交通部署案例集/2023/上海

磁悬浮列车简介

技术特点

    磁悬浮列车是一种利用磁悬浮原理的高速铁路车辆，通过电磁感应作用使列车悬浮于轨道之上。磁悬浮列车技术的核心是磁悬浮系统和供电系统。磁悬浮系统包括轨道上的电磁铁和车辆。通过控制电磁铁的电流，车辆悬浮于轨道之上，消除了传统铁路中车轮与轨道的摩擦，实现了非接触悬浮运行。列车通过改变磁场而运动，因为供电系统基于线圈和磁铁之间的相互作用。

优势

磁悬浮列车技术具有以下优势：

• 高速

上海磁悬浮列车

磁悬浮列车的最高速度可达每小时600多公里，是传统高速铁路的数倍。

• 舒适稳定

磁悬浮列车运行无接触，没有车轮与轨道摩擦产生的振动和噪音，乘坐更加平稳舒适。

• 高能效

磁悬浮列车运行时没有任何与地面接触的表面。它消耗更少的能量，并且可以使用可再生能源，使其在能源利用方面更有效率。

主要市场

目前，磁悬浮列车的主要市场在亚洲，特别是中国和日本。中国建造了世界上第一条商业磁悬浮列车线路——上海磁悬浮示范运营线，日本也推进了磁悬浮列车技术20年。此外，磁悬浮列车技术在欧洲和美国也得到应用和改进。由于其高速、舒适、安全、环保等特点，磁悬浮列车有望成为未来高速铁路发展的重要方向。

历史

磁悬浮列车之前的交通方式

在磁悬浮列车出现之前，人们的主要交通方式包括步行、骑马、马车、铁路列车、公路汽车、飞机等。其中，铁路列车是主要的陆地交通方式，但由于存在接触摩擦传动，传统铁路列车会造成大量的能量损失、噪音和振动，速度也相对较慢。磁悬浮列车利用磁悬浮原理，使悬浮工作不与轨道接触。这意味着列车可以更快地行驶，消耗更少的能量，运行更有效率，并且更舒适。

磁悬浮列车的发明

• 电磁悬浮（EMS）

电磁悬浮（EMS）利用列车侧面和底部以及导轨上的磁铁之间的吸引力使列车悬浮。EMS 的一个变体，称为 Trans rapid，使用电磁铁将列车从导轨上抬起。车辆底部导轨周围的磁铁的吸引力使列车在导轨上方约 1.3 厘米（0.5 英寸）处。

• 电动力悬浮（EDS）

电动力悬浮 (EDS) 系统在许多方面类似于电磁悬浮 (EMS) 系统，但它不是将列车吸引到导轨，而是将列车推开。这些磁铁具有超冷却和超导性，可以在电力故障后短时间内导电。此外，与 EMS 不同，EDS 系统中导轨磁化线圈的电荷会排斥列车底盘上的磁荷，使其悬浮更高（通常在导轨上方 1-10 厘米）。EDS 列车升起缓慢，因此车轮必须在约 100 公里/小时以下展开。但一旦列车停住，导轨线圈就会通过施加前进力来推动列车前进。由于系统使用交流电源，导轨线圈会不断改变其音调。

• 高温超导（HTS）

高温超导 (HTS) 磁悬浮利用车载 HTS 块和永磁导轨 (PMG) 之间的磁通钉扎力来实现悬浮-导向一体化的“自稳定”。它具有易于安装、安全可靠的优点。

萌芽阶段

早期市场发展

1999 年，中国为了满足日益增长的出行需求，对京沪高速铁路进行了可行性预研，以验证高速磁悬浮作为解决方案之一的可行性。决定先建设一条商业运营示范线，以验证高速磁悬浮系统的成熟度、可用性、经济性和安全性。 国务院审议并批准了这一方案。2000 年 6 月，经过比较选择，最终决定在上海建设。此次建设线路位于上海浦东国际机场至龙阳路地铁站之间，上海地铁 2 号线已投入运营。然而，磁悬浮的出现极大地缩短了上海市中心至上海浦东国际机场的时间，为当时刚刚投入运营的上海浦东国际机场带来了更多客流，同时也促进了浦东新区的开放政策。

“诞生阶段”的政策

作为中国首条商业化运营的磁悬浮列车线路，上海磁悬浮列车的政策在诞生阶段起到了至关重要的作用。主要体现在以下几个方面：

技术支持政策：为了促进磁悬浮列车技术的發展，政府在资金和技术方面给予了支持，帮助企业开展磁悬浮列车的研发和应用。政府通过专利保护了磁悬浮列车控制系统、磁悬浮轨道等核心技术的知识产权，为企业运用新技术、提升竞争力创造了条件。

资金扶持政策：为了鼓励磁悬浮列车的发展，政府在投资建设、设施改造等方面给予了大量的资金支持。例如，上海市政府为了支持磁悬浮列车的发展，投资了约 12 亿元人民币用于磁悬浮列车的基础设施建设。

上海磁悬浮线路

成长阶段

上海磁悬浮列车的成长，主要由公共部门负责投资和监督，而私人部门主要负责建设和运营。在政策方面，可能涉及资金、安全、运营管理等方面，需要政府和企业共同努力解决。

私营部门的贡献

2000 年 8 月，上海申通集团有限公司、神能（集团）有限公司、上海国际集团有限公司、上海宝钢集团有限公司、上海汽车工业（集团）总公司、上海电气（集团）总公司和上海浦东开发（集团）有限公司等 7 家公司共同投资 30 亿元，成立了上海磁悬浮交通发展有限公司，以市场化方式实施上海磁悬浮工程的建设和运营。

上海磁悬浮交通发展有限公司与由西门子、蒂森克虏伯和磁悬浮国际公司组成的联合体签署了《上海磁悬浮快线工程设备供应及服务合同》。 该合同总价值为 12.93 亿德国马克。并与德国轨道梁技术联合体签署了《磁悬浮快线混凝土复合轨道梁系统技术转让合同》，合同金额为 1 亿德国马克。通过这种方式获得相关技术。

公共部门的贡献

政府在上海磁悬浮列车的建设中发挥了主导作用。2000 年 6 月 30 日，上海市市长徐匡迪与德国磁悬浮铁路国际公司总经理瓦尔先生签署了《中华人民共和国上海市与德国磁悬浮国际公司（TRI）共同开展上海磁悬浮列车示范线可行性研究协议》。2000 年 8 月 24 日，上海磁悬浮列车示范运营线项目经国家计委批准，并经国务院同意。2000 年 10 月，上海市委、市政府批准成立上海磁悬浮快线工程指挥部，并任命吴向明为总指挥，为项目启动提供了有力的组织保障。

政策问题

中国政府制定了一系列法律法规来规范磁悬浮列车的建设和运营。例如，2003 年颁布的《城市轨道交通管理条例》规定了磁悬浮列车，强调磁悬浮列车应符合国家标准和行业标准，并需经有关国家部门批准；2017 年颁布的《城市轨道交通安全管理条例》从安全角度对磁悬浮列车作出了更详细的规定，包括安全评估、安全生产、应急处置等。上海市政府和中国铁路总公司都对上海磁悬浮列车有限公司进行投资，支持其发展和运营磁悬浮列车。

成熟阶段

2006 年 4 月 27 日，上海磁悬浮线停止试运行，正式投入商业运营。上海磁悬浮线单程票价 50 元/人，运营速度为 431 公里/小时。尽管 50 元的票价远高于上海地铁 2 号线的消费能力，并且大部分居民在同一条线上出行，但由于高昂的建设成本和运营成本，上海磁悬浮线在 2004 年至 2006 年的三年间亏损超过 10 亿元人民币。 上海磁悬浮每公里建设成本为 3975.9 万美元，磁悬浮自开通以来一直处于亏损状态。由于 2019 年新冠肺炎疫情爆发，浦东机场客流量下降，2020 年 5 月 1 日，全天将列车最高速度降至 300 公里/小时。

上海磁悬浮列车

沪杭磁悬浮交通项目是上海磁悬浮示范运营线从龙阳路延伸至杭州的项目，但由于大量民众反对沪杭磁悬浮的建设，项目一直没有启动。 2013 年 4 月 20 日，浙江省撤销了沪杭磁悬浮交通项目建设领导小组，因此有观点认为该项目已被取消。同时，替代项目上海轨道交通机场联络线已获国家批复，虹桥综合交通枢纽建设时预留的磁悬浮站位置将用于机场联络线的车站，因此认为沪杭磁悬浮项目已完全取消或永久搁置。 尽管后续建设计划被搁置，上海磁悬浮列车在未来运营中仍然保持着一定的增量空间。

“重塑”模式的机会

2019 年 12 月 1 日，中共中央、国务院印发了《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》，其中包括积极稳妥地开展沪杭磁悬浮研究。2020 年 4 月 17 日，浙江省在一次动员大会上，将沪杭超级磁悬浮项目作为建设交通强省的重要抓手，提出建设目标。该项目预计总投资 1000 亿元，速度为 600 公里/小时。虽然早期希望利用高速优势建设连接中国各城市的磁悬浮轨道交通网，但中国的高速网络建设让位给了高速铁路技术，同时也得益于上海磁悬浮列车积累的经验。磁悬浮技术应用从高速列车扩展到中低速列车，现已成为城市轨道交通的重要组成部分。

定量分析

根据收集的上海磁悬浮交通发展有限公司官网数据和 2005 年至 2019 年上海磁悬浮客运量数据，确定了电车的三个发展阶段：诞生、成长和成熟。拟合数据的三参数函数为：

$S(t)=S_{max}/[1+exp(-b(t-t_{i}))]$

其中

• $S(t)$ 是状态度量（例如，旅客公里数）
• $t$ 是时间（通常以年为单位）
• $t_{i}$ 是拐点时间（达到$1/2S_{max}$ 的年份）

• $S_{max}$ 是饱和状态水平，（选择数据中记录的磁悬浮列车系统最大长度）。
• $b$ 是一个系数

由于可用于数据的时间有限，需要使用普通最小二乘回归估计$S_{max}$ 和 b。系数使用以下公式估计

$Y=bX+c$

其中

$Y=\ln(Passenger/(K-Passenger))$

$X=Year$

上海磁悬浮列车

上海磁悬浮列车模型结果

变量	描述	值
$S_{\max }$	饱和状态水平	13000
$b$	系数	0.12123
$r^{2}$	R 平方	0.91066
$t_{i}$	拐点时间	2018.256

预测是合适的。从 2005 年到 2019 年，它经历了一个明显的增长阶段和一个成熟的生存周期阶段。然而，由于研究时间段过短，没有明显的增长和下降迹象。从 2005 年到 2006 年，上海磁悬浮列车在运营的第一年客流量大幅下降，然后稳步增长。上海的增长阶段是从 2005 年到 2019 年。2018 年后，它将进入成熟期。下降阶段持续时间长于测量的时间范围，并且图表中没有明显的下降迹象。虽然上海磁悬浮列车的下降阶段没有在定量分析中显示出来，但作为原始高速铁路网的替代方案，它现已降级为城市轨道交通的一部分，后续的磁悬浮列车建设计划也被一一取消。这意味着磁悬浮列车作为中国的一种交通方式一定会越来越不流行。