超級鐵路(Hyperloop):只要我跑的夠快聲音就追不上我

隨著高尖端科技在鐵路上的廣泛應用,軌道交通的速度不斷得到提升,我國高鐵早在2008 年就已經達到了350km/h的時速。然而,

列車在高速運行時需要克服與軌道間的摩擦力和巨大的空氣阻力,高鐵已經是大氣環境中火車發展的最高境界。而後興起的磁懸浮列車則有效解決了列車與軌道間的摩擦問題,運行速度可以達到400-500km/h,但依舊無法避免空氣阻力的作用。

超級鐵路(Hyperloop):只要我跑的夠快聲音就追不上我

為此,人們希望製造一種“魚與熊掌可以兼得”的軌道交通工具,真空管道磁懸浮列車和超級鐵路的概念相繼應運而生。二者希望利用真空隧道(或低真空環境)和超聲速外形減小空氣阻力,通過磁懸浮減小摩擦阻力,實現極速運行,具有超高速、低能耗、汙染小等特點,預計運行速度可以達到600-1000km/h甚至更高。近年來,隨著相關技術的發展與成熟,有關超級鐵路的研究也在穩步推進。

我國開展超級高鐵領域研究的時間較早,早在2004年12月,中科院與工程院就組織召開了以“真空管道高速交通”為主題的研討會,提出開放大氣中的任何地面交通工具,其商業運營速度都不宜超過400km/h,否則能耗和噪音會急劇增大。而真空管道交通則有望在地面上創造出600-1000km/h的超高車速。

此後,我國先後研發出真空管道磁浮車實驗系統、高溫超導磁懸浮(HTS)測試環線、真空管道運輸(ETT)系統以及真空管道超高速磁懸浮列車原型測試平臺等等。2017年,中國航天科工公司在武漢宣佈,已啟動時速 1000 公里“高速飛行列車”的研發項目,後續還將研製最大運行速度2000公里和4000公里的超級高速列車,受到了國內外學者的廣泛關注。

超級鐵路(Hyperloop):只要我跑的夠快聲音就追不上我

國外方面,機械工程師達里爾·奧斯特在上世紀 90 年代最早提出了“真空管道運輸”的想法,並於1997年獲得了這項技術的專利。2013年,美國電動汽車公司Tesla CEO伊隆·馬斯克對這一概念進行了豐富,在《Hyperloop Alpha》中正式提出了“超級高鐵”的計劃,他認為超級高鐵可以在1200公里的超高時速下遠距離運送乘客。馬斯克提出,超級高鐵的管道並非完全真空,而是保留一定量的空氣,這些空氣在列車行駛過程中被壓縮,壓縮後的空氣能夠幫助列車懸浮,使得超級高鐵的速度比子彈頭列車快1倍,也可以達到兩倍于飛機的速度。

2018 年2月19日,埃隆·馬斯克獲得了華盛頓政府的批准,可以在紐約和華盛頓特區之間挖掘一個地下隧道,建立一條連接紐約和華盛頓(約363公里)的超級高鐵,將穿越這兩座城市之間的時間縮短到29分鐘。2018年4月,馬斯克宣佈將進行“超級高鐵乘客艙”測試,目標運行速度為音速的一半,並在1.2公里內完成剎車。

自馬斯克提出“超級高鐵”概念後,這一全新的交通模式也吸引了國內外科研人員的興趣。超級高鐵採用“磁懸浮+低真空”模式,這不僅又一次帶來了地面旅行的速度革命,而且將把磁懸浮技術帶到正確的發展方向上來。2016年,美國超級高鐵1號公司的超級高鐵推進系統在拉斯維加斯北邊的內華達沙漠首次戶外測試成功,

3米長的實驗“滑車”在鋪設好的軌道上運行了2秒鐘,最終達到 640km/h 的時速,撞擊到 91 米外的沙堆減速停車。按照該公司的最終設想,超級高鐵將在密閉真空管道或低壓管道中行駛,時速最高可達760 英里(約合 1230 公里/小時)。

中國航天科工集團公司計劃對超級高鐵的實現執行三步走策略:第一步,通過1000km/h的運輸能力建設區域性城際飛行列車交通網;第二步,通過2000km/h的運輸能力建設國家超級城市群飛行列車交通網;第三步,通過4000km/h的運輸能力建設“一帶一路”飛行列車交通網,最終形成一張繼航天、高鐵、核電之後的中國新名片。當下,時速1500公里的“超級高鐵”的試驗線西南交通大學承擔搭建完成。

超級鐵路(Hyperloop):只要我跑的夠快聲音就追不上我

超級高鐵有望克服許多傳統的交通問題,它以更快的速度和更短的旅程時間將大量乘客從一個城市安全地運送到另一個城市,有效緩解城市交通擁堵問題;超級高鐵是在一個專用的、封閉的系統中運行,它的整個管道將架設在地面上空,除站臺外不會與其他交通方式及外部環境有的任何交互,因此可以儘可能地免受天氣和其他外部因素的影響,增加了其穩定性和安全性;與其他交通方式相比,超級高鐵的能耗更低,這是由於它免除了和軌道間的摩擦力以及空氣阻力。

同時,超級高鐵屬於電力交通系統,它通過頂部太陽能電池板獲得的電能來啟動,能效大約是高鐵運輸的2-3倍,航空運輸的3-6倍。超級高鐵不消耗化石能源,直接減少了有害氣體和溫室氣體的排放,充分利用了可再生能源,更加環保;超級高鐵在真空環境下運行,與軌道之間是零距離、零摩擦,無需克服空氣阻力和摩擦力,幾乎不會產生任何外部噪音,有良好的舒適性。

超級鐵路(Hyperloop):只要我跑的夠快聲音就追不上我

超級高鐵是一種新的交通方式,它在運輸時間和能效上都比其他任何現有的交通方式有著絕對的優勢,是未來交通領域的發展趨勢和技術制高點,正在由概念逐步轉化為現實。但是到目前為止,想要其投入到商業運營中還困難重重。其中,成本問題、安全問題以及動力系統與磁懸浮技術成熟度是擺在超級鐵路面前的三大門檻,需要進一步的深入研究和探索。一旦超級高鐵被廣泛投入到實際應用中,勢必會對現有的交通方式產生巨大的衝擊,從而影響整個交通系統的構成,為人類的出行方式帶來一場劃時代的變革。


分享到:


相關文章: