磁悬浮--是中国城际交通好的选择吗？
磁悬浮--是中国城际交通好的选择吗？
文佳筠
摘要：
上海最著名的交通项目是30公里的浦东磁悬浮机场线。由于其长距离保持快速度的能力，磁悬浮最初被设想为一种城际交通运输系统，但其第一条商业运营线路是上海的城内交通运输系统。概览磁悬浮的技术发展历史，就可解释为什么它的角色发生了变化。当最初构想磁悬浮系统时，没有其他任何陆基交通系统可以达到200公里时速--传统铁路太慢了。但是随着高速轮轨在日本和欧洲的成功，一个新的竞争对手出现了。高速轮轨可以稳定以200公里的时速行驶，能够达到300公里以上的时。不像磁悬浮，高速轮轨与现有铁路轨道有兼容性，可用可以接受的费用改造升级老线或者在高速线没有建成前用较低的速度运行。与磁悬浮相比，它的能量消耗较低，并且它还是经过验证的技术，有很好的安全运营记录和众所周知的维护费用。轮轨的线路更容易建造，磁悬浮与其相比，造价要高出25%到100%。磁悬浮唯一超过高速轮轨的一大优点就是其更高的加速度，这在需要频繁停靠站点的线路如城际交通中很有用。所以我们可以有理由预测磁悬浮行业集团会更进一步努力将他们的技术向大城市推销。在上海之前，将磁悬浮当作城市内交通系统的努力是一个漫长又充满争议的历史。在德国和日本，很多计划的工程项目后来被撤销，这是因为它们承诺的优点（更高的速度、舒适度与安全性，更低的运行费用和环境影响）没有禁受住更进一步的调查和检验。我们会分析是否类似的争论适用于中国市场环境。
新的上海线提供了一个独一无二的好机会来评估磁悬浮技术，检验它是否达到了所
承诺的要求。一个完整的检验评估不能仅仅靠运载过多少乘客来达到：建设费用、
维护费用、能源消耗、市场分析，等等。如果检验结果显示上海线是成功的，中国
当然会利用其成功在磁悬浮的未来发展当中担当领导地位。然而，我们不能够忘记，在磁悬浮的发展当中夹杂着太多的风险。为了尽可能的降低风险，中国在对上海线做出一个完整的评估之前，不应当再建设其他的磁悬浮线路。
简介
磁悬浮的主要竞争者是高速轮轨。有关哪个系统更为优越的争论已经进行了很多年。悬浮在竞争中的前景相当不乐观。1997年，著名杂志《科学美国人》(Scientific American) 刊登了一篇题为《磁悬浮──向消亡飞驰》一文①，文中的结论是：磁悬浮列车将早晚成为只能够旅游观光列车，一个没有过去也没有未来的技术的典型。当德国政府于2000年废弃了柏林到汉堡的磁悬浮计划，许多人认为它为磁悬浮技术的失败画上了句号。然而，2001年，一切都发生了变化。上海政府决定从德国 Transrapid 集团购买建设一条30公里的磁悬浮线，争论重新又浮出了水面。
磁悬浮的反对者们编辑了磁悬浮与高速轮轨比较的种种缺点，给人印象深刻：
1 兼容性
现有的铁路线路可以较小的改造费用升级，以达到更快的速度（200公里时速以上）。这些升级改造与新建设的线路可以一步步完成。相对而言，磁悬浮是一个全新的系统，唯一能够使磁悬浮和现有铁路结合的办法就是让乘客换车。
2 建设费用
独立的审核机构计算得出，磁悬浮的建设费用最少比高速轮轨昂贵25%到2倍。
3 能源消耗
在相同距离和相同速度下，磁悬浮比高速轮轨消耗更多能源。
由于这些和其他一些原因，在磁悬浮诞生的德国，至今没有任何商业运营线路。然而，磁悬浮的鼓吹者仍然坚持对这项新技术优点的褒奖。下面内容摘抄自 Transrapid集团官方网站：④
1 速度 磁悬浮是陆地上最快的交通工具
2 环境适应性 磁悬浮是一种经过对其环境适应能力考量后经过优化设计的
交通工具。
3 安全性 磁悬浮上面的乘客比其他交通工具运输乘客更安全。
4 经济性 运营费用仅为铁路的一半。投资的费用要和现代化的
高速铁路相当。
5 舒适性 在磁悬浮列车上的旅行格外舒适。
很明显，高速轮轨的支持者和磁悬浮的支持者的陈述互相矛盾。本文将对这些陈述用苛刻的眼光来检查；哪些是基于事实的统计数据分析得出的，而哪些是夸大的广告。我们还将讨论这些争论如何应用到中国的市场情况，并且上海磁悬浮线将如何影响这些争论。
主要部分
第一 磁悬浮与高速轮轨的比较。
德国和美国公众已经就磁悬浮和高速轮轨的优劣讨论多年。两者的支持者对各自支持的技术优点发表了针锋相对的言论。然而，经过仔细的检查，我们发现磁悬浮支持者几乎都是由那些在该领域有直接利益的人组成（研究人员、建造商，等等），并且他们往往一直重复王婆卖瓜式的广告用语，很少直接反驳对方的观点。在高速轮轨阵营，我们当然能够找到高速轮轨的研究人员和建造商，但也有独立学者，环境保护主义者，等等。这些人和两个技术领域没有直接的利益关系，因此相对比较独立少偏见。在以下内容中，我们将检查磁悬浮与高速轮轨比较中的几个关键问题。
1．建设费用
磁悬浮支持者声称磁悬浮轨道不比高速轮轨铁道昂贵，但高速轮轨支持者声称磁悬浮要比高速轮轨贵好几倍。真相很可能是建设费用就在两者所说的之间，并且往往取决于建造地的不同：昂贵的城市建设费用、便宜的农村土地或者昂贵的隧道，等等。最近美国宾夕法尼亚大学的一项研究结果做出结论（一项对磁悬浮技术与高速轮轨技术的比较，Vuchi和Cassello作⑤）磁悬浮的建设费用（1200-5500万美元每公里）是高速轮轨（600-2500万美元每公里）的两倍。例如上海线，每公里总造价6170万美元每公里，其中的一半（大约3000万）用来建设线路。与此同时，秦皇岛到沈阳的高速轮轨新线每公里造价440万美元每公里。即使中国能够通过大规模量产并且让更多的制造过程在中国进行，因此降低30%-40%的成本，磁悬浮的建设费用也还是远远贵于高速轮轨。
2．能源消耗
磁悬浮的赞成者和反对者在磁悬浮和高速轮轨能源消耗上也无法达成一致。磁悬浮和高速轮轨在他们如何消耗能源上有一点小小的不同：磁悬浮悬浮在轨道上需要能量，该能量可能大于高速轮轨克服轨道摩擦阻力的能量。但是在高速情况下，大部分能量用于克服空气阻力。因此大体上讲，两种交通形式消耗的能量大致相同，与此同时，几个研究报告说高速轮轨在这方面拥有优势。由德国Bund für Umwelt- und Naturschutz Deutschland (BUND)出资资助的一项研究⑥计算了在1992年的技术条件下，实际环境下的能量消耗情况：同样的300公里时速的运行速度下，磁悬浮（260瓦特/小时/人/公里）比德国高速轮轨ICE（167瓦特/小时/人/公里）消耗更多能量。同一研究的作者同时指出了所谓磁悬浮更节能观点中的问题与缺陷。
3．兼容性和联网能力
对高速轮轨而言，现有的线路可以用较小的费用改进升级，允许车辆跑得更快（200公里以上时速）。这些升级，和建设新的高速线可以分步骤完成。没有完成的部分区段，因为建设或者因为自然灾害事故等其他原因关闭的部分区段，高速车辆可以在老线上以较慢的速度行驶。与此相对，磁悬浮是一个全新的系统，唯一能够让磁悬浮能够和现有铁路旅行相结合的方法就是让乘客换车。磁悬浮道岔比高速轮轨道岔建设起来要更加复杂和昂贵。所以高速轮轨非常适合内部连接网络，而磁悬浮适合点对点的往返运输服务。无论是城际交通还是城内交通，这都是一个缺点--因为一个好的交通系统是多条线路能够共享轨道的网络系统，而不是多条简单的往返线路的迭加。
4．速度和加速度
磁悬浮支持者声称磁悬浮能够达到更高的速度和更高的加速度，因此节约旅客的时间。在实验中磁悬浮可以比高速轮轨加速得更快，但在更实际的需要中，这不是很重要的优点：水平地面上，两套系统的加速度并不受到技术的限制而是受到乘客舒适度的限制。速度的比较也是带有误导性的：磁悬浮最大实验速度被用来和高速轮轨的实际运行速度进行比较。其实，高速轮轨和磁悬浮有着不相上下的最大实验速度：日本磁悬浮实验线551公里/小时，法国高速轮轨TGV515公里/小时，德国磁悬浮450公里/小时。基于所有交通系统的实验，运营速度通常是最大实验速度的50%到80%。这就有理由推导出实际运营的磁悬浮没有相对高速轮轨很大的速度优势。时间节约的效果不是很明显。
5．安全性
磁悬浮支持者声称磁悬浮格外的安全因为它不可能出轨。然而，他们忘记提到如果任何坚硬物体附着在轨道上，和高速车辆相撞可能会导致巨大的破坏力，甚至能够破坏车辆。相比而言，高速轮轨在欧洲和日本有着尽人皆知的数百万公里安全运营的纪录。
第二 中国市场情况的特点
基于以上所列的事实和原因，磁悬浮工程在德国和美国已经遭到沉重的批评。
现在我们来看看这些争论如何适用于中国交通运输市场的条件。
1．中国现存铁路网络
中国现在有大约7万公里铁路，17000公里已经电气化。每年铁路网络给乘客提供的运输服务量为2.6*1011人*公里。很明显现有的铁路服务已经在中国人的出行方式中占重要地位。建设新的高速铁路线时，它们能被整合到现有的铁路网络中去，并且能够和老线路的电气化、改造升级结合起来。高速轮轨可兼容的优点因此优势巨大。磁悬浮完全不能提供这些巨大的好处。
2．中国乘客的价格承受能力
在德国日本，一些计划好的磁悬浮线路的已经被取消或搁置，其高昂的票价正是取消和延期的一个大原因。德国和日本都是人口密集，人均GDP高的国家，如果他们都对磁悬浮的价格承受提出问题，那么一个像中国一样的发展中国家就更应该去关心这个问题。即使在最发达的东部沿海地区，能否承受昂贵的磁悬浮线路也是一个问题。以北京上海走廊为例子，航空交通运输量是不到铁路的十分之一。这十分清楚的表明对绝大多数乘客来说，价格因素远远比舒适和时间节约要重要得多。
高速地面交通系统的发展应该服务于大部分顾客的第一需要，因而更廉价的高速轮轨更适合中国。对于北京到上海这样长的线路来说，高速线路也不需要一次全部建成，它可以在最超过现有线路承受能力的区段建成，配合老线的升级转换，一步一步地进展，以适应经济的发展。
3．腐败问题
在建设磁悬浮和高速轮轨中，就像其他大型工程里一样，有一些资金会被腐败所吞噬。但是高速轮轨是已经被验证过的技术，那些价格在其他国家和中国早已经熟知。相比之下，磁悬浮是一个相对较少被验证的技术，它的精确开支到现在也不知道,可以给腐败更多的机会，
总结
与现有的高速轮轨相比，现有的磁悬浮技术不能够提供更优秀的服务并且它的很多乐观的承诺不能够经受住认真的推敲。因此高速轮轨对中国城际交通来说是更好的选择。然而，上海磁悬浮给磁悬浮提供了一个独一无二的机会来证明它自己。中国做了一件聪明的决定，购买了短距离的磁悬浮线路来降低这项新技术的风险。作为第一条磁悬浮商业化的运营示范线，它需要一个完整的评估：建设造价，维护费用，能量消耗，价格承受能力，市场分析，等等。如此的评估不能够仅仅通过运载乘客的数目来完成。如果评估结果显示线路是成功的，中国将理所当然的成为未来磁悬浮发展的领导者。然而，我们不能够忘记磁悬浮发展中的巨大投资和巨大风险。为了尽可能的降低风险，中国在对上海磁悬浮线做出一个完整的评估，并且评估证明磁悬浮比高速轮轨优越之前，不应当再建设其他的磁悬浮线路。哪怕上海磁悬浮线证明了其技术上和资金上的巨大成功，磁悬浮线路下一步的发展目标应该是200-300公里的线路，而不是一下子跳跃式的建设一条像京沪那样的 1300公里线路。笔者近日了解到，在最初尝鲜的热潮过后，上海磁悬浮的客运量降到运载能力的20%左右，恐怕是亏空甚大。如果确实如此，计划中的上海-杭州磁悬浮线需要重新被评估。
参考文献
1．G Stix “Maglev--Racing to oblivion”, Scientific American, 1997 October issue “磁悬浮──向消亡飞驰”，科学美国人，1997年10月
2．A R Eastham “High Speed Rail and Maglev: Complementary or Competition?” Proc. 15 Int. Conf. On Magnetically Levitated Systems and Linear Drives, Fuji-Yoshida, Japan, pp348-351, 1998 高速轮轨和磁悬浮：互为补充还是相互竞争？”
3．A R Eastham “A Re-evaluation of Maglev for High-Speed Ground Transport”, Pro. 4 Int. Conf. On Unconventional Electromechanical and Electrical System, St. Petersburg, Russia, pp25-46,1999 对磁悬浮作为高速地面交通方式的重新评估”
4．www.project-transrapid.com Transrapid 官方网站，由Siemens维护，2003，8，27
5．V R Vuchic and J M Casello, “An Evaluation of Maglev Technology and its Comparison with High Speed Rail”. Transportation Quarterly, Vol 52, No. 2, pp33-49, 2002 对磁悬浮技术和高速轮轨技术的评估”
6．www.vr-transport.de/transrapid-energy/title.html: Analysis of the Energy Demand of Passenger Transport in the Corridor Hamburg-Berlin--Comparative Case Study on the Transrapid and ICE Trains. This is an independent study conducted by public transport consultant company VIEREGG-ROESSLER GmbH. 对在柏林汉堡走廊的
乘客运输能量需要分析－ＩＣＥ轮轨与磁悬浮可比较案例分析报告
7．R Hanstein, “Is There Anything Maglevs Can Do Better than Railways?” http://home.t-online.de/home/rsdhanstein/rh_2eng.htm, March 10, 1999
“ 和铁路相比，磁悬浮有任何优势吗？” 1999年3月10日摘自网站
http://home.t-online.de/home/rsdhanstein/rh_2eng.htm.
鸣谢：感谢帮助我收集资料和给了我源源不断精神支持的德国朋友们。尽管我对磁悬浮的看法不利于某些德国公司的商业利益。
附录
京沪线最好的选择是什么？
基于以上所列的所有事实和原因，笔者坚定地认为京沪高速采用高速轮轨是远比磁悬浮优越的选择。有好几种高速轮轨技术可供选择((以笔者所认为的优劣为序)：1．以中国自己的高速轮轨──中华之星为主，不排除与法国TGV、德国ICE、日本新干线的一定程度的技术合作。
2．法国TGV、德国ICE,或者两者的结合。
3．日本新干线。
几个国外高速轮轨技术（德国、法国、日本）在竞争同一个项目。这三者都是成熟的、经过严格检验的技术。TGV和ICE与新干线相比较有一些优势。新干线从一开始建设就是一个相对独立的系统，而TGV和ICE在与现有铁路网络进行整合的方面有更多经验。而且，TGV和ICE与中国自己的高速轮轨技术更相似，更能互相兼容。尽管中国自己的高速轮轨与TGV、ICE、新干线相比较不是那么成熟，我认为有以下理由认为中国高速轮轨是一个更好的选择：
1．费用和速度方面
速度的不断提高，在旅行时间的缩短上的效益就越小。150公里的旅行，时速从50公里提高到100公里能够缩短1.5小时，时速从150公里提高到200公里缩短15分钟，时速250公里到300公里只缩短6分钟。中华之星已经达到时速320公里的试验最大速度和200公里的运营速度，它的建造成本是400 -500万美元/公里。虽然国外类似TGV这样的高速轮轨技术可以达到250公里甚至更高的运营速度，它的建造成本估算在1200美元/公里以上，是国内技术的两倍以上。微小的时间节约和高昂的成本不成比例。
纵观地面高速客运系统的发展，实验时速早已达到400公里/小时以上(日本磁悬浮最高时速552公里/小时，法国TGV最高时速515公里/小时，德国磁悬浮最高时速450公里/小时)。但在日本，欧洲等地已投入运行/正在修建的高速客运线中，绝大多数客运时速在200 到300公里/小时之间。其主要原因，并非技术上的限制，更多的是能
耗，经济效益等方面的考虑。客车空气阻力随速度平方增长，由此带来的高能耗，是现阶段任何高科技都绕不过去的。地面高速客运的速度，并非单纯地越快越好，而是速度，能源，市场等多方面的综合考虑。在今后相当长的一段时间里，由于能源，市场等限制，地面高速客运的速度将大部分在200 到300公里/小时之间。 这在日本，德国，法国等发达国家如此，在作为发展中国家的中国，更是如此。而这一速度段，正是中国高速铁路机车车辆系统可以大有作为的范畴。
2．整体性规划
一条像京沪线那样长的线路不需要一次性建设完成。它可以先在运力最紧张和超过现有线路承受能力的区段建设，结合现有线路的电气化改造和升级，从而逐步适应经济发展的需要，对于这样的整体性规划，国内技术确定无疑的具有对现有技术的熟悉，整体规划的经验等优势。
3． 国有化和劳动力方面
(1)中国的地理状况，人口分布，能源和交通结构以及消费文化，使其有可能在10年内成为世界上高速铁路服务规模最大的市场，若突破开发瓶颈，将来的市场大饼就会是中国的，若突破不了，则不得不持续引进，甚至重复引进不同的系统，造成制式复杂的万国牌现象。
(2)中国的铁路机车车辆技术，工程技术，线路设备技术，与国外先进的技术和管理比较，差距不大，因此自主开发，占领有庞大潜力的本国市场，成本低，效益大，风险小。
(4)铁路机车车辆开发，不仅仅带动所在地区的机车车辆制造业的发展，而且带动相关冶金，电器，电子，纺织，化工等行业，其中不乏技术密集和劳力密集产业，对提升中国基础产业技术水平，提高就业率很有作用。
作为像高速轮轨这样的关键产业和技术，像中国这样大的国家，发展自有的技术而不是依赖国外进口是非常重要的。中国的高速轮轨技术与其它国家相比并不落后很多，只是需要更多的时间和实践去完善和成熟。和TGV/ICE/新干线等国外成熟技术相比，无可否认，中国现有技术(中华之星)还有不足和差距。但这并不成为拒绝使用的借口，不用怎么知道不好，不用怎么才会变好。好东西不是天上掉下来的，而是在不断的使用和改进中造出来的。汽车是这样，高速铁道也是。这不仅仅是铁道和几列十几列火车，这是一个新兴的工业，可以推动中国技术和制造管理的进步，推动就业。单纯引进国外技术，一块钱顶多当一块钱用；使用自己技术，就是一种投资，一块钱可能当5块钱用，或可以在其他地方省钱(如失业救济，如重复再次引进等)。
综上所述，笔者强烈认为：中国自己的高速轮轨技术是京沪线最好的选择。
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