从人类起源至今，人类出行的交通方式一直在更替变换，从步行到人力车和人力船，到牛车和马车等畜力车，到帆船和滑翔机等依靠自然外力工作的交通工具，到蒸汽火车和内燃汽车等利用化石能源工作的交通工具，再到电力机车和电动汽车等利用电力驱动的交通工具。人类出行方式的种类由单一逐渐繁多、由费时费力逐渐快捷方便，古代“进京赶考，三月未达”已成历史，如今“进京办事，朝发夕至”。改革开放的“时代快车”把中国和中华民族载回了世界发展舞台的中心，工业革命的“科技飓风”带来的高铁、磁悬浮等高科技产物彻底改变和提高了中国人民、世界人民的生活质量。
接下来，本文将从以下五个部分和大家一起分享笔者对磁悬浮列车和相关领域的认识和理解。
第一部分，中国高铁的“前世今生”；
第二部分，有中国高铁了，为什么还要发展中国磁悬浮？
第三部分，磁悬浮列车的“前世今生”；
第四部分，世界上仍在商业运营的磁悬浮线路；
第五部分，这几年火爆全世界的超级高铁与磁悬浮有什么关系？
（一）中国高铁的“前世今生”
自1825年英国首先建成世界上第一条轮轨式铁路以来，世界各国开始了从普通铁路到快速铁路、再到高速铁路三个阶段的发展，火车的牵引动力也从蒸汽机发展到内燃机、再到电气牵引。1964年日本率先建成了电气化高速铁路，使铁路的商业运营速度首次达到210km/h[1]。1978年，*主席访问日本，乘坐新干线铁路上的高速列车，高速铁路因此正式进入中国大众的视野。1990年，中国开始高速铁路技术攻关和实验实践规划，至此拉开了我国高速铁路建设和发展的帷幕。
中国高速铁路（英文名China High-speed Railway），简称中国高铁。中国高铁从技术成分和商标上可分为CRH系列和CR系列[2]。其中，CRH系列动车组取名为“和谐号”（如图1所示），寓意“建设和谐铁路，打造和谐之旅，构建社会主义和谐社会”，为中国铁道科学研究院集团有限公司注册的商标，且动车组为中国与外国联合设计生产；CR系列动车组取名“复兴号”（如图2所示），寓意“承载着中华民族伟大复兴中国梦”，为中国铁路总公司注册的商标，且动车组为中国自主研发生产。
图1.和谐号
图2.复兴号
根据《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）：中国高速铁路是设计速度每小时250千米（含预留）以上、列车初期运营速度每小时200千米以上的客运专线铁路[2]。中国高铁的运营时速为200km/h-350km/h，最高运营速度350km/h，截止2019年底居全球首位。
另外，中国京沪高速铁路最高实验速度达486.1km/h，实验室内最高实验速度达605km/h，说明了高铁的运营速度有提高的空间。2017年底，中国铁路“四横四纵”快速通道全部建成通车，东部、中部、西部和东北四大板块区域之间完成高铁互联互通，基本实现了“国内朝发夕至”这一宏伟目标，极大地提高了人们出行的便捷性和舒适性。
截至2019年底，中国高铁营业里程达到3.5万公里，远超过世界高铁总里程的三分之二，成为世界上高铁里程最长、运输密度最高、成网运营场景最复杂的国家。
（二）有中国高铁了，为什么还需要发展中国磁悬浮？
高铁属于轮轨交通，高铁车体的车轮与轨道是接触式的，推动高铁向前行驶的推力由轮子与轨道的接触摩擦产生。然而，随着高铁运行速度的增加，出现了以下三个方面的问题：
第一，高铁车体受到的空气摩擦力随速度的增加激增，而轮轨能够提供的牵引力下降，这一实际情况导致高铁提速所需要的能量损耗巨大，制约了高铁运行速度的进一步提高；
第二，现有高铁技术依靠弓网和供电电缆的接触实现高铁供电和驱动，以控制高铁动车组的加速和减速，车辆弓网和供电电缆的接触供电方式也不允许高铁速度的无限提高；
第三，随着速度的增加，高铁运行产生的轮轨噪声和气动摩擦噪声也与之激增，对周边环境具有较大的干扰破坏。也就是说，在综合考虑经济、安全、技术可行等条件的基础之上，高铁长期运营的最高速度约为350km/h。
20世纪60年代，铁路专家们就关注到了这些实际问题，为此，列车轮子与轨道无接触、弓网与供电电缆无接触的磁悬浮列车孕育而生。
磁悬浮列车是基于磁极“同性相斥，异性相吸”的原理，利用永磁力、电磁力或超导磁力克服车辆重力的作用，使车辆和轨道相互间达到无机械接触式的平衡状态，并利用直线电机驱动控制列车的加减速[3]。
磁悬浮列车与高铁最大的区别是无机械接触，故与高铁相比具有六大优势[4][5]：
（1）无接触摩擦、摩擦能耗低，同一速度下高速磁浮列车的单个座位能耗比高铁降低30%；
（2）爬坡能力强、转弯半径小，同等距离下磁浮列车的爬坡能力可达10%，比高铁高6%，同一速度下，磁浮列车的转弯半径更小，易于路线选定；
（3）安全性好、舒适度高，基于电磁悬浮实现无接触，车体振动小，不易脱轨，其安全性是轮轨列车的250倍；
（4）速度可调范围大、适应性强，中低速磁浮列车可用于解决城市-郊区之间的短途交通，高速磁浮列车速度可达500km/h，为远距离的客运和货运提供了更高效的解决方案；
（5）污染小、环境友好程度高，磁浮列车原理是基于磁悬浮实现无接触式运行，故其碳排放量和噪音均远低于普通有轨列车；
（6）系统耐用、维护费用低，磁浮列车正常工作属于无接触、无磨损运行，系统的维护费用仅占传统有轨列车的34%。
以上六点优势是磁悬浮特有的，也是磁悬浮列车的最大潜力所在。其实在1998年中国建设京沪高速铁路时，就出现高铁技术和磁悬浮技术两种方案的互斥争议，京沪高速铁路项目也因此搁置了一段时间，最终经专家论证选择了当时技术更为成熟的高铁技术。也正因为高铁技术在京沪高速铁路上的成功应用，中国高铁技术在新世纪的20年内发展迅猛。
现如今，传统的常导吸力型磁悬浮技术已完全成熟，中车青岛四方、国防科大、西南交大和中科院电工所等单位已掌握了具有自主知识产权的常导型高速磁浮列车和常导型中低速磁浮列车技术。另外，低温超导磁悬浮、高温超导磁悬浮和超级高铁等多种磁悬浮方案相继提出，并逐步开展了原理性验证、实验示范等工作，使得磁悬浮列车的发展再次进入到了大众的视野，也逐渐引起国家、相关行业和大众的持续关注。
（三）磁悬浮列车的“前世今生”
世界上最早进行磁浮列车研究的国家是德国，并创造了磁浮列车技术发展历史上的多个里程碑。1922年，德国人赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并在1934年获得世界上第一项有关磁悬浮技术的专利。20 世纪70年代以后，随着工业化国家经济实力不断增强，为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要，德国、日本、英国、加拿大、美国、前苏联和中国相继开展了磁悬浮运输系统的研发工作。
从上个世纪20年代至今的一百年里，世界范围内研究、开发了多种磁悬浮列车，根据悬浮原理的不同，可将其分为五类。
第一类：常导吸引型磁悬浮列车，安装在列车上的电磁铁（常规导电线缆绕制而成）与轨道之间的吸力与列车的重力平衡，使得列车稳定悬浮于空中，悬浮高度约为8-10mm；
第二类：低温超导斥力型磁悬浮列车，安装在列车上的电磁铁（超导线缆绕制而成）与布置在两侧轨道上的“8”字型线圈之间相对运行而产生斥力，使得列车稳定悬浮于空中，悬浮高度约为100mm；
第三类：高温超导型磁悬浮列车，安装在列车上的高温超导磁体与布置在轨道上的永磁体相互作用，使得列车稳定悬浮于空中，悬浮高度约为20mm；
第四类：磁悬浮飞机，安装在列车上的永磁体与布置在轨道上的感应板或感应线圈相互作用，使得磁悬浮飞机稳定悬浮于空中，悬浮高度约为80-150mm（之所以称为磁悬浮飞机有三点原因：
第一，磁悬浮飞机的悬浮高度比磁悬浮列车的悬浮高度更高；
第二，机身两侧设计有边条或小翼，尾部还设计有起平衡作用的尾翼，具有许多飞机的特点；
第三，磁悬浮飞机的自动控制系统、车体、定位系统等设备都是按飞机标准设计，具有无噪音、无污染、速度快、节能等优点）。
第五类：超级高铁，将磁悬浮技术和真空管道技术结合，无机械摩擦阻力和降低空气摩擦阻力，大幅提高其运行速度。
各类磁悬浮列车的发展历程总结如表1所示[6-10]。
（四）世界上仍在商业运营的磁悬浮线路
到目前为止，全世界范围内仍在商业运营的磁悬浮线路均为常导吸引型磁悬浮。常导吸引型磁悬浮分为高速型和中低速型，高速型磁悬浮的运行时速一般大于400km/h，如德国TR系列高速磁悬浮列车和具有中国自主知识产权的高速磁悬浮列车；中低速型磁悬浮的运行时速约为80-120km/h，如日本HSST系列中低速磁悬浮列车、中国CMS系列中低速磁悬浮列车和韩国MLV系列中低速磁悬浮列车。
除德国、日本、韩国和中国四个国家外，英国、加拿大、美国、前苏联等国家从上世纪中期起，均开展了EMS型磁悬浮列车技术的研究。到目前为止，我国在2002年底引进的德国磁浮技术于上海建成的国内首条高速磁浮线，仍是全球唯一商业运营的高速磁浮列车线路，最高运行时速达430km/h（如图3所示）。
目前还在运营的中低速型磁浮列车，全球一共四条线路，分别是中国长沙磁浮快线（最高运行速度100Km/h，如图4所示）、中国北京S1号地铁线（最高运行速度80Km/h）、日本名古屋磁浮线（最高运行速度100Km/h，如图5所示）和韩国仁川国际机场线（最高运行速度100Km/h，如图6所示）。
