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比飞机还快的「超级高铁」完成首次载人测试,到底是革新还是骗局?
分类:新闻资讯 时间:2020-11-18 围观:4

速度比民航客机还快,从北京到上海只需一小时,当这样的交通工具成为现实,无疑将是人类交通史上一次重要突破,想想都令人兴奋。

这就是马斯克在 2013 年提出的「超级高铁」概念,利用真空管道和磁悬浮技术,实现上千公里时速的交通运输,一度被认为是未来交通方式的发展方向。

一家叫做 Hyperloop One 的美国公司(现已更名为 Virgin Hyperloop)从 2016 年开始尝试将这个项目变成现实。就在前几天,Virgin Hyperloop 的「超级高铁」宣布完成了首次载人测试。

这似乎意味着那个比飞机还快的地面交通工具距离我们更近了,可「超级高铁」自诞生之初就备受质疑。

除了 Hyperloop One,还有几家公司来推进类似的项目,中国航天科工研发的「超级高铁」,最终目标更是实现 4000 公里/小时的超音速「近地飞行」。

然而没有任何一个「超级高铁」项目已经达到接近商用的水平,这个具有颠覆性的交通工具,到底是创新还是骗局?

「超级高铁」完成首次载人测试,要解决的问题还不少

上周在美国拉斯维加斯的沙漠中,Virgin Hyperloop 的「超级高铁」进行了首次载人测试,首次搭乘的两位乘客,分别是 Virgin Hyperloop 的首席技术官 Josh Giegel 和乘客体验总监 Sara Luchian。

这次测试的胶囊舱是丹麦建筑师 Bjarke Ingels 参与设计的 Pegasus Pod,可以搭载两名乘客,配备了赛车常用的五点式安全带,Virgin Hyperloop 希望最终的胶囊舱能容纳 23 名乘客。

测试在一条直径 3.3 米、长达 500 米的管道中进行,胶囊舱实测时花了 15 秒就达到了终点,折合过来时速达到了 172 公里/小时。

这个速度还不如高铁,距离 Virgin Hyperloop 设想中超过 1000 公里的时速更相距甚远,据称这一方面是因为考虑到乘客的安全和乘坐的舒适度,另一方面则是 500 米的隧道还不足以完全加速。

尽管如此, Virgin Hyperloop 依然认为这是「超级高铁」一个重要的里程碑,称之为「像登月一样的成就」,首席执行官 Jay Walder 表示:

这是一个完整的、可以正常工作的「超级高铁」,它将人放到真空环境中运输,目前还没有其他机构能做到。

至于乘坐的感受,Josh Giegel 表示加速时的感觉和飞机起飞类似,而 Sara Luchian 称「完全没有坐过山车的感觉」,即便加速很快也不会感到不适。

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。迄今为止最高的速度记录是 2017 年测试中达到的 386 公里/小时。

如果进行速度更快的载人测试,就必须搭建一条更长的真空管道。Virgin Hyperloop 估计,要加速到设想中的 700 mph(1126 公里/ 小时),至少还需要 2 公里的的轨道。

因此不久前 Virgin Hyperloop 。同时表示争取在 2025 年为「超级高铁」取得安全认证,并在 2030 年投入商业运营。

早在 2016 年,,计划建设一条连接迪拜和阿布扎比的超级高铁,能将一个多小时的车程可以缩短为 12 分钟。

今年年初,Virgin Hyperloop 还公布了 11 条可能在未来建设的超级高铁线路规划。相距 600 公里的洛杉矶和旧金山,未来的通勤时间可能只需要 35 分钟。

理想很丰满,可以回到现实中,Virgin Hyperloop 这些蓝图似乎有些过于乐观了,因为「超级高铁」的可行性现在还没完全得到验证。

是创新还是骗局?

在马斯克 2013 年发布的一份《Hyperloop Alpha》白皮书中,首次披露了这种以管道为基础的亚超音速运输系统,并指出「超级高铁」将成为继飞机、火车、汽车、船舶之后的「第五种交通方式」

由此拉开了「超级高铁」项目的建设潮流,目前至少有六家超级高铁公司,可马斯克并未参与其中,目前也没有任何一家实现商用。

当然不能因此就说「超级高铁」不可行,毕竟 SpaceX 的星链计划也是在一片质疑声中和多次延期后,在最近开始了公测。

对于一项交通工具来说,最基础的要求就是安全、可靠、舒适、和经济。不妨从这几个维度来看看「超级高铁」是否可行,即便只是理论上的。

关于「超级高铁」的安全性,卡内基·梅隆大学土木与环境工程副教授Constantine Samaras 认为还有很多问题需要解决,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。

物理学家、超导磁悬浮概念的联合提出者詹姆士·鲍威尔曾表示,轨道的细微误差,都可能造成严重灾难。

整套系统非常脆弱,哪怕一个点失败,都可能引发灾难。比如有人在管壁穿孔,或地震导致管道稍微移位,都可能导致乘客舱崩溃。

不过目前的 Virgin Hyperloop 并没有披露太多超级高铁在安全设施上的细节。

其实管道运输在 19 世纪就已经出现,不过是用于小件的货物运输。但在空气的压缩过程中会产生大量的热量,如果要用于运输人需要做更多的改进。中国工程院院士王梦恕也曾指出,将隧道抽成真空对于乘客来说存在不小的安全隐患。

因此对于这种全新的交通工具,光是在验证安全性上就要花费大量时间。布鲁金斯大学基础设施专家 Adie Tomer 认为,「超级高铁」的安全测试或许会比制药行业的 10-20 年更长。

而在技术的可靠性上,业内专家普遍认为「超级高铁」面临两大问题:确保高速运动下磁浮系统的动力学稳定性和直线驱动效率

超级高铁之所以能实现「亚音速」,是因为在真空环境中大大降低了空气阻力,但同时也带来了新的的技术难题。

按照中国中车首席专家杨颖的解释,高铁的拐弯半径约为 7 公里,但如果时速达到上千公里时,拐弯半径就需要几十公里,因此超级高铁几乎只能在直线轨道上行驶,这也会大大加大路线规划和铺设的难度。

▲目前看到的超级高铁测试轨道似乎都是笔直的.

当然也可以选择在转弯时减速,那这样也就失去了超级高铁本来的速度优势。同时在转弯时乘客可能会承受比飞机起飞时更大的横向加速度,并因此产生不适感。

至于超级高铁用到的另一项关键技术——磁悬浮技术,目前已经在中国、日本等多个国家的高铁中投入使用,目前最快的实验速度在 600 公里/小时左右。

▲ 日本磁悬浮列车,最高时速达到 603 公里/小时.

但这只是实验速度,实际运行还达不到。日本时速 505 公里的超导磁悬浮干线也要等到 2027 年才通车。

而要在 1000 公里时速以上运行的磁悬浮技术,目前在全球范围内也还没可商用的成熟技术,甚至连实验数据都没有。可见 Virgin Hyperloop 想在十年内投入市场基本不太现实。

即便技术问题全部得到解决,建设成本可能是更大的挑战。

Virgin Hyperloop 2016 年曝光的一份文件显示,超级高铁的每英里的的建设成本在 8400 万美元至 1.21 亿美元之间,远高于高铁。

前两年 Virgin Hyperloop 还公布过一份可行性报告,指出美国密苏里州的超级高铁每年可节省 4.1 亿美元,却对建设成本讳莫如深。

此外 Virgin Hyperloop「胶囊舱」的运力是远低于高铁,如果要覆盖成本可能需要非常高的票价,而这也是当年的超音速客机失败的重要原因。

你可能会说,超级高铁可以用更密集的发车频次来降低成本。但超级高铁每次上下车都要进行一次大气抽空和调压减压,这就要花费不少时间。

至于有什么技术可以压缩这个流程的时间?或许有,但还没看到哪个超级高铁项目披露出来。

上述这些问题正是超级高铁被不少业内人士怀疑是骗局的重要依据。中国工程院院士王梦恕曾直言超级高铁这个概念很大程度是吹牛,还处于幻想阶段。

总之,技术上不可行,安全上不可行,可靠性不可行,经济上不可行,环境上更是不可行。靠兴趣去研究国家和人民不需要的东西,最后会一事无成,头破血流,毫无价值。

第五种交通方式,离我们还有多远?

总的来说,现在的超级高铁项目即使不是骗局,距离商用还有不小距离。不过这背后的「超导磁悬浮+真空管」技术,的确有研究价值,甚至成为未来交通运输系统中重要的一环。

其实在 2017 年,中国航天科工集团就公开了正在研发的「超级高铁」项目,基于高温超导磁悬浮技术和真空管道技术,逐步实现 1000 公里/小时、2000 公里/小时、4000 公里/小时的最大运行速度,不过航天科工并没有给出具体的时间表。

而西南交通大学的牵引动力国家重点实验室,则是我国最早研究真空管道高温超导磁悬浮技术的机构之一。据西南交大的首席教授张卫华介绍,在 1500 米可模拟不同低气压环境的真空管道内,高温超导磁悬浮模式的测试速度已经超过音速。

目前西南交大的「多态耦合轨道交通动模试验平台」已经在 9 月份获得国家批准,最快在明年 4 月就能达到 1500 公里试验时速。

张卫华认为,高速磁悬浮轨道交通将成为未来轨道交通技术发展的主攻方向。实际上中国这个「超级高铁」项目亮相后同样受到不少争议,而在这两年也鲜有媒体报道了。

原铁道部部长、中国工程院院士傅志寰曾在一次演讲中谈到对超级高铁的看法。他认为即便超级高铁存在争议,也远没到落地的阶段,但也有必要研究,因为未来交通的图景会有超级高铁的一席之地。

人类文明的繁荣和进步,离不开越来越快速的交通工具。从马车到汽车,从汽车到火车,从火车到飞机,每一次交通工具的革新都伴随着长时间的技术研发和试验。

超级高铁也一样,它本身并不是一个骗局,但却可能需要数十年时间才有望成熟应用。而那些用不成熟的超级高铁技术包装成的商业项目,的确有「画饼」的嫌疑,但只要是泡沫总有破裂的一天。

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