腾讯科技讯 9月初，中科院院士、著名电气工程学家严陆光院士近日做客腾讯科技《院士访谈》栏目，就磁悬浮科学、产业发展与网友交流。

严陆光院士认为，在推动磁悬浮的实际应用上，中国目前走在世界的前面，磁悬浮技术也比较符合中国的国情。

但他也指出了目前存在的问题，第一是总的研发力度不够，因为中国自身是引进技术多，要想真正变成自己好的产业必须加强研发。二是要呼吁国家快点批准沪杭线，让它投入工程建设，这样才能带动整个产业与技术的发展。三是既然磁悬浮已经到这种程度了，无论是城市轨道交通，还是高速列车，都应该进到国家的规划当中去，国家应该有主管部门作为一种重要的管理方式。

以下是严陆光院士访谈实录：

郭桐兴：各位观众大家下午好，欢迎大家来到《院士访谈》，今天我们非常荣幸的请到了中国科学院院士、第三世界科学院院士、乌克兰科学院外籍院士、国际欧亚科学院院士、中国电工技术协会副理事长、中国可再生能源学会荣誉理事长、宁波大学名誉校长、中国科学院电工研究所原所长、学术委员会主任，我国著名的电气工程学家严陆光院士。严老师您好。

严陆光：您好。

郭桐兴：欢迎您。我们前几天在北京国际展览中心举办了“2009年中国北京国际城市交通地铁轨道交通暨市政设施展览会”，在这个会上国产磁悬浮列车在京亮相，北京首条市内的磁悬浮线路预定在2015年前建成，并投入使用。2002年我国在上海建成了世界第一条高速磁悬浮商业运营线上海浦东线，也就是浦东龙阳路站到浦东国际机场，这条线有30公里之长，听说运营的时速已经达到了430公里。我想磁悬浮这样一个话题曾经一度引起大家的普遍关注，今天我们请严老师来就想请您就磁悬浮这样一个话题给我们做一个介绍。首先想请您介绍一下什么是磁悬浮？

严陆光：好，很谢谢您。我很简单跟大家说一说，人类的交通包括客运与货运，客运交通有各种各样的方式，但是一直有一条红条，就是努力提高它的速度。运人的速度提高，旅行的时间就越节约。所有的交通工具在它的发展过程中都在努力提高速度。到目前为止运人的交通工具有汽车、有轮船、有火车、有飞机，这些东西在发展过程中速度都在提高。

磁悬浮特别接近于火车，所以我从这儿讲起。火车大概是1820年时候开始运营，当时的运行速度只有每小时20几公里，后来在不断的提高速度，上世纪初到了100公里左右，60年代达到200公里，到最近90年代达到了350公里。不断的提高速度，提高速度才有生命力。所以火车现在是一个很重要的客运工具，在中国和在世界说都是这样的情况。

火车下面有轮子，轮子下面有轨道，所以我们把火车叫做轮轨交通。轮子和轨道一起，第一起支撑的作用，车上有几十吨东西，所受重力要通过轮轨传到地面上。第二个作用就是通过轮轨牵引往前跑。道理是这样的，两边有轮子中间一个轴，在轴上用力拉着让轮子在轨道上滚动起来往前走，科学上叫做黏着驱动系统，就是靠摩擦力。这个系统靠黏着的办法把力拉在轴上，让轮子滚起来往前走。

这个系统有一个问题，就是拉的力不能太大，必须小于摩擦力，这样轮子靠摩擦才滚起来，如果力大于摩擦力，轮子在轨道上滑动。这是一个根本性的原则问题。速度越快阻力就越大，需要的牵引力也就越大，但牵引力也不能大过摩擦力，大过摩擦力就不动了，开始滑了。说明这个办法有一个速度的极限，速度不能太高。在发展过程里，随着轮轨铁路速度不断的提高，想了各种办法，怎么改进材料，怎么增大摩擦力。

这中间在不断做各种各样的工作。我当学生的时候，50年代在清华念书的时候，物理学的老师跟我们说这种系统速度有极限，当时认为这个极限是200公里/小时。因为当时的试验结果是超过200公里/小时就滑动了，然后就改进各种材料把摩擦增加，甚至在雨天的时候还要撒点细沙子增加摩擦力。这个系统有一个问题，后来经过很多努力还再继续升，现在升到350公里/小时。

郭桐兴：轮轨运行速度最快的能够达到350公里/小时？

严陆光：试验的时候可以更高一点，但载人跑的时候是350公里/小时。就在想既然这个系统发展的这么好，但总有个速度极限，以后还可以提高到370、380，但它终究有个极限。有什么办法可不受这个极限限制，根本上是要去掉轮轨。

郭桐兴：就是不让它接触，不让它摩擦？

严陆光：不靠摩擦力。这个办法是什么呢？电工学这些年有了很多的发展，首先可以用磁场，和电磁场的相互作用可以产生浮力，可以浮起来，结果就可以不要轮子了。

郭桐兴：浮起来的原理是不是也是“异性相斥，同性相吸”？

严陆光：这是一种可能性，我们叫电磁吸引力。也有第二种办法，磁场一运动以后，下面放一个导电板，在其中感应电流，磁场与涡流的作用也可以产生电动力，可以把它浮起来。一是电磁吸引力的办法，一个是电动力的办法。

郭桐兴：可以去掉轮子，轨道还留着？

严陆光：是的，还有轨道，但不是铁路的钢轨，而是安装电机定子与铁芯的轨道。一去掉轮子之后，怎么让车子跑？电工学发展了直线电机，如同步电机，中间转子上有个磁场，定子上有个旋转磁场，相互作用就让它转了起来。如果磁场放在车上，把定子直接展开以后放在地面上，地面上通电流，就产生了沿着路走的旋转磁场，和车上的磁铁相互作用就可以拉着车子跑。这样不是靠黏着力，而是靠电磁力拉着它跑，不用受黏着的限制，跑的速度可以很高，需要多高，电流加上去就可以了。

郭桐兴：现在可以跑到多少？

严陆光：原则上是可以做到很高的，现在试验的结果是500到600公里。

郭桐兴：这是运营速度？

严陆光：对，日本的超导磁浮做到每小时580公里，但实际上还可以更高。但是在地面上把速度提高到500公里以后，地面的空气阻力就很大，所以现在认为五、六百公里之内经济上比较合算，再高速度就不够经济了。但现在也在继续努力，我们是不是让它在管道里面运行，这个管道处于真空状态。比如10负一次方大气压，和飞机飞行的10公里高度大气压差不多，空气阻力自然就下来了。这样估计可以到800到1000公里。

郭桐兴：但必须有一个封闭的管道，在特殊的环境中才能运行？

严陆光：也就是说，原则上它的速度还可以更高，在地面上运行已经验证可以做的五、六百了，将来在管道中可以达到1000公里。（如图）这是我们一个模型车，下面是轨道，轨道上没有钢轨，下头铺上了磁铁和定子线圈。

郭桐兴：是工字形的轨道？跟高架桥的形式差不多吗？

严陆光：对。这样一来车底下也没有轮子了，只有一些磁铁。这个磁铁通着电，轨道上通着交流电，就靠着磁铁和铁的相互作用把它浮起来，靠三相电磁场拉着跑。所以表面看它仍然像一个火车，但是它没有轮轨，变成有一个电磁铁，有一个轨道，轨道上面有铁芯和定子磁圈。表面上看它还像火车，但没有轮轨了，这样和地面上就没有什么接触了，所以它就像在地面上飞行的飞机，但和飞机不同，它不要带燃料、不用带油。地面上供电，就会产生动力就可以跑了。所以它是地面上飞行的，不带燃料的飞机。它的速度在地面上现在只能到五、六百公里，不是不能上去，是可以的，但消耗功率太大，成本也会加大。与此同时，你想车是在地面上飞行的不带燃料的飞机，所以它和地面上没有什么接触，供电是供给地上的线圈，所以供电系统要好。另外所有的接触控制都在地面上，不在车上由驾驶员来控制。

郭桐兴：车走到哪儿，供电系统就在那儿？不是全线，车体到哪部分，哪部分才供电吗？

严陆光：车有几百米长，有二、三公里供电就可以了。这样车上各种各样信号都传到地面的控制站，控制站来控制电源、控制开关。所以它需要一个无线的信号传输系统，同时在地面上又需要很好的计算机控制系统，人控制是来不及的。所以这个技术发展，从电工角度来看是四个部分，一个是磁悬浮，一个是直限驱动，一个是大功率变频电源，一个是无线信号传输和计算机控制系统。这四个技术所使用的都是20世纪下半叶的新技术，上半叶这些东西谁都不会，所以磁浮技术是电工20世纪下半叶多项新技术的发展与集成的结果。

郭桐兴：严老师您能不能给我们介绍一下磁悬浮技术发展的历史？

严陆光：铁路火车有速度限制，我们可以想办法不要轮轨，没有轮子的车发展起来有可能解决这个问题，这个思想很快就清楚了。电工界磁悬浮大概在上个世纪二、三十年代就有建议，可以搞磁悬浮列车，真正的车的研制开始在六十年代。因为车做一个小的模型是科学研究，但不能坐人，要想坐人就必须有技术的发展。大概从六十年代开始，整个过程还是一步一步的。一开始主要是做基础性的研究，把原理做好，选择各种各样的办法，第二是要做工程试验，也就是交通工具，做到一比一，而且还要选择好做成车以后必须经过长期的考验，比如跑个几十万公里，载过若干人之后才能作为交通工具，所以必须有一条试验线。到七十年代的末期定下来方案，做工程试验，九十年代才真正的成熟，经过考验之后日本和德国几个国家计划做成了系统，才真正的可以用。

到现在为止方案有很多，因为磁铁可以用电磁铁、可以用超导磁铁、可以用永久磁铁，电机可以是同步电机，也可以是异步电机。但是到九十年代经过将近三、四十年大家的努力，三个系统已成功可用了。一个是德国用常导的电磁铁，同步直线电机做成的系统（常导电磁悬浮），跑到了500公里。第二个是日本的系统，是用超导磁场，用电动式的磁浮，跑到580公里。第三个是从日本发展的，后来中国和韩国也做了，就是中低速的，市内交通用，100多公里。用的也是电磁铁，但是用异步电机的办法，成本比较低。

这三个系统都经过长期的研究，定了方案，经过长期的工程试验，长期的载人试验，成功了以后，到九十年代后期建立的这三个系统已经可以实际的投入运营了。九十年代后期到目前为止有两个系统已经建成了运营线，一个是德国系统高速磁浮，在上海。一个是日本中低速磁悬浮，在名古屋也建了一个9公里的地铁线，也运行了。从九十年代以后技术还在继续改进发展，但是已经开始作为交通工具使用了。分几个阶段，基础研究、工程试验、试验线、示范运营线、投入运行。

郭桐兴：您能不能给我们介绍一下现在磁悬浮技术在世界或者在我们国家实际应用的现状？

严陆光：磁悬浮技术开始只是做研究，有了车以后，就要积极开拓交通应用。实际上交通系统有各种各样的应用，主要是决定于磁浮有什么优点，磁悬浮列车做成以后大家感觉到的优点有三个。第一，它可以达到很高的速度，因为轮轨铁路受限制，它可以大大超过轮轨的速度，已经做到了500到600公里，这在地面交通中是最快的。

郭桐兴：也就是说它跟轮轨比较而言占有优势的？

严陆光：而且它的速度在地面的交通工具中是能达到的最高的速度，而且以后的速度可能还会继续发展。

郭桐兴：就像您刚才说的，用一个特殊的管道？

严陆光：对，可以达到800到1000公里。第二，没有轮子和轨道之后，和轮轨连接在一块的一系列缺点就没有了。轮轨的缺点是这样的，一个是它总是摩擦的，所以损耗大。二是材料本身也在磨损，材料消耗的寿命比较短。三是噪音。这些都是由于轮子和轨道相互摩擦产生的。

郭桐兴：如果是磁悬浮旁边的居民区，绝对不会像火车噪音这么大吗？

严陆光：噪音有两种，一种是空气阻力形成的噪音，一个是轮轨形成的噪音。空气阻力的噪音还是有的，就像飞机飞也有噪音，但轮轨摩擦的噪音没有了，所以噪音就小很多。在低速的时候优越性更大，特别对市内交通，城里面人很多，对噪音很敏感，磁浮列车跑到150公里的噪音跟轮轨铁路的60到70公里时差不多。

郭桐兴：就是和轮轨技术比较而言，在同等速度的情况下，磁悬浮的噪音比轮轨要低？

严陆光：除了高速之外还可以用于市内交通，因为噪音低，更受欢迎，而且可以比现在受市内噪音限制的轮轨列车跑得更快。第三个优越性是轮轨的牵引力是不能太大的，太大就会受到摩擦力的影响，这样轮轨铁路的加速度不能太快。磁悬浮列车没有轮轨了，加速度和减速度都可以比轮轨铁路高得多。这对城市交通也很重要，比如说市内交通，2公里一个站，车总要启动起来，跑一段再停下来，最后它能够运行的最高速度就决定于你的启动和停车。市内交通在相同的站间距离上由于启动快、停车快就可以跑到更高的速度。

郭桐兴：这明显在市内交通就占有优势了。

严陆光：所以这三个优点，一个是地面上最高的速度，第二是损耗少噪音低，第三是加、减速度快。这说明它就有了优势应用范围，一个是长距离的干线。比它更高速的就是飞机，和飞机对比人们更愿意坐地面的交通工具。日本有个统计，跑到350公里/小时的时候，旅行距离大概在600到700公里，在600到700公里以下的时候大部分人还是愿意坐火车，等到1000公里以上的时候，大部分还是愿意坐飞机，不仅节约时间，也更方便。假如说跑到500公里，估计到1500公里左右距离或者更长一点，大家还是愿意坐磁悬浮列车。所以在长距离重大干线上磁悬浮列车有很好的优越性，它可以更好的和飞机分流客源。

第二个就是城市轨道交通，利用它的低噪音的优点，加速、减速的优点，在城市里可以达到比现在还高的平均速度和更低一点的噪音。更受欢迎。

郭桐兴：等于提高了我们实际交通的效率？

严陆光：前面主要是研制，现在高速的、长距离的重大干线和城市轨道交通在国际上的先进国家发展的比较快，他们已经建成通行了。实际上在过去的发展里头铁路处于劣势，因为铁路当时就跑一、二百公里。所以在西方像美国，基本上没有多少人坐铁路，近距离可以坐汽车，因为汽车可以跑到一百多公里，远距离就坐飞机了。这么一来铁路曾经成为一个运输工具比较衰败的地步，所以强烈的想提高铁路的速度，这样才能保证住客流。

磁浮出现以后，我们感觉到在中国发展这种技术就非常重要了，比较符合中国的国情。一是中国国家那么大，人口也众多，大城市间距离超过1000公里的太多了，北京到上海1300公里，到广州2000多公里。中国的情况大幅度去发展航空更麻烦，石油在不断的涨价，所以中国很需要。城市轨道交通发展也才刚刚开始。

另外中国这个国家正在起步、正在发展，正需要开始建设，我们是不是选择好的东西。基于这种情况我们觉得中国特别的需要，无论是长距离的重大干线，还是城市轨道交通，都应该用这种方式来发展、来前进。

虽然这些技术的发展德国和日本等国家投入了很大的力量，但真正用的时候，我们感觉到中国是最需要的。到真正要把交通系统搞起来，我们国家反而应处于领先地位了。

大概从九十年代开始，当时我们研究中国的交通工具，我们就说中国的飞机是需要发展的，汽车是要发展的，铁路也要发展，但同时还有个新东西我们也要积极发展，那就是磁悬浮。这方面得到了中央领导共识，怎么发展起来？中国就不能自己从头开始，而要站在世界技术的肩膀上来发展，所以我们决定引进成熟的技术，来把交通搞起来，用交通的发展继续带动整个技术和产业的发展。因为中国这个地方需求最明显，这样从九十年代后期就开始发展了，真正的应用反而是从中国开始的。2000年决定采取引进磁悬浮技术，把它先用起来，利用交通的发展推动技术的改进，推动产业的发展，最后在中国占到它应有的位置。

这些年进展还是很好的，比如说2000年中央就决定引进技术，最后和德国谈判，德国当时也处于很有意思的情况。德国一直想在国内建一条线，德国政府也很支持，九十年代初期整个东西德国合并了，认为东西合并之后，柏林是政治中心，汉堡是经济中心，这两个城市客流量壮大，就决定建柏林－汉堡的高速磁浮运营线。他们做了长期的技术准备，搞了几年把技术都准备好了，准备建了，然而发现客流没有预想的那样上升。因为原来有铁路，再建铁路是分散原有的客流，客流量就不饱满了。交通发展有一个很显著的特点，交通发展决定于你的客流量，就像开旅馆、开饭店一样，你搞五星级、四星级，最后是你有客流你就赚钱，没有客流就要赔本。

郭桐兴：就是说需求决定着你的生命力。

严陆光：这么一来他们就没敢建，准备好了技术没敢建，我们就去说你们是不是合作跟我们在中国建，所以他们很积极，很快就谈成了，还不到一年。德国就在中国建第一条示范的运营线，这条线就选择在了上海，上海的领导都非常积极的支持。这条线和德国合作，引进德国技术，很快两年，到2002年底就建成了。2001年9月设备才到中国，来了以后也就一、两个月的时间，很快就跑起来了，马上就跑到430公里，到了设计值。说明整个技术已经成熟到可以用了。从2002年底开始试运行，最近看统计数字，到2008年8月份，差不多五年半，这条线一共运行了540多万公里，跑了15万趟，大概有1700万人次乘坐。整个的整点运营是99.5%，也就说明整个技术是完全成熟的，是可以用的。

郭桐兴：实践是检验真理的唯一标准。

严陆光：实践证明是安全可靠可以用的。第二个大的问题，在中国第一条实现了示范运营，这6、5年里上千万人跑了500多万公里，说明这个技术是可以推广应用的，已经很成熟了。另外就是造价，上海线平均起来一公里是3个亿。

郭桐兴：磁悬浮跟轮轨的高铁比较一下，有的说费用高好几倍，实际是什么情况呢？

严陆光：上海线当时是3亿元一公里，中国当时是没有高速铁路的，轮轨开始做200公里的轮轨线，中国一般的铁路是每公里3、4千万块钱。200公里的铁路大概需要1亿，就说磁浮成本太高，实际上看不是这么回事。因为铁路的造价和速度有很大关系，速度一快钢轨要好、材料要好，各方面都要好，价格上涨的快。速度一高建设费就加大，但国际上像台湾、韩国近期新建的，投资大概都在3、4亿元一公里。我们算算和国际上高速轮轨铁路的价格是差不多的，按人民币算的话还更便宜。

郭桐兴：就是说从性价比来讲，磁悬浮跟轮轨高速铁路比还有一定的优势？

严陆光：不敢讲优势，起码是相差的不多。后来我们继续做工作，比如说现在我们做了京沪高速铁路，预算起来大概一公里要2个亿可以跑到350公里。这是预算，核算还会高一点。我们做的上海延伸到杭州200公里的磁浮线，很多设备都是国家自己造的，算来算去上海到杭州的造价也差不多2亿多。当然这都是预算，到目前还没有大规模的实践。现在高速铁路已经有了，听说北京和天津的城际线也到2个亿一公里了。铁路是钢轨，磁悬浮在上面铺的是线圈，大概会贵一些，磁悬浮就算比它贵，也就贵个10－20%。假如铁路要到500公里，那费用就不得了。说明它的技术是成熟的，价钱也是可以比较的，所以磁悬浮应该是未来轨道交通发展的一个重要方面。

问题是这样，350公里的高速铁路技术上比较成熟，产业也有了，中国最近还在积极的发展。磁悬浮不管怎么说还是中国第一个用上了，根据实践的经验发展，技术还会继续的改进。

另外中国相关产业还没有起来，产业起来又是个很有意思的事儿。我们在搞30公里上海线的时候，那是德国人负责的，很多装备中国人都可以自己做，铁芯电缆线、线圈我们都可以做，就提出来有些项目是不是用自己的产业做。当时德国人不是特别的赞成，和我们讲，这个线是他们总负责的，出了问题他们是要负责的，所以他们有权利决定由谁干。我们也不太高兴，也动员国内的厂家干，发现了另外一个问题，上海线只有30公里长，这些厂家愿意干，他说要把工厂改造成生产线圈等等，就需要改造费，但上海线30公里之后怎么办？我的厂子是不是就停留在那了。这就提出了一个大问题，要有工程来带动产业的发展是很重要的。以后要发展主要是自己要有产业，有工程项目。

郭桐兴：所以说我们的磁悬浮必须形成一定的规模，这才可能形成产业化。

严陆光：搞很大的规模也很难，所以就考虑把这条线延到杭州去。

郭桐兴：现在沪杭的磁悬浮线路怎么样了？

严陆光：我们在中国发展磁悬浮，前几年一直在讨论京沪用什么线。

郭桐兴：原来一度传说京沪线有可能用磁悬浮。

严陆光：两个方案，磁悬浮和轮轨在比较，我们是积极动员国家用磁悬浮，应该建一条比较短的磁悬浮线和比较短的轮轨线，然后进行比较，另外也要把产业发展起来。当时我们就建议把上海延伸到杭州去，达到200公里。一是技术可以继续发展，运营也可以继续发展，另外产业也能发展起来。2005年、2006年我们就做了个方案，也得到了国家的同意，到现在为止工程的立项到现在还没有批下来，所以我很着急。很大的问题是中国没有个主管部门来支持这个事，铁道部主持搞高速轮轨，北京－天津高速线，很快就搞起来了，科技部“863”计划在支持研发，但整个作为生产建设的部分国家没有部门认真管，应该尽快落实下来往前走。同时我们也推进城市轨道交通，北京控股磁悬浮技术发展有限公司与国防科技大学长期坚持要把这个事做好。最近上海也做了中低磁悬浮，北京已决定建一条线，所以磁悬浮在中国无论是高速的还是中、低速的都在积极发展，应该会成为中国未来交通的重要组成部分。

郭桐兴：主流？

严陆光：不敢说主流，因为各种交通都有应用的范围，希望它能发挥应有的重要作用。

郭桐兴：最后请简单的谈一谈您对磁悬浮未来发展趋势有什么看法和想法？

严陆光：第一现在在推动磁悬浮的实际应用上中国走在前面，因为中国有这样的需求，当然也是比较重视。

郭桐兴：而且这个技术也比较符合中国的国情。

严陆光：第二，现在也有几个大的问题，我们要继续努力推动前进。一是需要大大的加强研发力度，因为中国自身是引进技术多，要想真正变成自己好的产业必须加强研发，总的研发力度不够。

郭桐兴：拥有自己的知识产权？

严陆光：对，还要提高生产能力为什么现在高速轮轨可以很快的上，因为铁道部把原来的技术力量都大量的发动起来了，我们只有几个科技发展计划来支持，没有国家的大力支持，实际上应该有更多的支持。

二是一定要呼吁国家快点批准沪杭线，让它投入工程建设，这样才能带动整个产业与技术的发展。三是既然磁悬浮已经到这种程度了，无论是城市轨道交通，还是高速列车，都应该进到国家的规划当中去，国家应该有主管部门作为一种重要的管理方式，在优越性好的地方规划着走。但像轮轨铁路那样到处的建是不可能的，因为技术还没有那么成熟，但应该有它的一席之地。整个国家的交通发展应该作为一个项目把它规划起来，有部门管，但整个中国交通是个大的问题，是分散的，公路是交通部管，铁路是铁道部管，民航是民航局管，各自都在发展自己。在全国应该有一个统一的交通部，日本叫做运输省，这样把各种各样的方法都统一起来，把各种各样的技术用在自己合适的地方去。

郭桐兴：把它真正的落实。

严陆光：特别是在“十二五”期间就应该有很好的规划，沪杭线建设起来以后，后面怎么办，也要有所规划。

郭桐兴：感谢您就磁悬浮这个话题做的精彩的介绍，同时也感谢大家收看《院士访谈》，下一期《院士访谈》再见。谢谢。

严陆光：谢谢您。