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1小時(shí)可以從上海到北京,從海南的三亞到新疆的烏魯木齊也用不了4小時(shí),乘坐超回路列車怎一個(gè)“快”字了得……尤其在每年的春運(yùn)高峰,超回路列車將為公路交通減輕多少壓力??!
雄心勃勃的計(jì)劃
大名鼎鼎的特斯拉汽車公司和太空探索技術(shù)公司老板伊隆·馬斯克拋出的新列車概念,名為“超回路列車”的超高速列車計(jì)劃,一度占據(jù)了各大媒體的頭條,他雄心勃勃地提出讓火車在接近真空的管道內(nèi)運(yùn)行,讓乘客們坐在膠囊狀的車廂里,列車的運(yùn)行速度可達(dá)1200千米/小時(shí),發(fā)車間隔為30秒……如果真能實(shí)現(xiàn)的話,那可太好了!但要知道,伊隆·馬斯克并非該理念的首創(chuàng)者,而那些在他之前涉足這一計(jì)劃的人全都栽了跟頭。
20世紀(jì)伊始,太空火箭之父羅伯特·哥達(dá)德就曾提出過(guò)類似的設(shè)想:用真空列車連接波士頓和紐約,車程只需10分鐘。此后,類似的構(gòu)想層出不窮。2012年,美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)更是基于“真空管道運(yùn)輸?shù)母拍?,正式推出了“真空管道運(yùn)輸技術(shù)”開(kāi)放聯(lián)盟。然而每次都沒(méi)了下文,原因不外乎能耗過(guò)高、耗資過(guò)大。那么超回路列車呢?該計(jì)劃公布已有3年多時(shí)間了,種種跡象讓我們相信,它或許不會(huì)重蹈覆轍。首先,多家企業(yè)對(duì)此表現(xiàn)出興趣。伊隆·馬斯克在2013年提出這一理念不久,就宣稱忙于太空項(xiàng)目無(wú)暇兼顧,邀請(qǐng)各方有意者全面接盤。于是,為了繼續(xù)開(kāi)發(fā)這一項(xiàng)目,出現(xiàn)了三家互相競(jìng)爭(zhēng)的公司——兩家美企和一家加拿大公司,以及多間專門針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行研發(fā)的實(shí)驗(yàn)室。短短幾個(gè)月,就有來(lái)自多個(gè)企業(yè)、高校和知名機(jī)構(gòu)(包括空中客車、波音、德國(guó)鐵路公司、麻省理工學(xué)院)的研究人員投身其中。2016年5月,包括法國(guó)國(guó)有鐵路公司在內(nèi)的9家大型企業(yè)甚至還集資8000萬(wàn)美元支持這一工程。
首輪測(cè)試效果喜人
2016年5月,“超回路列車”在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的沙漠里成功完成了推進(jìn)系統(tǒng)的首次測(cè)試,僅用1.1秒即從靜止?fàn)顟B(tài)加速到187千米/小時(shí),為持續(xù)到年底的一系列測(cè)試打響了頭炮。在2016年6月初舉行的第11屆世界鐵路研究大會(huì)上,超回路列車的計(jì)劃更是贏得了一場(chǎng)大勝利:引起了鐵路界的高度關(guān)注。出席大會(huì)的國(guó)際鐵路聯(lián)盟也說(shuō)服了一些國(guó)家的政府(俄羅斯、斯洛伐克和加拿大為首),著手研究具體的施工方案。這樣看來(lái),還能說(shuō)超回路列車計(jì)劃是不切實(shí)際的異想天開(kāi)嗎?相關(guān)企業(yè)都持相當(dāng)樂(lè)觀的態(tài)度,今天我們正在親眼見(jiàn)證一個(gè)技術(shù)上可行的新概念的誕生。它既不是核聚變,也不是基礎(chǔ)研究的新概念。只需重新鉆研現(xiàn)有的技術(shù),從此前的真空列車失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)吸取教訓(xùn),因地制宜地調(diào)整計(jì)劃就足夠了。
這種實(shí)用主義的一種表現(xiàn)就是,計(jì)劃一開(kāi)始就在一點(diǎn)上有別于之前的案例,它并不要求一個(gè)完全真空的管道(能耗太高),而只需一個(gè)很低的氣壓即可。各路科研團(tuán)隊(duì)正是在約100帕(1個(gè)大氣壓的千分之一,相當(dāng)于40千米高空的空氣壓強(qiáng))的氣壓下對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試:這比完全真空更容易實(shí)現(xiàn),但同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多摩擦,從而讓列車運(yùn)行得更快。
另一個(gè)表現(xiàn)則是車廂在管道內(nèi)的移動(dòng)。研究人員起初是把車廂置于壓縮氣墊上。但測(cè)試證明,這一設(shè)計(jì)行不通,因?yàn)闅鈮|無(wú)法全程維持同樣的厚度。于是,磁鐵代替了壓縮氣墊:三大公司采用的推進(jìn)與加速技術(shù)與我國(guó)的磁懸浮列車所用的技術(shù)相類似。
超回路列車管道采用鋁合金制造,固定在相隔45~90米的支柱上。膠囊艙內(nèi)部設(shè)計(jì)與飛機(jī)類似,每一個(gè)膠囊艙都采用加壓設(shè)計(jì),安裝緊急制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)準(zhǔn)備備用氧氣,以便在發(fā)生緊急情況時(shí)使用。超回路列車既能高速行駛,也能低速行駛。管道回路中的橫向加速度低于地鐵,可有效防止乘客暈車。膠囊艙的踏腳處在設(shè)計(jì)上非常人性化,以提高乘客的乘坐舒適度。
超回路列車建筑成本比高鐵更低,建造成本是目前在建高鐵線路的十分之一,且不受天氣影響,不會(huì)出現(xiàn)人為操作失誤,要比一般的交通方式更安全。即使發(fā)生嚴(yán)重事故,也能保障乘客的安全。例如,大規(guī)模膠囊艙在減壓時(shí),會(huì)像飛機(jī)一樣自動(dòng)為乘客提供氧氣面罩,并釋放隨膠囊艙儲(chǔ)存的壓縮空氣。再如,當(dāng)一個(gè)膠囊艙出事時(shí),其他膠囊艙會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)緊急剎車裝置,同時(shí)整個(gè)管道迅速增壓。在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪作用下,膠囊艙仍可運(yùn)行到安全地帶。
突破技術(shù)壁壘
超回路列車是一個(gè)技術(shù)革命的轉(zhuǎn)折點(diǎn),還有許多問(wèn)題需要解決,例如安全問(wèn)題、故障管理,尤其是氣密性喪失或車廂半途拋錨之類的風(fēng)險(xiǎn),還得考慮所用材料在低壓下的使用壽命。但專家們的看法非常一致:技術(shù)上似乎沒(méi)有不能攻破的障礙。50年前,誰(shuí)能想象火車的速度可以超過(guò)500千米/小時(shí)?我們現(xiàn)在卻已經(jīng)做到了。這就像超回路列車的現(xiàn)狀,雖然是一個(gè)巨大的科學(xué)挑戰(zhàn),但完全可行。
因?yàn)檎婵展艿赖匿佋O(shè)必須要滿足一定的長(zhǎng)度并且毫無(wú)間斷才能達(dá)到預(yù)期速度。為了使車廂加速能像地鐵一般平穩(wěn),在乘客能夠承受的范圍之內(nèi),速度必須逐漸提升;要想達(dá)到1200千米/小時(shí)的速度至少需要50千米來(lái)完成加速。因此如果行程達(dá)不到數(shù)百千米,建造超回路列車就沒(méi)有意義。在相隔1600千米以下的城市之間,超回路列車是一種實(shí)用的交通解決方案。如果超過(guò)這一距離,最好選擇飛機(jī)。在進(jìn)行路途較近的旅行時(shí),坐超回路列車優(yōu)于飛機(jī),因?yàn)槌孙w機(jī)在登機(jī)和下機(jī)上會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間。
那么未來(lái)我們真的有希望乘坐這種超回路列車出行嗎?在傳統(tǒng)火車速度已經(jīng)達(dá)到極限的時(shí)候,我們就需要研發(fā)新的替代物,而且污染必須比飛機(jī)更小。超回路列車應(yīng)運(yùn)而生,超回路列車讓我們重新想起真空列車先驅(qū)羅伯特·哥達(dá)德一個(gè)世紀(jì)前的發(fā)言:“歷史多次證明今天的希望就是明天的現(xiàn)實(shí)?!?/p>
(責(zé)任編輯:曹偉 責(zé)任校對(duì):司明婧)