摘　要:介绍了韩国磁悬浮列车的发展历程和方向。

关键词:磁悬浮列车;发展;韩国
 
1 概述
      韩国发展磁悬浮列车主要用于解决大城市的交通问题。近些年来,汽车数量的急剧增加,使韩国大城市的市区交通拥挤不堪。磁悬浮系统以其较小的建造成本、较低的运行和维护代价以及对环境的友好性等优良品质,使其日益成为未来城市交通运输的发展模式。最近几年,韩国磁悬浮列车技术发展迅速。
      韩国磁悬浮的发展过程经历了研究单位独立开发、中期合作和商业化尝试等3个阶段。
2 独立开发阶段(1985年—1993年)
      在第一阶段(1985年—1993年),3个独立的团体即韩国机械材料协会kimm(koreainstituteof
machineandmaterials)、现代(hyundai)和大宇(daewoo)分别开发不同形式的磁悬浮技术。现代组织的daejon’93博览会成果显著。在第一阶段,开发了各种磁悬浮技术,并推出了2辆展览车辆[1]。
2.1 现代hml
      现代精密加工公司(hyundaiprecision&indus-tryco.)从20世纪80年代中期开始研究磁悬浮技术。第1辆技术论证车型hml-01于1985年完成,采用德国电磁悬浮模式,目的是进行实验室试验。随后现代公司又开发出hml-02作进一步的评估。1993年开发出全尺寸示范车hml-03,目的是进行市区交通运输。韩国现代磁悬浮列车系统采用hsst技术,车重23t,最高速度50km/h,载客40人,随后在大田taejeon博览会上向公众作了展示。在这个为期3个月(1993-08-06—1993-11-10)的博览会上,该车在长560m的试验轨道上搭载了120000名乘客。当时这些技术在简单的展览轨道上行驶是足够的,但是它们商业应用的可靠性受到质疑[2,3]。
2.2 大宇dmv
      1989年,大宇重工启动了一个研发项目,其目标是以磁悬浮列车的形式提供一种新的大众运输系统。1992年10月,3辆实际大小的磁悬浮列车被成功制造出来,并在长100m的大宇线上通过了所有性能标准的测试试验。后来一直采集现场数据进行可靠性试验,以完善其运行品质,同时通过提供多单元或者轻型车辆方式,进行增加座位容量的研究。初始试验在一个只有实际大小13的车上进行。表1是大宇dmv磁悬浮列车系统的主要参数。
      大宇磁悬浮系统(dmv-’92)用于城市内部如市区和郊区之间,或机场和城市之间的交通运输。1995年开始制造150个座位、2辆编组的车辆,计划应用到商业运营中[4]。
3 中期合作阶段(1994年—1998年)
      第二阶段是韩国机械材料协会和现代开始合作的时期。4年规划的目标(1994年—1998年)是在1998年制造出2辆编组的商业化城市运输磁悬浮系统车辆样机,目标是代替地铁和轻轨,在2000年能实现商业化服务。这和第一阶段有显著的不同,该阶段商业化目标已经很清晰[3]。
      韩国机械材料协会联合现代于1994年开始一项科技部资助的中低速磁悬浮列车项目koros maglev。他们合作设计的utm运输系统(urban transitmaglev)商业化样机utm-01于1997年11月完成。随后在kimm内部建造的长1·3km(直线部分400m,最小曲线半径60m,坡度为6°,1个道岔)的韩国羽田taeduk试验线上进行了全面的试验,最高速度可以达到65km/h或70km/h。轨道试验计划于1998年年底完成,但转向架试验于1998年10月在部分完成的轨道上进行。每辆车可以承载120名乘客。采用德国电磁悬浮和直线感应电机推进,最高设计速度100km/h,最大加速度为1。0m/s2。为了超过当时的轮轨列车,再提高运行速度也是可能的。utm-01车长13。6m、宽3m、高3.96m。列车由2辆车编组,每辆车由3台转向架支撑。轨道试验条件和韩国一些山区道路的特性相符。如果除去开山和挖隧道的代价,磁悬浮的成本是很低的。集成化技术包括韩国国产化轻型车辆的设计与制造、悬浮和推进系统、控制系统,以及一些组件如换流器和斩波器等。现代公司正致力于研究和德国高速列车transrapid概念相似的高速磁悬浮列车,但现在还处于试验阶段[5]。表2是硬件制造和试验进度表。

      首先进行转向架的系列试验,目的是试验转向架和车辆在弯道上的协同能力。在转向架和第1辆车的试验期间,车辆操作是手动的,但是从第2辆车开始同时采用手动和自动操作。车辆系统的主要参数见表3。　　
      该阶段涉及到以下一些关键技术:
      (1)包括数字和模拟2种类型的控制器(主控制器是数字的,模拟的用作冗余);
      (2)在静止状态下,新电磁铁的悬浮力可以达到自重的7.0倍;
      (3)可靠性有了很大改进的主要电力变换设备vvvf;
      (4)精度可以达到10cm的车辆定位和速度检测装置;
      (5)经过大量试验的可靠和高效的数据采集和处理系统[3]。
      该阶段的重点是根据不同的技术水平和系统水平进行完整的试验和数据采集。在以往的试验中,主要故障发生在斩波器与逆变器等大功率电子线路方面。这些故障主要是由于缺乏保护电路和过激的振动而引起的。该阶段通过大量的技术改进和轨道试验的验证,基本达到商业化的应用水平。
4 商业化尝试阶段(1999年至今)
      最近几年韩国磁悬浮技术发展很快,力争早日推出商业化的磁悬浮运营线路。该阶段主要对utm-01进行改进并开展utm-02的开发工作。rotem公司也推出自己的磁悬浮列车。
4.1 utm-01的改进及utm-02的开发
      1998年6月,韩国机械材料学会与韩国铁道制造公司(krmc)合作,推出2辆编组的utm-01磁悬浮列车。此后的3年里所进行的utm-01运行试验证实,其基本性能是可靠的,但是整个系统的可靠性还没有达到预期效果。为了进行商业应用,各个子系统还需要改进。图1是试验中的utm-01车辆。当速度为40km/h、加速度为0.8m/s2时,在车上测得的悬浮间隙波动为2.5mm。最大噪声为72db(a)。

      经历了3年的试验认为,仍需进行以下一些改进:
      (1)2种方式保证悬浮控制器安全;
      (2)减小线路接缝处悬浮间隙波动;
      (3)小弯道(半径小于40m)的通过能力;
      (4)直线电机效率;
      (5)降低主要电力设备如vvvf、dc/dc斩波器的噪声;
      (6)减轻车辆自重;
      (7)缩短道岔切换时间及引进自动驾驶控制等。
      其中ems系统的悬浮控制器是商业化的一个关键。由于这是本质不稳定的系统,所以对部分间隙传感器或加速度计、电磁铁驱动器以及控制器等硬件故障情形进行了容错控制技术研究,以保证悬浮系统稳定[6-8]。
      2002年,韩国政府批准了1个4年计划,以建造1种新式的2辆编组磁悬浮列车utm-02。utm-02和utm-01的主要参数见表4,utm-02的时间推进表见表5。

4.2 rotemmlv
      1999年,韩国现代、大宇和韩进重工(hanjin group)三家车辆制造单位合并成韩国轨道公司(koros),2002年koros改组,更名为rotem。rotem公司已经成功开发了磁悬浮车辆mlv(图2、图3),其基本参数和性能见表6,rotemmlv的近期、远期计划见表7。

      磁悬浮车辆mlv速度快而且安全舒适,是未来理想的大众运输系统。由于在环境保护方面几乎没有噪声、振动和空气污染,所以磁悬浮车辆非常符合人们的需求[9]。
      现在人们感兴趣的“城市磁悬浮”是用于城市和城郊运输的、安静低速的磁悬浮列车设计,它的最高速度通常在193km/h(120mile/h)以下。rotem已经着手商业部、工业部和能源部的联合项目——城市运输磁悬浮rutm(rotemurbantransitmaglev)的开发(图4)。研发从2003年10月起到2006年9月止,目标是作为城市运输应用的商业化样机。内容包括高性能的车辆、信号(atp/ato)系统,以及试验和评估等[9]。2005年5月11日,韩国铁路车辆企业rotem和韩国机械材料学会在大田研究院大院内的长1.3km线路上成功进行了联合开发的磁悬浮列车试运行。该列车大幅改善了1993年在大田世博会使用过的磁悬浮列车的性能,最高速度可达110km/h,一节车厢最多可乘坐135人。从2007年春开始,普通人也将可以乘坐该列车。rotem公司计划依靠科技部的支援,在大田世博会公园和国立中央科学馆之间建设磁悬浮列车线路,并于2007年4月通车。因此,预计韩国将继德国、日本之后成为第3个拥有自主知识产权的磁悬浮列车商业化的国家。
5 结束语
      由于中国高速线和名古屋东部丘陵线相继商业化,韩国政府开始对磁悬浮技术表示很浓的兴趣。韩国人口密集,大城市交通拥挤。因为地铁系统造价昂贵,所以,一旦确认磁悬浮是安全和适应环境的可供选择的交通工具时,磁悬浮列车的商业化就只是一个时间问题。2005年,磁悬浮列车商业化纳入韩国国家星火项目,完全采用韩国国产化技术,计划2007年正式商业运营,届时磁悬浮列车将会在韩国有广泛的应用。
 
参考文献:
[1]in-kunkim,hyun-kapchung,moon-hwanyoo.statusofthe
maglevdevelopmentinkorea[c].the15thinternationalcon-
ferenceonmagneticallylevitatedsystemsandlineardrives,
maglev'98,12th-15thapril,1998,mt.fuji,japan.
[2]in-kunkim,etal.maglevprogramsinkorea[c].13thinterna-
tionalconferenceonmagneticallylevitatedsystemsandlinear drives.may19-21,1993,chicago,usa.
[3]in-kunkim,etal.statusofthemaglevdevelopmentinkorea
[c].masstransitcompatibilityconference,september17-22,1994dallas/fortworth,usa.
[4]in-daechung,dak-hoim,chan-ilpark.statusofdevelopment
andfutureprospectsofdaewoomaglevsysteminkorea[c].
1993,13thinternationalconferenceonmagneticallylevitatedsystem.
[5]a-tip:2feb1998-maglevdevelopmentinkorea./a-tips/02-feb.98.maglevkorea.html.