中国超级高铁还快过日本 高温超导磁悬浮列车是甚么

「高温超导磁悬浮列车」一词近期火起来。美国总统拜登大谈美国基建需要追上中国，否则中国「会吃掉美国午餐」，而中国正正推出「超级高铁」磁悬浮列车宏观规划。磁悬浮列车技术虽已历史悠久，在西方也不见得成功，惟中国研制的高温超导磁悬浮列车，技术目前在世界上却是独一无二，620公里时速更快高铁接近一倍，也比日本兴建中的低温超导磁悬浮列车更快。高温超导磁悬浮列车到底是甚么？中国又为甚么要开发这「陆上飞机」？

磁悬浮列车是甚么？

磁悬浮列车又称磁浮列车，英文maglev是magnetic levitation的缩略词，正正解作磁力悬浮。

磁铁同极相斥、异极相吸。磁悬浮列车就是利用磁铁吸引力、排斥力的原理，来令列车轻浮起来并推动列车。这里用的磁铁是电磁铁，与冰箱贴的磁石不同，电磁铁的磁极，能够随住环绕磁铁电线圈的电流方向而改变。

简单地说，磁悬浮列车普遍以同极相斥的磁石来浮起列车，而另一组磁石组成的磁道，磁极会随列车行驶不断改变，在前面以吸引力把列车向前拉，在后面以排斥力把列车向前推。减速的时候操作则调转。

以磁力浮起列车不会浮出轨吗？

磁悬浮列车设计当然已经考虑到这一点，因此磁石排列是很巧妙的。除了有列车下面负责把车浮起的磁石，列车两旁亦会有对应磁道两侧的磁车，以相吸相斥的原理把列车稳定地浮在正确位置，不会出轨。

磁悬浮列车有何优点？

磁悬浮列车由于不会与路轨接触，因此不会有磨擦产生的阻力，整体速度比铁路更快。高速磁悬浮列车时速可达400公里以上，中低速磁悬浮列车时速也达100至200公里。

浮起来亦使得列车较少颠簸，比铁路更舒适稳定。磁悬浮列车更因此十分安静，没有铁路造成的噪音问题。

磁悬浮列车已不新？

是的。美国1900年代已有发明家获得有关技术专利，但磁悬浮列车真正发展起来要到60、70年代以后。德国汉堡与柏林、英国伯明翰、加拿大温哥华等地曾兴建带有实验性质，短至数百米的磁悬浮列车，但多数都已停用或拆除。德国至今尚有研究测试，但未有正式普及。

发展较为成熟的是日本。日本建成了两大磁悬浮列车系统，一条是爱知高速交通东部丘陵线，另一条是山梨县JR磁浮。日本也屡屡刷新列车最高速度纪录，中央新干线磁悬浮列车目前还在兴建，完工日期尚未明确，但2015年试验就创下时速603公里纪录。

中国及南韩现时亦有小规模地使用磁悬浮。中国上海浦东连接机场的示范运营线，是高速磁悬浮；北京地铁和湖南长沙则有低速磁悬浮。南韩有仁川机场磁悬浮线。

高温超导磁悬浮列车新在哪里？

这是中国在研发的新技术，比以往磁悬浮列车速度更高，亦比日本在建的中央新干线磁悬浮更具优势，中央新干线用的是「低温超导磁悬浮」技术。

这里必须解释甚么是「高温/低温」和「超导」，先讲超导。

超导是甚么？

超导是指超导体（superconductor），超级导电体。这是在特定温度之下，电阻会降至零的导电物料。当没有电阻，电流流过时就不会把部分能量转为热力浪费，能更有效只提供我们想要的能量。

超导体另一个特性是完全抗磁性，抗磁性其实就是磁力排斥力的现象。因此使用超导体来作为电磁石，可以用电力产生超强磁场，提升磁悬浮列车的效能。

高温与低温又如何？

超导体电阻要降至零，其实需要超级冷冻至极低温度，这里的「高温」与「低温」是相对的。

科学家早期以液态氦来提供超级冷冻环境。氦气要变成液体的温度临界点，低至摄氏零下269度。需要以液态氦来达至零电阻的超导体，就是低温超导体。

不过，液态氦有成本高昂的问题。科学家后来则发现，成本较低的液态氮（临界点摄氏零下196度），也能使一些超导材料达至零电阻，这些超导材料就是高温超导体。

换句话说，要维持零电阻温度，高温超导体所需要的能量和成本，要低于低温超导体。高温超导磁悬浮，因此比低温超导磁悬浮更具优势。

磁悬浮列车在欧美为何不吃香？

主要是成本与需求问题。磁悬浮列车需要大量电磁石，造价无疑高于一般铁路路轨，而过去数十年随住高铁发展起来，磁悬浮列车的速度优势相对不明显。西方国家人口少，人口密度也低，更难支撑磁悬浮列车这额外一种铁路基建的经济运作。

中国现在为何计划大搞磁悬浮？

这是技术上有所突破以及需求使然。中国2002年引入上海磁悬浮以来，其实也面临西方相同问题，因此一直只是小搞，先选择全力发展高铁。惟经过近20年技术研发，中国已进至高温超导磁悬浮这层次，正好可以在高铁网络建得七七八八时，填补高铁与飞机之间的速度空白。

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