岔、升降式道岔。日本和德國磁懸浮高速線路道岔的構造實質為同一模式，均為機械移動式。

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▲轉動式道岔

轉動式道岔是最通用、最基礎的磁懸浮道岔。德國磁懸浮軌道系統(tǒng)的道岔基本構造為在正線分岔處設一段整體型的可彎曲的鋼梁，通過鋼梁橫移實現(xiàn)線路的轉向，上海磁懸浮快線的道岔結構就采用這種方式。上海磁懸浮交通工程技術研究中心將整體型道岔改進為節(jié)段型道岔結構，其包括了一根主動梁和多根從動梁，節(jié)段式道岔減少了轉向的長度，同時提高運行舒適度，長沙磁懸浮快線采用了這項道岔技術。

與轉動式道岔使得道岔梁發(fā)生形變的方式不同，對于平移式道岔、旋轉式道岔和升降式道岔，其實質上是對道岔梁的替換。它們在線路轉向的過程中，道岔梁本身沒有發(fā)生任何的形變，可靠度高，但是軌道梁道岔建設成本和運行成本非常高。

▲平移式、轉動式和升降式道岔

電磁道岔，免去笨重復雜的機械道岔，通過簡單的改變電磁鐵通電方向(例如，通過控制指令進行改變)，即可使得所述電磁鐵切換為第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，在目的軌道的運行方向產生均勻磁場，使得列車可以根據需要沿左轉軌道或右轉軌道運行，這大大縮短了道岔的響應時間，實時性好，但是，道岔運行的可靠性需要通過優(yōu)化控制技術進一步提高。

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▲電磁道岔的典型設置形式

導軌技術包括軌排技術及軌道梁技術。軌排與軌道梁的固定精度影響磁懸浮列車運行的穩(wěn)定性，優(yōu)化軌道梁結構以及與基礎的連接方式，往往會減少軌道的沉降，提高軌道運營長期的安全性。

▲平導軌技術類型

隨著中國磁懸浮技術的迅速崛起，目前，中國、德國和日本成為磁懸浮技術最領先的三個國家。

德國申請人占據著磁懸浮軌道技術的半壁江山，且申請人是以西門子為代表的大型跨國公司；日本申請人的數(shù)量眾多，其中日本的中部HSST開發(fā)株式會社在磁懸浮軌道專利的數(shù)量較多。另外，美國的麥克納莫紳有限公司的研究專注于電磁道岔，也逐漸形成了自己的核心研發(fā)企業(yè)。

西門子、克勞斯瑪菲科技、中部HSST開發(fā)株式會社都非常重視轉動式機械道岔，這主要是由于轉動式機械道岔轉向軌道與固定軌道的連接可靠性高、成本低，易于產業(yè)化推廣。就研究廣度而言，西門子相對其他企業(yè)研究全面，除了電磁道岔，在其它各技術主題上均有涉及。就研究深度而言，馬克斯博革建筑有限公司專注于軌排技術和軌道梁技術，西門子對轉動式機械道岔研究較為深入。

▲國外磁懸浮軌道技術的主要申請人技術分布

在國內，中鐵第四勘察設計院磁懸浮軌道技術專利最多，其研究重點在于導軌技術，包括了軌排技術和軌道梁技術的各個方面，如軌排的安裝固定、軌排之間的連接以及軌道梁的結構及其施工方法。目前，其磁懸浮導軌技術已經成熟且具有成功的工程經驗；上海磁浮交通工程技術中心（現(xiàn)為國家磁懸浮交通工程技術研究中心）主要是通過引進、吸收、消化并改進德國的磁懸浮技術，并掌握了磁懸浮軌道交通的核心技術，且其創(chuàng)新的導軌技術在國內具有成功的實踐經驗；以西南交通大學為代表的高校，自主創(chuàng)建了多條磁懸浮試驗線，涉及軌道技術的各個方面，研究也都比較深入。

▲國內磁懸浮軌道技術的主要申請人技術分布

未來趨勢

我國的磁懸浮技術起步晚、發(fā)展快，在中低速磁懸浮交通技術方面具有完全的自主知識產權；在磁懸浮軌道技術方面，目前達到了以導軌技術為特色、道岔技術全面發(fā)展的國際領先水平。

然而，追求更高速是軌道交通發(fā)展永恒的主題之一。2018年，國產時速600公里高速磁懸浮交通系統(tǒng)技術方案通過專家評審，計劃2020年研制出工程樣車，并完成5公里試驗線驗證；此外，西南交大通過試驗線已經驗證了高溫超導磁懸浮列車時速可達到1000公里的可行性。

在此基礎之上，我們必須要突破國外技術的遏制，維持在導向運輸系統(tǒng)方面的持續(xù)領先，搶抓機遇來引領世界磁懸浮軌道交通的發(fā)展，進一步滿足人們日益對磁懸浮交通更高速、更安全以及更舒適的需求。