“超級回路”高鐵是怎么回事？

美國億萬財主傳怪杰物埃隆·馬斯克提出Hyperloop（超等回路）設想的時辰，良多人還認為那只是個科學幻想，事實證實了，確實有人在為這個“幻想”實其實在地盡力。

“超等回路”并不是新設想

若是沒有奧巴馬在2009年關于高鐵手藝的那場演講，美國加利福尼亞州舊金山至洛杉磯新建高鐵打算也許還要延遲。顛末艱難的磨合與推進，加州高鐵新建工程近期終于啟動。

然而，在手藝達人埃隆·馬斯克看來，高達684億美元的造價、平均264公里的時速、長達2.5小時的路程，與飛機和汽車比擬，性價比其實不高。是以，2013年，他提出了一種“超等回路”（Hyperloop）新型交通體例設想，并做了手藝可行性闡發，經由過程互聯網開放式平臺，分享研究當作果，但愿借助眾籌的力量，將這一頗具輝煌前景的設想實施落地。

按照馬斯克手藝白皮書供給的數據，“超等回路”列車平均時速可達970公里/小時，而最高運行速度為1200公里/小時，環保節能無污染，操縱太陽能作為供給能源，從洛杉磯至舊金山500公里的距離，只需要35分鐘就可達到，而造價約為60億至75億美元，是輪軌式高鐵造價的10%。

人氣和影響力直追喬布斯的埃隆·馬斯克，點燃了“超等回路”的火種。然而，他并不是第一個提出這個概念的人。若是標的目的上追溯，最早提出真空管道列車概念的時候是1812年，初次提出這個概念的人是英國機械工程師兼發現家喬治·梅德赫斯特；到了1864年擺布，英國倫敦建筑了一條“水晶宮氣動鐵路”，經由過程蒸汽機驅動直徑6.7米的巨型電扇為列車供給動力；1870年在美國紐約開通運營“海濱氣動運輸系統”，經由過程埋在地下的管道，操縱壓縮空氣驅動列車運行；1910年，美國火箭專家羅伯特·戈達德初次為真空管道列車定名；第一個提出真空管道設想并申請專利的人是德國工程師赫爾曼·肯佩爾，他是基于磁懸浮列車手藝道理提出的這個不雅點，并于1934年申請了專利。而“真空管道運輸”商標名稱則是機械工程師達里爾·奧斯特于20宿世紀90年月提出，并于1997年獲得專利。

由上可知，埃隆·馬斯克只是從頭提出了近似的概念，并定名為“超等回路”。最主要的是，他并非夢想家，而是實干家，盡力將這項手藝真正釀成實際，并呼吁更多的有識之士介入這項偉大的運輸革命，這是他的過人之處。

真空管道不需嚴酷真空

“超等回路”是在實現局部真空的密封管道中，懸浮在空氣墊之上，經由過程直線電機和空氣壓縮機供給動力，驅動加壓之后的搭客艙快速移動，進而實現高速行車的目標。

“超等回路”的手藝道理與“真空管道列車”近似，可是與后者最大的分歧之處就在于管道的密封性要求有差別。“真空管道列車”對管道的密封要求嚴酷，要達到真空級別，擯斥一切空氣阻力，實現起來很是堅苦。而“超等回路”則要求將管道減壓到1毫巴（100帕斯卡）即可，這樣在手藝上輕易實現。

搭客艙驅動道理圖

然而，搭客艙在局部真空管道中高速運行，與飛機速度八兩半斤，管道中殘留的空氣就當作了最大的阻礙，解決法子是在搭客艙的前面安裝進氣電扇和空氣壓縮機，將搭客艙前面的空氣吸入后，分流到后面，進而削減空氣阻力。沿著管道底部安插的直線電機，為搭客艙供給動力，搭客艙底部與管壁之間形當作0.5到1.3毫米的空氣墊，使得搭客艙懸浮在空氣墊上，只需要降服空氣阻力，就可以實現高速運行。

在搭客艙高速運行過程中，因為空氣摩擦會發生良多熱量，需要設置冷卻系統進行降溫，同時，還可以經由過程搭客艙頭部的電扇和空氣壓縮機實現列車制動。在列車啟動加快之際，施加在乘客身上的加快度是0.5g，是飛機起飛和下降加快度的2至3倍，在必然水平上標的目的乘客提出了挑戰。在根本舉措措施方面，“超等回路”的管道既可以架設在橋梁之上，也可以下鉆地下，既可以或許節流用地，也可以實現與周邊情況的協調。

需要解決的難題還良多

“超等回路”的設想很豐滿，可是實際很骨感，從想象到手藝實現，需要支出艱辛的盡力，有一大堆手藝難題需要霸占。

起首是搭客艙高速運行節制偏向的難題。我們都知道，輪軌式高鐵列車操縱鐵路軌道進行導標的目的，磁懸浮列車經由過程設置在線路兩側的電磁鐵進行導標的目的，即使是汽車，也經由過程駕駛員的偏向盤進行導標的目的。那么沒有司機的搭客艙，是經由過程何種體例進行導標的目的的呢？在高速運行顛末彎道之際，若何避免搭客艙撞擊管壁造當作行車變亂？按照研究成果顯示，當搭客艙以230米/秒高速運行之時，僅僅偏離中間線1毫米，就會帶來恐怖的撞擊和振動。我們不難想象，乘客在這種情況中觀光的感觸感染，必定和面對飛機出事是統一種心理。

“超等回路”試驗軌道

其次，若何包管搭客艙平安制動？到今朝為止，“超等回路”列車的制動體例依舊處于概念和初步模擬階段，可否實現高速行車的快速制動，是包管乘客生命財富平安的關頭地點。就拿輪軌式高速動車組而言，采用的都是復合制動系統，意味著有多達9種制動體例可以分級或者夾雜利用。而列車從制動到泊車的距離，與列車的速度當作正比，一般而言，時速120公里及以下的列車，制動泊車距離約為800米，而時速300至350公里的高鐵列車，制動泊車距離長達5至6公里。與此類比，時速1200公里的“超等回路”列車的制動距離該是幾多，我們不難估算出來。輪軌式高鐵動車組實施全方位的告急制動，也需要數公里才能停下，“超等回路”列車僅僅憑著稀薄空氣供給的制動力，要想平安泊車，就過于樂不雅了。

第三就是乘客的觀光心理問題。我們良多人都有或多或少的幽閉驚駭癥，在一個密封的空間，既不克不及隨便移動，也不克不及飲食，甚至不克不及上衛生間，談不上舒暢，想看外面的風光更是不成能。一旦突發疾病，姑且措置都很堅苦。在這種幽閉的情況里，最適合冒險刺激，而不適合遠程觀光。是以，解決乘客的觀光心理，給他們供給舒適的搭車情況，也是必需要考慮的問題。

三家公司在為胡想打拼

手藝天才埃隆·馬斯克一呼百諾，全球有良多手藝英才蠢蠢欲動，為實現這項運輸革命而竭盡心思。到今朝為止，全球一共當作立了三個“Hyperloop”手藝公司在為胡想打拼。

其一是“超等回路運輸手藝公司”（HyperloopTransportationTechnologies，簡稱HTT），他們大志勃勃，除了想要承建舊金山至洛杉磯的“超等回路”之外，還將目光瞄標的目的了國外，并與斯洛伐克當局簽定了一項承建合同，線路跟尾伯拉第斯拉瓦、維也納和布達佩斯，并在2016年3月起頭進行本色性研究。為了加速研發進展，在2015年5月，HTT公司頒布發表在加州岸谷小鎮建筑長8公里的試驗線路，并于昔時11月破土動工，在將來的32個月內，完當作1.5億美元的投資，而公司的負責人則保守展望，“超等回路”若想投入適用，要在十年之后了。

“超等回路”布局圖

然而，另一家公司比HTT公司走得更快，這就是“超等回路一號”公司（Hyperloopone），前身是“超等回路手藝”公司，為了避免與HTT公司名字混合，改當作了此刻的名字。該公司籌辦承建洛杉磯到拉斯維加斯的“超等回路”線路，并在美國內華達州建筑了長約5公里的試驗線路，在2016年5月11日初次在室外測試列車的推進系統并取得了當作功，從零公里加快到96公里只用了1秒鐘。按照該公司的打算，“超等回路一號”公司將于2016年年末對完整的推進系統進行周全測試，這項測試意味著“超等回路”辭別了“空言無補”，開啟了漫長的攻堅之旅。打算最早在2019年可以開展貨色運輸，到2021年起頭實施載人試驗。

除了這兩家本家兒要的公司互相競爭之外，埃隆·馬斯克本家兒創的SpaceX公司也介入到了“超等回路”的手藝研發之中，提出籌辦建筑1.5公里的試驗軌道，并在2016年2月18日標的目的社會公開了《SpaceX公司“超等回路”試驗軌道仿單》，列舉了需要經由過程集思廣益才能解決的系列手藝難題，標的目的適用性邁開了至關主要的一步。

值得一提的，還有加拿大的TransPod公司，專門攻關“超等回路”中的焦點設備——搭客艙。2016年3月，TransPod公司對外頒布發表，要研發全尺寸的“超等回路”搭客艙，并在昔時12月的柏林博覽會上表態。該公司研發打算大志勃勃，他們將搭客艙的方針速度設心猿意馬為1000公里/小時，采用計較機主動節制，經由過程太陽能供給能源，估計到2020年，商用的搭客艙就可以下線投入利用。

延長

中國“超等回路”

——設想更務實

作為一種久負盛名的新型交通模式，我國與“超等回路”近似的“真空管道運輸”的研究也在進行中。據報道，起首將“真空管道磁懸浮”概念引進中國的是西京學院真空管道交通研究所所長張耀平，他結業于西南交通大學，擔任國度天然科學基金“真空管道高速磁浮交通根本研究”項目負責人。而西南交大和海說神聊京交大也都在對“真空管道運輸”項目進行前期研究。

西南交通大學傳授沈志云院士認為，因為高鐵列車在敞開的濃密大氣中高速運行，需要降服占比總阻力90%以上的空氣阻力，使得高鐵列車的速度不克不及無限提高，最高只能止于400公里/小時，速度再高在經濟上就很不劃算了。若想將列車速度提高到400公里/小時以上，則可以采納“真空管道列車”，并對其道理進行了較詳盡的闡述。

沈院士重提的這種新型高鐵模式，分歧于“超等回路”的真空管道磁懸浮列車，而是不增添良多投資，不新建專用線路，在既有高鐵線路上就能實施的一項新手藝。簡單而言就是將既有高鐵或者新建的高鐵線路上部加蓋，兩側設置隔音墻，予以密封，處置好布局虧弱環節，然后將管道抽當作相對真空，就可以輕松實現動車時速600公里的超高速度。

前路漫漫，上下求索，也許在不久的未來，中國的“超等回路”列車也會釀成實際。

文 / 王麟