如今,中國(guó)的高鐵已經(jīng)跑在了世界的最前面。下一代革命性的技術(shù)研發(fā),中國(guó)科學(xué)家也沒(méi)有絲毫松懈,四川成都的工程師們正準(zhǔn)備用磁懸浮列車(chē),來(lái)改變世界軌道交通的未來(lái)。

未來(lái)高鐵 時(shí)速有望超1000公里?

沒(méi)有最快,只有更快。前沿科技,拼的就是要比別人快。

這個(gè)跟玩具一樣的模型,利用的是同極相對(duì)的兩塊磁鐵互相排斥的原理。

西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士副教授鄧自剛團(tuán)隊(duì),搭建了全球第一個(gè)真空管道超高速磁懸浮列車(chē)環(huán)形實(shí)驗(yàn)線平臺(tái)。載重1噸時(shí),列車(chē)能穩(wěn)定地懸浮地面20毫米以上,以每小時(shí)50公里的速度行駛。這項(xiàng)技術(shù)可將列車(chē)?yán)碚摃r(shí)速提高到1000公里以上。

與西方國(guó)家相比,中國(guó)的磁懸浮技術(shù)起步晚了六十年。1986年,高溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn),西南交大第一代研究人員抓住了機(jī)會(huì),驗(yàn)證了高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)的可行性。不過(guò),從可行到實(shí)現(xiàn),卻并不容易。

鄧自剛教授:最困難的就是得到別人的認(rèn)可,因?yàn)槟阕龅氖且粋€(gè)前沿性的東西,有很多置疑。

自主創(chuàng)新 全球首次引入真空管道

更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是技術(shù)和材料的空白。

總長(zhǎng)45米的環(huán)形平臺(tái),麻雀雖小卻五臟俱全。初期建造時(shí)涉及高溫超導(dǎo)材料、永磁軌道、驅(qū)動(dòng)等十幾個(gè)子系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)廠家一一對(duì)接提出生產(chǎn)要求進(jìn)行研制。

為降低阻力,鄧自剛團(tuán)隊(duì)還將高溫超導(dǎo)磁懸浮和真空管道相結(jié)合,這當(dāng)時(shí)在全球還是第一次。

時(shí)不我待 國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈?

目前,多國(guó)都在加緊磁懸浮列車(chē)研制。日本在做低溫超導(dǎo)磁懸浮車(chē)的商業(yè)運(yùn)行線,美國(guó)正在研制每小時(shí)1000公里的超級(jí)高鐵。鄧自剛說(shuō),技術(shù)創(chuàng)新日新月異,每一天他都很著急。

鄧自剛教授:

這種國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng),逼著我們必須要加快腳步。

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時(shí)速超1000公里的“管道高鐵”或?qū)⒃谥袊?guó)實(shí)現(xiàn)

日前有關(guān)專(zhuān)家表示,2017年中國(guó)將建成時(shí)速400公里的真空管道高速試驗(yàn)線。這一消息讓人振奮,也讓人想起了今年5月美國(guó)“管道高鐵”推進(jìn)系統(tǒng)的首次原理測(cè)試。

美國(guó)“超回路1號(hào)”公司5月11日首次對(duì)“超回路技術(shù)”中的推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行公開(kāi)測(cè)試,測(cè)試原型車(chē)在一秒內(nèi)從靜止加速至每小時(shí)96公里。科技“狂人”埃隆?馬斯克提出的超高速管道運(yùn)輸夢(mèng)想距離實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步。

那么,什么是人們俗稱(chēng)的“管道高鐵”,未來(lái)它具有真正實(shí)現(xiàn)的可行性嗎?

速度一直是人類(lèi)在發(fā)展軌道交通時(shí)的不懈追求。早在1934年,獲得世界上首個(gè)磁懸浮技術(shù)專(zhuān)利的德國(guó)工程師赫爾曼?肯珀就提出“真空管道”運(yùn)輸概念。這類(lèi)似于老式建筑內(nèi)部用于傳輸文件的氣壓管道,但運(yùn)送的是人。車(chē)廂在起點(diǎn)被彈射出去,借助磁力在真空管道中一路前行,途中不會(huì)像飛機(jī)那樣遭遇氣流顛簸。

“超回路1號(hào)”公司的“管道高鐵”就是利用磁懸浮技術(shù)讓運(yùn)輸艙懸浮于被抽成真空的管道中,從而以很少的能量驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸艙高速前進(jìn),設(shè)計(jì)時(shí)速將達(dá)1120公里。

這被稱(chēng)為飛機(jī)、火車(chē)、汽車(chē)和輪船以外的“第五種交通模式”,聽(tīng)上去很炫,但在現(xiàn)實(shí)中其研發(fā)建造面臨資金、技術(shù)和建設(shè)用地等重重困難。盡管如此,馬斯克仍然決定推進(jìn)相關(guān)項(xiàng)目。他2013年在其麾下公司官網(wǎng)上公布“管道高鐵”開(kāi)源設(shè)計(jì)方案,推動(dòng)這一技術(shù)從概念走向現(xiàn)實(shí)。

馬斯克則認(rèn)為,對(duì)于距離不超過(guò)1500公里的任何兩個(gè)大城市而言,“管道高鐵”都是非常經(jīng)濟(jì)的交通方式。例如,美國(guó)洛杉磯和舊金山之間建造成本為60億美元,單程票價(jià)可相應(yīng)定為每張20美元。

馬斯克表示,如果一切順利,7到10年內(nèi)首批旅客將搭乘“超級(jí)高鐵”在洛杉磯和舊金山之間通行。“超回路1號(hào)”公司宣布,2017年到2018年計(jì)劃展開(kāi)載人運(yùn)行測(cè)試,2021年開(kāi)始運(yùn)送旅客并對(duì)外售票。此外該公司已與阿聯(lián)酋迪拜港口世界公司簽署協(xié)議,計(jì)劃合作研究在迪拜修建“管道高鐵”的可行性。

中國(guó)在這一領(lǐng)域的研究也不落后。早在2004年,西南交通大學(xué)教授、兩院院士沈志云就提出超高速是21世紀(jì)地面高速交通的需求,真空(或低壓)管道式地面交通是達(dá)到超高速的唯一途徑,我國(guó)應(yīng)將目標(biāo)定位在發(fā)展每小時(shí)600至1000公里的超高速地面交通上。

在研究人員的不斷積累與探索下,2014年,西南交通大學(xué)搭建了全球首個(gè)真空管道超高速磁懸浮列車(chē)原型試驗(yàn)平臺(tái)。列車(chē)運(yùn)行時(shí),管道內(nèi)的大氣壓相當(dāng)于外界的十分之一。研究人員希望通過(guò)建造低壓環(huán)境,減少空氣對(duì)磁懸浮列車(chē)的阻力。在理想狀態(tài)下,列車(chē)在低壓管道中最終能實(shí)現(xiàn)時(shí)速大于1000公里,并且能耗低、無(wú)噪聲污染。這與“超回路1號(hào)”公司所設(shè)想的運(yùn)輸系統(tǒng)核心技術(shù)原理一致。

當(dāng)列車(chē)時(shí)速達(dá)到400公里以上時(shí),超過(guò)83%的牽引力會(huì)被浪費(fèi)在抵消空氣阻力上。中國(guó)科學(xué)院院士、西南交通大學(xué)教授翟婉明不久前表示,這種情況下氣動(dòng)噪聲、阻力、能耗都會(huì)隨著列車(chē)速度的增加而顯著增長(zhǎng),就要采用鋪設(shè)真空管道的辦法解決一系列空氣動(dòng)力問(wèn)題,在維持高速的同時(shí)保證舒適性和能耗經(jīng)濟(jì)性。

不過(guò)“管道高鐵”要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化面臨著不少實(shí)際問(wèn)題,比如磁懸浮本身的高技術(shù)成本、長(zhǎng)距離真空管道建設(shè)和維護(hù)的高昂投入,以及在超高速情況下保障乘客安全性的要求等。

有專(zhuān)家認(rèn)為,“管道高鐵”是個(gè)大膽的想法,但還有細(xì)節(jié)問(wèn)題要解決,比如高速轉(zhuǎn)彎時(shí)如何讓乘客適應(yīng)巨大離心力。此外,真空管道交通建筑長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里,一旦遭遇停電或者列車(chē)事故長(zhǎng)時(shí)間停車(chē),如何給乘客供氧?

翟婉明認(rèn)為,應(yīng)平衡好目前急需解決的問(wèn)題和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)系,中國(guó)軌道交通的發(fā)展應(yīng)根據(jù)不同的遠(yuǎn)景、短期和近期目標(biāo)來(lái)開(kāi)展研究和實(shí)踐。

標(biāo)簽： 高鐵 時(shí)速 中國(guó)