采用超导技术发展线型电动列车(linear motor cars)的工作,正在加速进行。1987年7月下旬,执政的自由民主党党员组织了一个“促进中央线型电动列车线发展议员联盟”,旨在用线型电动列车取代原计划修建的中央弹型列车线(central bullet train lines),在一小时内将东京和大阪联系在一起(500公里)。这个项目的实现,要靠政府、地方自治团体和私人企业的联合努力。
如果以每小时400公里的速度行驶的超导线型电动列车能投入使用,日本群岛范围内的距离就会缩短。只需要15分钟的时间就可以把东京同甲府(山梨县)联系在一起,从而使甲府变成一个人们从那里很容易同东京往来的城市。这样一来,就会引起东京闹市区的地价下跌、商业区大大改组,并且还会引起人们生活方式的改变。简直可以称之为一场“线型电动列车”革命。
将常用的回转式发动机的一部分切开并扩展成线型,线型电动列车就因此而得名。
线型电动列车分成两大类。一类正由铁道技术研究所进行开发,另一类“高速表面运输列车”(High Speed Surface Transport,简称HSST)正由日本航空集团进行开发。简言之,前一系统的设计原理是,利用安装在车辆和轨道上的磁体的斥力使车辆悬浮运动。今年3月,该研究所已制成一台名叫“MLU 002”的样机,并且在宫崎县境内进行过一次试验。
另一方面,日本航空集团正在开发一种完全不同类型的线型电动列车,它利用的是安装在列车和轨道上的磁体的吸力。“MLU 002”和“HSST”两者的车体都细长而量轻。“MLU 200”长22米,宽3米,高8.7米,重量为17吨,约相当于“新干线”车辆的1/3。将来这些车辆投入实际使用时,结构还会更加紧凑,其高度将减低到2.7米。许多人在去年的筑波科学博览会上已乘坐过HSST列车。一种改进型一一第四台列车将于明年在埼玉县举行的博览会上首次露面。
本文中,将铁道技术研究所正在开发的列车称作线型电动列车,而将日本航空集团正在开发的称作高速表面运输列车(HSST)。它们之间的一个主要区别在于,线型电动列车利用超导磁体使其在轨道以上10. 厘米处悬浮行驶,而HSST则采用的是常用的电导性磁体。对线型电动列车而言,列车运行所需之电能并非送到车辆本身,而HSST所用的电能则来自像地铁所用的样那的集流器。线型电动列车采用的是一种线型同步电动机,而HSST却采用一种普通的线型感应电动机。
经过广泛的研究,可以说线型电动列车采用了一个大规模的系统发展所要求的技术,而HSST则主要依靠的是现有的技术。线型电动列车在离开轨道10厘米的上空悬浮运行,为的是减轻维修工作。如果列车在离开轨道10厘米以上行驶,即使路基不平也不会给它的运行造成困难。人们已从“新于线”的弹型列车所需之困难的维修工作吸取了教训。
HSST列车由于采用了包括一个传感器在内的控制技术,故可以在离开轨道1厘米以上行驶。这是HSST所采用的技术的核心。
线型电动列车并不通过接触而收集电流,因为没有任何导电架能够承受列车每小时500公里的行驶速度。电流系通过沿道轨缠绕的线圈流动,从外部推动列车前进。对于这种系统,必须使列车的速度同电流的周波相协调,这便意味着必须有一个大的系统,包括为每一列车配备一个变压器分站。列车上使用的电流只能一次供应,因为超导磁体对电流没有阻抗。空调和照明用的电流是在列车边上通过电磁导电而产生的。而HSST则同现有的列车一样,本身装有一个电源。它的道轨结构简单,由铁和铝片制成。但其最大时速限制在350公里以内,因为它是通过接触而收集电流的。
由于技术上的区别,这种技术的实际应用也有所不同。HSST已在筑波科学博览会和温哥华交通博览会期间运送过一百八十万名乘客。一旦铺设好了线路,便随时都可以进行实际使用的试验。北海道的旭川市计划将HSST用于市内交通,并考虑采取措施以解决列车遇到的雪阻塞问题。
至于线型电动列车,它的超导磁体与变压器分站之间保持协调的基本技术问题已获解决。在初期阶段,采用超导磁体需用氟气进行冷却,这就会遇到氦气蒸发或超导性消失这样的困难,但它们已经得到克服。如改用液氮,技术上就会容易得多。如果运输距离限制在50公里以内,一种MLU 002型列车就可在一年至两年内投入使用。在这种距离范围内,只需要一个变压器分站就够了。可能在5年之内,它就可以开始营业。而长距离的服务则还需要十年方能实现。
在已进行过的试车过程中,很强的磁力使乘客戴的手表都停止走动。为了防止对乘客心脏起搏的有害影响,实际使用的列车上所用的超导磁体,将分开安装在列车的头部和尾部并用铁片加以屏蔽。
从经济观点看,HSST系统比较便宜。由于它采用的是类似于单轨铁路上用的轨道,因此很简单。因为列车轻,因此不需要高强度的桥梁桁架。而且建造成本低,也不需要因列车产生噪声而得对附近居民给予赔偿。建造一列线型电动列车所需之成本为建造一列“新干线”列车的两倍,但它的高速度和高营业额率使它能够承受得了高成本。沿路轨铺设线圈的成本,包括桥梁部分在内,与建造“新干线”的成本大体相当。总的来说,它的建造成本与“新干线”相差不了多少,而线型电动列车却具有速度快的优点。
线型电动列车适合作几百公里的长距离运行。它最好是以每小时300公里的速度用于城市和港口之间的交通运输租以每小时200公里的速度用作市内交通工具。随着建造线型电动列车项目的进展,愈来愈多的与其有关的公司将应运而生,不仅有供应方的建筑公司和信号制造厂家,而且还有接受方的铁路公司和不动产公司。
[王乃粒译自Japan's Economic Journal“DIAMOND”,Vol.17,No.11 1987]