“超级回路”高铁是怎么回事？

美国亿万财主传怪杰物埃隆·马斯克提出Hyperloop（超等回路）设想的时辰，良多人还认为那只是个科学幻想，事实证实了，确实有人在为这个“幻想”实其实在地尽力。

“超等回路”并不是新设想

若是没有奥巴马在2009年关于高铁手艺的那场演讲，美国加利福尼亚州旧金山至洛杉矶新建高铁打算也许还要延迟。颠末艰难的磨合与推进，加州高铁新建工程近期终于启动。

然而，在手艺达人埃隆·马斯克看来，高达684亿美元的造价、平均264公里的时速、长达2.5小时的路程，与飞机和汽车比拟，性价比其实不高。是以，2013年，他提出了一种“超等回路”（Hyperloop）新型交通体例设想，并做了手艺可行性阐发，经由过程互联网开放式平台，分享研究当作果，但愿借助众筹的力量，将这一颇具辉煌前景的设想实施落地。

按照马斯克手艺白皮书供给的数据，“超等回路”列车平均时速可达970公里/小时，而最高运行速度为1200公里/小时，环保节能无污染，操纵太阳能作为供给能源，从洛杉矶至旧金山500公里的距离，只需要35分钟就可达到，而造价约为60亿至75亿美元，是轮轨式高铁造价的10%。

人气和影响力直追乔布斯的埃隆·马斯克，点燃了“超等回路”的火种。然而，他并不是第一个提出这个概念的人。若是标的目的上追溯，最早提出真空管道列车概念的时候是1812年，初次提出这个概念的人是英国机械工程师兼发现家乔治·梅德赫斯特；到了1864年摆布，英国伦敦建筑了一条“水晶宫气动铁路”，经由过程蒸汽机驱动直径6.7米的巨型电扇为列车供给动力；1870年在美国纽约开通运营“海滨气动运输系统”，经由过程埋在地下的管道，操纵压缩空气驱动列车运行；1910年，美国火箭专家罗伯特·戈达德初次为真空管道列车定名；第一个提出真空管道设想并申请专利的人是德国工程师赫尔曼·肯佩尔，他是基于磁悬浮列车手艺道理提出的这个不雅点，并于1934年申请了专利。而“真空管道运输”商标名称则是机械工程师达里尔·奥斯特于20宿世纪90年月提出，并于1997年获得专利。

由上可知，埃隆·马斯克只是从头提出了近似的概念，并定名为“超等回路”。最主要的是，他并非梦想家，而是实干家，尽力将这项手艺真正酿成实际，并呼吁更多的有识之士介入这项伟大的运输革命，这是他的过人之处。

真空管道不需严酷真空

“超等回路”是在实现局部真空的密封管道中，悬浮在空气垫之上，经由过程直线电机和空气压缩机供给动力，驱动加压之后的搭客舱快速移动，进而实现高速行车的目标。

“超等回路”的手艺道理与“真空管道列车”近似，可是与后者最大的分歧之处就在于管道的密封性要求有差别。“真空管道列车”对管道的密封要求严酷，要达到真空级别，摈斥一切空气阻力，实现起来很是坚苦。而“超等回路”则要求将管道减压到1毫巴（100帕斯卡）即可，这样在手艺上轻易实现。

搭客舱驱动道理图

然而，搭客舱在局部真空管道中高速运行，与飞机速度八两半斤，管道中残留的空气就当作了最大的阻碍，解决法子是在搭客舱的前面安装进气电扇和空气压缩机，将搭客舱前面的空气吸入后，分流到后面，进而削减空气阻力。沿着管道底部安插的直线电机，为搭客舱供给动力，搭客舱底部与管壁之间形当作0.5到1.3毫米的空气垫，使得搭客舱悬浮在空气垫上，只需要降服空气阻力，就可以实现高速运行。

在搭客舱高速运行过程中，因为空气摩擦会发生良多热量，需要设置冷却系统进行降温，同时，还可以经由过程搭客舱头部的电扇和空气压缩机实现列车制动。在列车启动加快之际，施加在乘客身上的加快度是0.5g，是飞机起飞和下降加快度的2至3倍，在必然水平上标的目的乘客提出了挑战。在根本举措措施方面，“超等回路”的管道既可以架设在桥梁之上，也可以下钻地下，既可以或许节流用地，也可以实现与周边情况的协调。

需要解决的难题还良多

“超等回路”的设想很丰满，可是实际很骨感，从想象到手艺实现，需要支出艰辛的尽力，有一大堆手艺难题需要霸占。

起首是搭客舱高速运行节制偏向的难题。我们都知道，轮轨式高铁列车操纵铁路轨道进行导标的目的，磁悬浮列车经由过程设置在线路两侧的电磁铁进行导标的目的，即使是汽车，也经由过程驾驶员的偏向盘进行导标的目的。那么没有司机的搭客舱，是经由过程何种体例进行导标的目的的呢？在高速运行颠末弯道之际，若何避免搭客舱撞击管壁造当作行车变乱？按照研究成果显示，当搭客舱以230米/秒高速运行之时，仅仅偏离中间线1毫米，就会带来恐怖的撞击和振动。我们不难想象，乘客在这种情况中观光的感触感染，必定和面对飞机出事是统一种心理。

“超等回路”试验轨道

其次，若何包管搭客舱平安制动？到今朝为止，“超等回路”列车的制动体例依旧处于概念和初步模拟阶段，可否实现高速行车的快速制动，是包管乘客生命财富平安的关头地点。就拿轮轨式高速动车组而言，采用的都是复合制动系统，意味着有多达9种制动体例可以分级或者夹杂利用。而列车从制动到泊车的距离，与列车的速度当作正比，一般而言，时速120公里及以下的列车，制动泊车距离约为800米，而时速300至350公里的高铁列车，制动泊车距离长达5至6公里。与此类比，时速1200公里的“超等回路”列车的制动距离该是几多，我们不难估算出来。轮轨式高铁动车组实施全方位的告急制动，也需要数公里才能停下，“超等回路”列车仅仅凭着稀薄空气供给的制动力，要想平安泊车，就过于乐不雅了。

第三就是乘客的观光心理问题。我们良多人都有或多或少的幽闭惊骇症，在一个密封的空间，既不克不及随便移动，也不克不及饮食，甚至不克不及上卫生间，谈不上舒畅，想看外面的风光更是不成能。一旦突发疾病，姑且措置都很坚苦。在这种幽闭的情况里，最适合冒险刺激，而不适合远程观光。是以，解决乘客的观光心理，给他们供给舒适的搭车情况，也是必需要考虑的问题。

三家公司在为胡想打拼

手艺天才埃隆·马斯克一呼百诺，全球有良多手艺英才蠢蠢欲动，为实现这项运输革命而竭尽心思。到今朝为止，全球一共当作立了三个“Hyperloop”手艺公司在为胡想打拼。

其一是“超等回路运输手艺公司”（HyperloopTransportationTechnologies，简称HTT），他们大志勃勃，除了想要承建旧金山至洛杉矶的“超等回路”之外，还将目光瞄标的目的了国外，并与斯洛伐克当局签定了一项承建合同，线路跟尾伯拉第斯拉瓦、维也纳和布达佩斯，并在2016年3月起头进行本色性研究。为了加速研发进展，在2015年5月，HTT公司颁布发表在加州岸谷小镇建筑长8公里的试验线路，并于昔时11月破土动工，在将来的32个月内，完当作1.5亿美元的投资，而公司的负责人则保守展望，“超等回路”若想投入适用，要在十年之后了。

“超等回路”布局图

然而，另一家公司比HTT公司走得更快，这就是“超等回路一号”公司（Hyperloopone），前身是“超等回路手艺”公司，为了避免与HTT公司名字混合，改当作了此刻的名字。该公司筹办承建洛杉矶到拉斯维加斯的“超等回路”线路，并在美国内华达州建筑了长约5公里的试验线路，在2016年5月11日初次在室外测试列车的推进系统并取得了当作功，从零公里加快到96公里只用了1秒钟。按照该公司的打算，“超等回路一号”公司将于2016年年末对完整的推进系统进行周全测试，这项测试意味着“超等回路”辞别了“空言无补”，开启了漫长的攻坚之旅。打算最早在2019年可以开展货色运输，到2021年起头实施载人试验。

除了这两家本家儿要的公司互相竞争之外，埃隆·马斯克本家儿创的SpaceX公司也介入到了“超等回路”的手艺研发之中，提出筹办建筑1.5公里的试验轨道，并在2016年2月18日标的目的社会公开了《SpaceX公司“超等回路”试验轨道仿单》，列举了需要经由过程集思广益才能解决的系列手艺难题，标的目的适用性迈开了至关主要的一步。

值得一提的，还有加拿大的TransPod公司，专门攻关“超等回路”中的焦点设备——搭客舱。2016年3月，TransPod公司对外颁布发表，要研发全尺寸的“超等回路”搭客舱，并在昔时12月的柏林博览会上表态。该公司研发打算大志勃勃，他们将搭客舱的方针速度设心猿意马为1000公里/小时，采用计较机主动节制，经由过程太阳能供给能源，估计到2020年，商用的搭客舱就可以下线投入利用。

延长

中国“超等回路”

——设想更务实

作为一种久负盛名的新型交通模式，我国与“超等回路”近似的“真空管道运输”的研究也在进行中。据报道，起首将“真空管道磁悬浮”概念引进中国的是西京学院真空管道交通研究所所长张耀平，他结业于西南交通大学，担任国度天然科学基金“真空管道高速磁浮交通根本研究”项目负责人。而西南交大和海说神聊京交大也都在对“真空管道运输”项目进行前期研究。

西南交通大学传授沈志云院士认为，因为高铁列车在敞开的浓密大气中高速运行，需要降服占比总阻力90%以上的空气阻力，使得高铁列车的速度不克不及无限提高，最高只能止于400公里/小时，速度再高在经济上就很不划算了。若想将列车速度提高到400公里/小时以上，则可以采纳“真空管道列车”，并对其道理进行了较详尽的阐述。

沈院士重提的这种新型高铁模式，分歧于“超等回路”的真空管道磁悬浮列车，而是不增添良多投资，不新建专用线路，在既有高铁线路上就能实施的一项新手艺。简单而言就是将既有高铁或者新建的高铁线路上部加盖，两侧设置隔音墙，予以密封，处置好布局亏弱环节，然后将管道抽当作相对真空，就可以轻松实现动车时速600公里的超高速度。

前路漫漫，上下求索，也许在不久的未来，中国的“超等回路”列车也会酿成实际。

文 / 王麟