時速600キロメートルの高温超伝導電動サスペンション技術は、未来の旅行をどう変えるのでしょうか？

北京から上海に行く場合

電車で2時間で1200キロメートルに到達できる

冗談のように聞こえますか？

時速600キロの列車はまだ実用化されていない。

しかし、近い将来にそれが現実になるかもしれません。

最近、中国中車長春鉄道車両有限公司が自主開発した国内初の高温超伝導電動サスペンション全要素試験システムが最初のサスペンション動作を完了し、中国の高温超伝導電動サスペンション分野における重要な技術的進歩となった。

試験中、試験車両は68メートル走行した後に停止領域に入り、その時点で時速50キロメートルまで加速された。サスペンションエリアに入った後、車両のサポートホイールが走行面から分離し、電動サスペンションステージに正常に移行し、4秒間持続しました。テストは完全に成功しました。

わずか4秒ではあったが、高温超電導電気浮上列車の実現が一歩近づいた。このタイプの列車の走行速度は時速600キロメートル以上にも達する。

高温超伝導電気浮上とは何ですか？

将来の旅行にどのような変化をもたらすのでしょうか?

高温超伝導電気浮上列車に乗っても安全ですか？

その飛行速度を体験できるのはいつになるのでしょうか？

一緒に答えを探しましょう↓↓↓

-200℃近くになるとなぜ「高温」になるのでしょうか？

高温超伝導とは何ですか？ここでの「高温」とはどのくらいの温度を指すのでしょうか?

超伝導とは、ある物質の抵抗が極低温で消える、つまり抵抗がゼロになる現象を指します。多くの物質はマイナス 250°C 以下でのみ超伝導を実現できます。液体窒素の温度、つまりマイナス196℃以上で超伝導状態を実現できることを高温超伝導といいます。そのため、高温超電導磁気浮上システムにおける高温は、数百度や数千度の温度ではなく、マイナス200度に近い温度となります。

高温超伝導電気浮上輸送システムとは何ですか？

高温と超伝導という 2 つの主要な特性がわかったところで、これらは鉄道輸送の設計にどのように適用されるのでしょうか。通常の電車と比べて、高温超電導電気浮上電車の特徴は何ですか？

高温超伝導電気浮上は、高温超伝導技術と磁気浮上技術を組み合わせた新しいタイプの輸送手段です。この技術は、高温超伝導材料のゼロ抵抗特性を活用しています。大電流を流し、強力な磁場を発生させることができます。搭載された超伝導磁石と地上コイルの磁場との相互作用により、磁力によって支持・誘導・駆動される非接触輸送方式を実現します。

上海交通大学電気工学部准教授のウー・ウェイ氏：それはいくつかの追加的な利益をもたらすでしょう。 1つは、搭載されている高温超伝導磁石が低コストの冷却方法を使用して、抵抗ゼロで大電流を伝送するという搭載磁石の利点を維持できることです。また、電磁石でありながら、電流を流せば電源がなくても作動します。

専門家らは金属レンチをロープで縛って実験を行った。レンチが超伝導電磁石から30cm離れると、しっかりと吸着されました。

上海交通大学電気工学部准教授 ウー・ウェイ氏：この方法により、磁場の強さを誰もが直感的に感じることができるようになります。定量的に見ると、磁石内部の最大磁場は3テスラに達します。これは磁気誘導強度の単位で、地球の磁場の約10万倍に相当します。強力な磁力は、磁気浮上システムがより大きなサスペンションとガイドギャップを実現するための前提条件であり、車両の安全制御を向上させることを意味します。第二に、線路建設コストを大幅に削減できます。

高温超伝導電動サスペンション技術は将来の旅行をどのように変えるのでしょうか?

高温超伝導電動サスペンション技術は、現在の世界の鉄道輸送技術の「最高峰」の一つと考えられています。この最先端技術は将来の旅行にどのような変化をもたらすのでしょうか?

高温超伝導電動サスペンションは、高度な技術と大規模な産業を備えた新しいタイプの輸送手段です。電気、電磁気、材料科学などの基礎分野の発展を推進できるほか、パワーエレクトロニクス、通信、インフラなどの上流・下流の産業チェーンの発展も促進できます。また、時速600キロメートル以上の速度で運行することで、交通運用も最適化されます。

中国中車長春リニア研究所システム技術室副室長の邵南氏：将来的には、高速鉄道と飛行機の速度の差を埋め、人々の移動時間を短縮し、移動効率を向上させることを期待しています。高速リニアモーターカーの適用が可能になれば、第一のシナリオは、北京・天津・河北、長江デルタ、珠江デルタ、成都・重慶などの我が国の経済的に発展し、人口密度の高い地域になる可能性がある。高速リニア鉄道により、これらの交通の統合が実現します。空港インフラ資源などの資源をこれらの大都市圏の大都市間でより合理的に配分することができ、地域経済の発展に非常に有益です。

高温超伝導電気浮上列車に乗っても安全ですか？

速度は時速600キロメートル以上に達し、線路の上に吊り下げられており、基本的に地面近くを飛行します。こんなに速いスピードなのに、高温の超電導電気浮上列車に乗っても安全なのでしょうか？

専門家によると、他の交通機関の線路と比べ、高温超電導浮上列車はＵ字型の半密閉型線路内で走行する必要があるため、脱線の問題はないという。さらに、車両のサスペンションと誘導は、車載磁石と地上コイル間の電磁誘導という物理現象によって実現されます。アクティブ制御を必要とせず、高速走行時の信頼性が高いパッシブ自己安定サスペンションです。

中国中車長春磁気浮上研究所システム技術室副室長の邵南氏：当社は高温超伝導コイルを使用しているため、合理的な設計により、将来の使用時には、車両の電源がオフになっても、高温超伝導コイルは1～2時間以内に大きな減衰なく磁場を維持できます。これにより、車両は救助や避難に適した場所まで十分な時間で移動でき、確実にブレーキをかけてスムーズに停止することができます。

それだけでなく、専門家によれば、高温超伝導コイルの巻き取り工程にも独特の特徴があるという。

中国中央鉄道長春磁気浮上研究所システム技術部副部長 邵南氏：当社の高温超伝導コイルには、非常に特殊な巻き取り工程が採用されています。高温超伝導コイルは、使用中にコイルの一部が故障したり破損したりしても、数時間以内に内部の電流が徐々に減少します。突然電流が失われることはなく、車両の運転状態が突然変化することがないため、乗客の安全が確保されます。

どの主要な「ボトルネック」技術が突破されましたか?

高温超伝導電動サスペンションはまさにハイテクです。これは、多くの重要な技術が関与する、車両と線路が高度に結合した大規模なシステムです。技術体系によって、システム統合、車両、軌道、牽引電源、運行管理、安全確保の6つの主要カテゴリーに分けられます。これらの重要な技術の多くは、諸外国による技術的封鎖の対象となっている。この度、我が国初の高温超伝導電気懸架全要素試験システムが、初の懸架運転を無事に完了しました。このプロセスでどのような技術的進歩が達成されましたか?

専門家によると、超伝導磁石、誘導電源、線路などの特殊技術は外国の技術封鎖の対象となっている。しかし、数年を経て、国内の企業、大学、研究機関は、さまざまなシステムの重要な技術の研究において、一定の中間成果を達成しました。

中国中車長春磁気浮上研究所システム技術室副室長の邵南氏：私たちにとって最も難しいのは間違いなく高温超伝導磁石です。中国には車両に搭載できる高温超伝導磁石が存在しない。これまで使用されてきた磁石の中には、地上設置用としては大型で、磁場が高く、消費電力が大きいものもあり、車載用には適さないものもありました。そのため、高温超伝導磁石については、例えば内部のコイルや支持構造全体、外部の低温恒温断熱構造など、共同研究開発チームが大変な作業を行ってきました。

この懸垂作動試験の成功により、超電導磁石、リニア同期牽引、誘導電源、極低温冷凍などの超電導電動懸垂輸送システムの重要な中核技術が完全に検証され、超電導電動磁気浮上輸送システムの工学的応用を推進するための強固な基礎が築かれました。

時速600キロメートルの「地上接近飛行」ではどこまで行けるのでしょうか？

時速600キロメートルの「地表近くでの飛行」を実際に体験できるのはいつになるのでしょうか？最近、わが国初の高温超伝導電動サスペンション全要素試験システムが最初のサスペンション動作を完了した後、プロジェクト担当者は、これを基にわが国は実際にエンジニアリングプロトタイプ車両を設計する能力を備えていると述べた。次のステップでは、高速サスペンションエンジニアリングのプロトタイプ車両の設計に重点が置かれ、一部の部品の製造は今年末までに完了する予定です。近い将来、誰もが電気浮上列車に乗れるようになると信じています。