我國從2002年中德合作建設上海示範線起,持續推進高速磁浮國产化和工程化研究，並於2016年在國家科技專項幫助和前期持續硏究的基礎上，開展面向工程應用的時速600千米高速磁浮交通系統的研製。2021年7月20日，時速600千米高速磁浮交通系統正式下線。

     高速磁浮自誕生後在全球範圍內競相擴展，已成為更高速度等級交通工具的共同選擇，是世界主要發達國家在軌道交通範圍的戰略競爭高地，歷經數十年的擴展，積澱形成了以德國為代表的常導電磁懸浮和以日本為代表的超導電動懸浮兩種主要磁浮製式，及高溫超導釘紮懸浮、永磁電動懸浮等多種磁浮方式。

     常導電磁懸浮技藝

     常導電磁懸浮技藝起源於德國，歷經40年9代磁浮列車疊代，率先達成商業運營：自1970年起，德國依托TVE試驗線（31.5千米），先後歷經“剛體懸浮”“磁輪抱軌”“電磁模塊”三個階段的技藝演進，開發出9代TR系列磁浮列車。

我國常導高速磁浮技藝源自德國，2002年通過技藝引進，在上海建成世界第一條商業運營、時速430千米的高速磁浮示範線，積累了常導高速磁浮的工程建設經驗和近20年的運營經驗，其技藝適用性、安全性、可靠性得到了充分驗證。

      “十五”至“十二五”期間，持續開展國产化和技藝優化研究，完成自主化車輛、牽引、運控、線路軌道性能樣機的開發及驗證，開展核心部件對等開發，並裝車試用，完成磁浮系統由理論到工程的技藝疊代。歷經這些年的持續研究，我國基本掌握高速磁浮基礎理論和單元技藝，具備了進一步提速和工程應用的基礎。常導電磁懸浮技藝是我國目前唯一可達成工程應用的技藝路線。

      超導電動懸浮技藝

      日本低溫超導電動懸浮歷經40年7代产品疊代，達成了從原理樣機到工程樣機的轉化。1962年，日本開始進行低溫超導電動懸浮研究，依托宮崎試驗線和 山梨試驗線，先後完成“逆T型中間牽引底部懸浮”“U型兩側牽引底部懸浮”“U型兩側牽引懸浮導向”三個階段的技藝演進。目前，基本達到工程應用水平，正在進行考核和載客體驗運行，中央新幹線計劃2027年開通，達成商業運營。

      我國超導電動懸浮技藝研究剛剛起步，尚處於原理樣機研製和試驗驗證階段。2017年，國內産業借鑒日本低溫超導電動懸浮技藝，開展了超導磁鐵原理樣機驗證研究，目前僅達成縮比懸浮推進裝置及原理驗證試驗。

      高溫超導釘紮懸浮技藝

     德國和巴西均開展了高溫超導釘紮懸浮技藝研究。在國內，西南交通大學於2000年研製成功“世紀號”高溫超導懸浮小車和一段試驗線；2014年建成環形試驗線和可載2人的高溫超導試驗小車，最高試驗速度達 50千米/時；2021年新製一節1 :1原理樣車和100米試驗線。國內外高溫超導釘紮懸浮研究均處於原理研究驗證階段，尚未形成全系統技藝方案，也未開展高 速適應性原理驗證。

     永磁電動懸浮技藝

     美國於20世紀提出Magplane永磁電動懸浮技藝，並開展了縮比試驗及長定子直線電機驅動試驗。馬斯克（E.Musk）於2013年提出Hyperloop 超級高鐵計劃。2017年，Space X膠囊車試驗速度達到355千米/時；2016—2020年在拉斯維加斯、洛杉矶等地開展縮比原理驗證、推進系統測試和管道試驗驗證，並於2020年11月在內華達州進行載人試驗，試驗速度達到127千米/時。永磁電動懸浮技藝已在美、加、荷等國開展研究，目前尚處於原理研究及試驗驗證階段。我國尚未開展永磁電動懸浮技藝的研究。

      2016年，結合上海示範線的運行現狀，在“十五”至“十二五”持續創新和近20年運營經驗的基礎上，基於常導磁浮成熟技藝平臺，集聚高鐵、磁浮優勢資源，我國開展了時速600千米高速磁浮關鍵技藝研制和工程化裝備研製。歷經5年，攻克時速600千米高速磁浮的系統集成、車輛、懸浮 導向、牽引供電及運控通信核心技藝，掌握了策劃、製造和試驗評估方法，研製成功一套工程樣機；建立開放的研制、製造、試驗平臺，形成可持續的自主創新能力；初步搭建自主化产業鏈條。

      圍繞技藝鏈布置产業鏈和供應鏈，完成全系統樣機研製

     依托高鐵形成的成熟产業鏈，結合高速磁浮關鍵部件技藝要求，通過技藝攻關，形成了涵盖從特種鋼、電線電纜等材料級，到集成門極換流晶閘管(integrated gate-commutated thyristor, IGCT )芯片、集成電路板等元器件級，到大功率變流器、安全計算機、控 製器、懸浮架等部件級，到車輛、牽引供電、運行控製、無線通 信等裝備級的全系統全鏈條产業鏈。已完 成車體、傳感器、電磁鐵等車輛關鍵部件及整車的自主化研製；牽引變壓變流、控製、開關站、長定子直線 電機等牽引供電全系統樣機的研製；中央子系統、分區控製、車載安全計算機及車地通信等運控通信成套工程化設備的研製；不同結構新型軌道梁、道岔、性能件等全部線路軌道樣機的研製。

      試驗樣車成功試跑，完成低速試驗驗證

     依托同濟大學1.5千米試驗線，開展了試驗樣車線路試驗，完成七大類204項試驗。試驗期間，懸浮間隙波動＜± 1.5毫米，導向間隙＜ ±2毫米，車輛懸浮狀態保持磁鐵溫度80℃以下，精確速度/電流閉環控製達成50千米/時級停車精度±0.25米。試驗樣車的安全性、穩定性等各項指標均滿足策劃要求，整體性能符合預期。試驗結果表明，自主研制的核心系統整體性能可靠，國产化全系統产業鏈部件依照高鐵成熟管控模式，研製樣機性能符合策劃要求。

      依托試驗數據，開展疊代優化和高速性能仿真評估

     系統分析同濟大學1.5千米試驗線數據後，從系統動力學、懸浮導向控製、牽引控製、運行控製、無線通信、噪聲、電磁兼容等方面，開展技藝方案、仿真模型、算法等的疊代優化，完善策劃，並對600千米/時全速度級高速運行性能進行評估，主要性能均滿足策劃要求。

      完成一列五編組樣車研製和系統聯調，達成列車動態穩定自動運行

      2020年12月，一列五編組工程化列車編組完成，牽引供電、運控通信全系統成套工程樣機研製完成，並建成一條665米調試線。隨後，完成車輛、牽引供電、運控通信大系統聯調，達成一列五編組樣車30千米/時自動閉環牽引運行，車輛運行平穩，變流系統功率因數＞0.99，速度跟隨精度＜5%，停車精度＜0.5米，無線通信時延＜5毫秒，抖動＜1毫秒，各項性能、性能均符合策劃要求。

      構建全系統協同仿真、試驗及試製平臺.具備自主研制、試驗、試製能力

     目前，中車及各研制團隊成功搭建動力學、氣動、噪聲、電磁、控製、直線電機、牽引、運控及通信等範圍的全系統協同仿真平臺，為技藝方案的論證及優化，供應全面、系統、科學的仿真評估。

     各參與單位共同規劃建設，已完成全系統試驗平臺搭建，可滿足部件級、系統級及大系統集成的地面臺架試驗驗證需求。

      此外，新建高速磁浮試製中心，內設的試製平臺具備車輛、牽引供電、運控通信、線路軌道全系統小批量工程化試製能力。

      考慮到上海示範線存在點對點短途運行，無江河山川，懸浮導向、牽引運控等核心技藝依賴外方等弱點，時速600千米高速磁浮交通系統被賦予長途多分區、多車輛自動追蹤運行，跨江穿山、任意停車，救援及逃生便利等多項性能，目前完成了涵盖運用環境、彙總性能、安全可靠、舒適環保的成套工程化方案及成套工程化裝備研製。

      時速600千米高速磁浮交通系統面向多場景、多密度追蹤成網運行的實際工程應用，創新性地解決了速度提升後引起的氣動性能問題，降低了氣動升力和運行阻力。在線路軌道、懸浮導向控製、走行系統等方面，結合大系統耦合模型，解決了車軌耦合及系統振動問題，確保車輛0-600千米/時運行的安全性、 舒適性及平穩性；在高速協同方面，解決同步牽引及車-地系統精確聯動控製問題，提高無線通信實時可 靠性；在減振降噪及電磁兼容方面，從源頭識別入手，研究頻譜特性與傳播激勵機理，開展工程方案策劃，提升系統環境適應性。

     車輛系統

     當速度時速由430千米提升至600千米，車輛系統所受到的外界載荷、氣動、沖擊有明顯上升，對車體氣密強度、懸浮架承載部件承載能力以及懸浮導向控製系統控製精度和跟隨性提出了更高要求，時速600千米運行車體要求能承受±7000帕氣 密疲勞，懸浮導向 控製能力應達到 ±2毫米的波動控製要求。

      我國已掌握高速磁浮車輛核心關鍵技藝，具備研制與製造時速600千米車輛系統的能力。結合成熟的高鐵研制和品質管控流程，車輛采用輕合金材料成型技藝和激光復合焊接技藝，達成了關鍵承載部件大尺寸、高精度的製 造要求；懸浮導向控製采用間隙與電流雙閉環的自抗 擾控製技藝，引入加速度負反饋，達到了高精度、高跟隨性的控製要求。

      牽引系統

      隨着速度等級進一步提升，在保持既有尺寸關系不變的要求下，變流器-電機系統的最高工作頻率為323赫，采用大功率IGCT變流系統可滿足該頻率等級輸岀要求。針對運行阻力提高及反電勢增大的問題，通過優化直線電機繞組電纜，可提升工作電流及電纜耐壓，定子最大電流提升至2200安，繞組電纜耐壓提升至20千伏，有效保證了高速及高加速運行要求，滿足最高時速660千米試驗速度的牽引需求。

      運控通信

      面對速度的提高，無線的多普勒頻偏會更明顯，運控的安全防護要求更高。我國已具備完整的無線通信和運控系統設備製造能力，並自主研制了全套控製技藝。目前，國內軌道交通車載和分區運控設備的硬件平臺采用滿足國際電工委員會(InternationalElectrotechnical Commission, IEC )標準的SIL4 級安全計算機平臺，軟件采用全自動運行方式以避免人工操作失誤，雙路冗余地面牽引切斷和車載七級渦流製動措施可達成列車全速度範圍內的緊急停車，全面確保行車安全。

      無線通信系統采用連續相位頻移鍵控(continuousphase frequency shift keying, CPFSK)調製方式和相位鑒頻的解調算法，可以滿足時速600千米的傳輸時延 <10毫秒，抖動< 1毫秒的硬性要求，保障磁浮列車在高速安全運行的情況下，車地數據可靠的無線傳輸。

      線路軌道

      鑒於已掌握常導高速磁浮線路軌道技藝，並持有成熟的高鐵架橋、隧道等線路策劃、施工經驗，中國時速600千米的線路軌道系統技藝是完全自主可控的。

     當時速從430千米提至600千米，軌道精度、軌道梁頻率等指標要求也相應提升。按照時速 600千米運行的技藝要求，已完成包括庫內鋼梁，框架 式、叠合式、梁上板式、道岔等多跨距、多種結構形式 的665米調試線，完成道岔動態調試、系統場景、分區 策劃等系統驗證，具備開展大系統、多場景、多運行工 況聯合調試條件。

      通過系統研究高速磁浮隧道運行場景，確定時速600千米運行雙線隧道的凈空面積為140平方米，而我國現有的隧道盾構裝備可以滿足隧道施工與此同時，自主開發了線路沈降、裂紋等長期監測系統，該系統可動 態掌握線路的實際狀態，保障系統安全；自主開發了全自動繞組敷設作業設備，達成線路連續自動安裝，降低了施工難度與造價。

      高速磁浮是超復雜大型系統工程，遵循“基礎理論研究—原理樣機研製—系統工程技藝研究—工程樣機研製—線路工程試驗驗證—示範應用系統考核—商業運營推廣”的研制流程，其系統工程化在成套技藝成熟的基礎上，通過建設試驗示範線開展達速與運行考核。德國、日本均在工程樣機研製完成後，建設了達速試驗線，開展線路工程試驗驗證。

     我國常導高速磁浮在國家科技專項的幫助下，歷經20多年的科技攻關，取得了重大成就。目前，已持有具有完全自主知識产權的工程和裝備成套技藝，全系統产業鏈達成自主可控，完成了時速600千米全系統工程樣機研製，達成低速牽引運行和系統聯調。接下來，亟需開展達速試驗及高速載客運行條件下的多場景、多工況運行考核，完成商業運用技藝上的“臨門一腳”超導電動懸浮與高溫超導釘紮懸浮技藝我國尚處於原理樣機研製階段，後階段應加強系統基礎理論和關鍵技藝研究，逐步掌握核心技藝並開展工程化樣機研製。

     由於常導高速磁浮已具備工程化條件，建議由國家統籌引導、産業詳細實施，以其為近期推進工程化實施的首選製式，盡快啟動試驗線建設，為時速600千米高速磁浮系統開展高速試驗及運行考核創造條件。與此同時，宜加強高溫超導電動、高溫超導釘紮磁浮製式關 鍵技藝研究與技藝儲備，循序推進高速磁浮技藝研究、工程應用和产業化疊代。