中国建全球最长“高速飞车”试验线 时速或达1000公里

编辑︰康文

  中国近年加速研究磁悬浮技术,已成功实现时速600公里磁悬浮列车试跑。但600公里显然未是极限,被称为“高速飞车”的超高速低真空管道磁浮交通系统试验线工程取得进展。这样的“超高速管道列车”设计时速高达1,000公里,比民航客机更快,一旦研制成功,将会颠覆人类现有的交通模式。

应用航天技术 “高速飞车”颠覆传统

  中国航天科工集团在航天技术的基础上,从2017年起就布局并积极推动发展“高速飞车”工程,不仅如此,国务院2019年印发的《交通强国建设纲要》中,已将低真空管(隧)道高速列车列入技术储备研发,相信会是中国建设科技强国、交通强国的重要一环。

  “高速飞车”试验线2021年5月在山西省大同开工,计划建设一条全尺寸(即尺寸与构想中列车同样大小)、长度为2公里的试验线,研究试验周期为两年。这是目前全球在建距离最长、规模最大的“高速飞车”试验线,项目完成后,可以验证及突破一批核心关键技术。

  近日,工程团队宣布完成航行试验,列车时速达623公里,团队表示将持续加长轨道线路,进行更高速的实验,目标是将来在上海与杭州间打造一条150公里隧道,实现沪杭9分钟。

“高速飞车”项目的山西省实验室,由中北大学和中国航天科工集团第三研究院联合建设,会为“超高速管道列车”提供低真空管道磁悬浮关键技术试验平台。(网上图片)

  “高速飞车”采用磁悬浮的技术,在低真空管道中实现高速运行,技术难道远高于现有高铁,速度方面也拥有远超高铁的潜力,当列车时速超过1,000公里,全中国就可以构成一个“一小时生活圈”。

  列车运用磁悬浮技术消除摩擦阻力,并利用电磁推进来控制加减速,再加上在低真空管道里可以大幅减少空气阻力同噪音,就能够大大提升运行速度,实现最高1,000公里时速。这速度比民航客机平均900公里的时速还要快,相当于手枪子弹的速度,犹如在地上“飞行”。

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美国“超高速管道列车”实现载人 速度暂不及高铁

  “超高速管道列车”概念最早由美国Tesla创办人马斯克(Elon Musk)2013年提出,计划利用真空管道和磁悬浮技术,进行上千公里时速的交通运输,并指出“超高速管道列车”将成为继飞机、火车、汽车、船之后的“第五种交通方式”,如果成真,绝对是颠覆人类交通史的重要突破。

  一家名为Virgin Hyperloop从2016年开始尝试将这个设想变成现实,并在2020年11月宣布开发的“超高速管道列车”(Hyperloop)完成首次载人测试。

  Virgin Hyperloop 的“超高速管道列车”首次载人测试搭载了两名乘客,胶囊舱在一条直径3.3米、长达500公尺的管道中进行,实测时行驶了15秒就到达终点,实际时速只有每小时172公里,速度慢过高铁,也远低于最终目标的过千时速。

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参与测试的乘客表示,“超高速管道列车”加速时的感觉和飞机起飞类似。(网上图片)

  Virgin Hyperloop方面表示,这是首次将人放到真空环境中运输,因此要考虑安全和舒适问题;同时测试隧道长度不足也限制了列车的加速,如果要完全加速,大概需要两公里长度的测试轨道。

  其实在此之前,Virgin Hyperloop 已经在这条管道中进行了400多次无人测试,最高记录是2017年测试中达到的386公里/小时。

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Virgin Hyperloop 的“超高速管道列车”目前最高测试时速只有每小时386公里 ,离目标相距甚远,不过Virgin Hyperloop仍表示争取在2025年为“超高速管道列车”取得安全认证,并在2030年投入商业营运。(网上图片)

“超高速管道列车”技术挑战多 短期难商用

  “超高速管道列车”的蓝图是具有前瞻性的,但项目的可行性并没有完全得到验证,其中要许多关键技术需要攻克,包括安全性、可靠性以及成本问题都需要充分考虑。

  首先是乘客的安全问题。中国工程院院士王梦恕就曾指出,将隧道抽成真空对于乘客来说存在不小的安全隐忧。美国多位学者亦都表示,在上千公里时速的高速运行中,一切故障和意外造成的危险也将被放大,整个系统会变得很脆弱,可能只是轨道的细微误差,就有机会造成严重灾难。

  除此之外,确保高速运动下磁悬浮系统的动力学稳定性和直线驱动效率,也是业内专家认为“超高速管道列车”需要攻克的两大关键技术难题。

  真空管道内有效减少空气阻力,但也令列车很难“转弯”。中国中车首席专家杨颖就解释,高铁的转弯半径大概在7公里,但如果列车时速达到上千公里时,转弯半径就需要几十公里,因此“超高速管道列车”几乎只能在直线轨道上行驶。

  至于“超高速管道列车”需要运用的磁悬浮技术,虽然在中国、日本都已达到每小时600公里的速度,但仅仅只是实验速度,离真正投入实际使用还有不少距离。

  换言之,“超高速管道列车”会是颠覆人类交通的一项重要发明,但在技术研发和安全性验证上需要花费大量时间。

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其实管道运输在19世纪就已经出现,不过只适用于货物的运输。由于空气在压缩过程中会产生大量的热量,“超高速管道列车”需要在货物运输管道基础上作出更多改进。(图片来源:Getty)

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