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廈航與荷航簽署《深化合作戰略協議》

“速度”一直是人類在發展軌道交通時的不懈追求。美國“超回路1號”公司的測試原型車在內華達州的荒漠如離弦之箭般沿軌道駛出,一秒內從靜止加速至每小時96公里。未來,從紐約到北京,乘坐這樣的超高速“管道高鐵”或許只需半天時間。

“超回路1號”公司的“管道高鐵”就是利用磁懸浮技術讓運輸艙懸浮于被抽成真空的管道中,從而實現以很少的能量驅動運輸艙高速前進,設計時速將達1120公里。

雖然埃隆·馬斯克2013年在其麾下公司官網上公布“管道高鐵”開源設計方案,加速了這一技術從概念走向現實,但其實早在1934年,獲得世界上首個磁懸浮技術專利的德國工程師赫爾曼·肯珀就提出在抽成接近真空的密閉隧道中運行磁懸浮列車的設想。這種“真空管道式”地面交通也于本世紀初開始被中國研究者所關注。

2004年,西南交通大學教授、中國兩院院士(中國科學院和中國工程院院士)沈志云舉辦了一場“真空管道高速交通”院士研討會。沈志云在會上提出超高速是21世紀地面高速交通的需求,真空(或低壓)管道式地面交通是達到超高速的唯一途徑,認為我國應將目標定位在發展每小時600至1000公里的超高速地面交通上。

在研究人員的不斷積累與探索下,2014年,西南交通大學搭建了全球首個真空管道超高速磁懸浮列車原型試驗平臺。列車運行時,管道內的大氣壓相當于外界的十分之一。研究人員希望通過建造低壓環境,減少空氣對磁懸浮列車的阻力。在理想狀態下,列車在低壓管道中最終能實現時速大于1000公里的行駛,并且能耗低,無噪聲污染。這與“超回路1號”公司所采用的運輸系統核心技術原理是一致的。

當列車時速達到400公里以上時,超過83%的牽引力會被浪費在抵消空氣阻力上。中國科學院院士、西南交通大學教授翟婉明在接受新華社記者專訪時表示,這種情況下氣動噪聲、阻力、能耗都會隨著列車速度的增加而顯著增長,這時就要采用鋪設真空管道的辦法,解決一系列空氣動力問題,在維持高速的同時保證舒適性和能耗經濟性。

“我們一直很熱心也很激動地投入做真空管道超高速磁懸浮列車方面的探索工作,但目前尚處于實驗室模型試驗階段,距離工程化和投入實際應用還有很長的路要走,”翟婉明說,研究人員還在繼續尋找突破速度極限的方法。

西南交通大學超導與新能源研究開發中心的趙勇教授團隊目前研制出了第二代高速真空管道高溫超導側浮系統,這種將軌道鋪在管壁上的“壁掛”磁懸浮列車,突破了環形軌道離心力的限制,大幅度提高了高溫超導自由懸浮系統的運行速度。

中國研究人員介紹說,他們已實現測試模型車在未對管道抽真空的狀態下行駛時速達到80多公里,且運行平穩。未來還有望實現地面軌道和管壁軌道相結合的“三維軌道”。

不過,在翟婉明看來,“管道高鐵”要實現商業化面臨著不少實際問題,比如磁懸浮本身的高技術成本、遠距離真空管道建設和維護的高昂投入,以及在超高速情況下保障乘客安全性的要求等,“在工程上還要靠一項項安全技術來保障”。

中國很早就開始了磁懸浮技術在軌道交通方面的商用試點。2003年,上海機場線的磁懸浮列車就投入了商業化運營,長沙中低速磁懸浮快線也于今年5月初投入試運營,連接北京門頭溝與石景山的北京地區首條中低速磁懸浮線路S1線也將于年內實現全線貫通調試。

但建設和運營磁懸浮鐵路的投入產出比一直是懸而未決的問題。以上海磁懸浮線路為例,這條總長約30公里的線路,每公里造價超過3億元人民幣,何時能收回運營成本和建設成本目前仍是未知數。

翟婉明認為,基于目前中國的基本國情,能讓老百姓感受到切身好處的還是近十年來輪軌高鐵的飛速發展。目前,中國高速鐵路運營里程已超過兩萬公里,平均運營時速達300公里,未來還有一定的提速空間和規劃需求,需要在這方面深入研究。以京滬高鐵為例,若能將運營時速提升至350公里的設計時速,將會進一步方便出行。

“美國公司這樣大膽的探索創新是非常值得贊賞的,但是我們也應平衡好目前急需解決的問題和長遠發展的關系,”翟婉明說。他認為中國軌道交通的發展應根據不同的遠景、短期和近期目標來開展研究和實踐。在探索未來前沿技術的同時,也應繼續加強給人民日常生活帶來直接便利的應用技術研發,“仰望星空”和“腳踏實地”不可偏廢。

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