為什么軌道列車能達到極速？
最近國外公司又把"真空管道列車"概念炒熱 美國電動汽車公司Tesla（特斯拉）提出"超級高鐵"計劃 美國科技公司ET3公布的"膠囊列車"計劃 乘坐"超級高鐵"從洛杉磯前往舊金山，全程960公里，只需半小時即能抵達，車行速度是飛機的兩倍，子彈頭列車的3至4倍；置身"膠囊"車廂，像炮彈一樣從車站發射，逐漸加速至每小時6500公里，從紐約至北京只需2小時，環球旅行也僅6小時。這并不是科幻電影中的場景，而是近期美國電動汽車公司Tesla（特斯拉）和美國科技公司ET3相繼公布的"超級高鐵"設想和"膠囊列車"計劃。雖然名稱不同，二者的核心原理卻如出一轍，利用"真空管道運輸"的概念，建造一種全新的交通工具。 以ET3公司的"膠囊列車"為例，據設計者介紹，該運輸系統由運輸管道、載人艙體、真空設備、懸浮部件、彈射和剎車系統等組成。運行時，通過磁浮技術，將重達183公斤、長達4.87米、高約1.5米，能容納4至6名乘客的膠囊狀艙體"漂浮"于真空處理的管道中，再利用彈射裝置，發射"膠囊"沿著管道無間斷地駛向目的地。根據預想，由于處在無空氣、無摩擦的運輸環境，膠囊列車的速度可以達到每小時6500公里。從美國紐約到洛杉磯只要45分鐘，如果跨越太平洋，至北京也僅需2小時即可達到。 核心原理：真空管道+磁懸浮擺脫運動阻力！ 真空管道 磁懸浮 同濟大學磁浮交通工程技術研究中心副主任林國斌解釋，"真空管道運輸"的原理并不復雜。眾所周知，在地表稠密的大氣層中，高速交通工具運行時受到接觸摩擦和空氣摩擦的影響，目前最高時速為500公里左右。"如何提升速度？只有降低摩擦。真空管道運輸就是在地面或地下建造一條密閉的管道，用真空泵將其抽成真空或部分真空，利用磁浮技術使運載工具在其中無接觸、無摩擦地運行，達到點對點的傳送運輸。" 據悉，ET3公司正在美國建造一個長達4.8公里、時速為6500公里的模擬系統，計劃在年底前建成并試驗"膠囊"旅行的概念。而特斯拉公司則將"超級高鐵"形容為"協和式飛機、軌道炮和空氣曲棍球臺的結合體"，其設想細節和具體方案將在8月12日公開揭曉。 低價節能：成本僅高鐵十分之一 除了速度的優越性，據兩個項目的設計者介紹，真空管道運輸系統不僅更低價環保，而且更便捷舒適。 ET3公司稱，"膠囊列車"高效的能量利用使其運輸成本大幅度下降。首先，利用直線電機將運載艙體加速至一定速度后，艙體能夠依靠慣性在真空管道中運行，并不需要任何額外的能量，在乘客即將到站需要減速時，艙體的現有動能又可通過直線電機進行能量回收和再利用，運輸成本僅為高速鐵路的十分之一。 其次，由于減少了接觸摩擦和空氣摩擦，真空管道運輸比任何傳統交通工具耗費的能源都少，"膠囊列車"每度電的運輸能力是高鐵的50倍。同時，設計者還在思考新的節能方式。特斯拉公司CEO艾倫·馬斯克則介紹，"超級高鐵"將采取太陽能供電方式，能夠自行補充能量。在系統中裝上太陽能電板后，獲取的能量將超過消耗所需，此外，該系統還有存儲能量的設施，在不使用電池板的情況下也能行駛一周時間。 目前，連接兩個目的地的真空管道與高速鐵路一樣搭建在地上，凡是有道路的地方，就可以有兩根管道，供兩個方向行駛。按照預想，真空管道或許還能"附著"在已經建成的高速架橋上，從而節省路線資源與基礎設施的搭建成本。ET3公司稱，"相比昂貴的機票價格，膠囊列車能將從舊金山至紐約的旅行費用降至100美元"。 與航空行程相比，真空管道運輸不受天氣因素影響，不會發生航班延誤、取消等情況，艾倫·馬斯克說，"超級高鐵無需預訂座位，可以直接乘車出發。"此外，據介紹，在真空管道沿線處每隔一定距離還設有安全艙，當車輛發生故障停止，或是密封艙體失壓時，乘客可從安全艙逃離，躲避危險。 真空管道磁懸浮真的能在短期內實現嗎？ "真空管道運輸技術的原理雖然簡單，但實現起來卻很困難，在我看來，每小時6500公里的‘膠囊列車’，目前只是幻想。"林國斌強調，早在1922年，德國工程師赫爾曼·肯培爾在提出磁浮列車概念時，同時提出"真空管道"的設想，認為采用管道抽真空的辦法可以實現磁浮列車速度每小時1000公里的目標值。然而，90多年過去，真空管道運輸理論確有探討價值，但暫未看到可行的工程方案，倘若付諸實踐需要面對很多問題。 林國斌解釋，理論上，在真空環境內交通運輸確實有可能達到更高速度，但最高速度不僅與真空度有關，還與懸浮導向系統、牽引系統、軌道系統及運行控制系統性能相關。目前，高速磁浮列車達到的實驗運行最高速度為每小時581公里，是2003年日本高速磁浮列車在總長18.4公里的試驗線路上達到的。 "當線路處于真空中時，空氣阻力大大降低，有利于磁浮列車的加速，但隨著速度提高，因懸浮、導向、驅動力及軌道面公差引起的磁浮列車振動也會加劇。"林國斌對列車超高速運行的穩定性表示質疑，"在多少速度下還能穩定運行，保持與軌道的無接觸及乘客可接受的舒適度，既沒有看到過試驗報道，也尚無有說服力的分析報告。" 對于ET3公司正在建造的模擬系統，林國斌通過計算提出懷疑，"長達4.8公里、時速為6500公里，如在這段試驗軌道上要實現如此高的速度并安全地制動，這意味著列車的加、減速過程的加速度絕對值將達到約68個G，而高級飛行員能承受的最大加速度約為6G，所以這遠超出了人類的承受范圍。" "目前‘超級高鐵’和‘膠囊列車’的可能性，因方案描述不詳且缺少必要的論據，很難判別其技術合理性及工程可行性。"林國斌認為，在工程可實現、代價可接受的條件下，真空管道磁浮列車可以達到多高速度，到目前為止缺少可信的方案論證，更沒有試驗數據可以佐證，"真空管道運輸的速度肯定可以超過目前大氣環境中的最高速度，但是否能達到1000公里的時速或更高速度，需要有更嚴密的論證并最終通過試驗來驗證。" "總而言之，真空管道運輸提供了人們繼續提高旅行速度的想象空間，但要實現工程應用，還有很多問題需要解決。"林國斌說。 結語 總而言之，真空管道運輸在理論上能到達極高的速度，提供了人們繼續提高旅行速度的想象空間，但要實現工程應用，還有很多問題需要解決。要想達到企業家們所設想情景，還有許多理論和前期論證工作要做，恐怕在短期內沒有辦法實現。 原網頁已經由ZAKER轉碼以便在移動設備上查看 原文地址：http://iphone.myzaker.com/l.php?l=51f753b481853d481c00009f 該文章在 2013/7/31 20:37:29 編輯過 |
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