从北京到纽约，目前乘坐最快的直达航班也需要12个小时左右。但是，也许在未来，乘坐“超级高铁”可以将这一时间缩短为2小时！按照“科技狂人”们的构想，通过真空管道进行点对点传送的“超级高铁”，时速在理想情况下最高可达6500公里。而近日已经有公司宣布要于明年搭建全球首条“超级高铁轨道”了。那么，“超级高铁”的原理是什么？有哪些技术难点？如此大胆的设想又是否可行呢？111年前就有人提出

“真空管道”运输设想概念一家致力于“超级高铁”开发的公司HTT近日向公众宣布，将于明年在加利福尼亚地区搭建全球首条“超级高铁轨道”。其依据是有着“科技狂人”之称的艾隆·马斯克阐释的“超级高铁”构想。事实上，马斯克并不是第一个提出“真空管道运输”这一概念的人。早在1904年，美国学者罗伯特·戴维就已经提出“真空管道运输”的设想。20世纪80年代，美国的一位机械工程师达里尔·奥斯特开始思考“真空管道运输”的可行性。他于1999年为“真空管道运输”这一概念申请了专利，并于2010年成立了致力于开发真空运输项目的公司ET3。按照公司的设想，真空管道运输是一个类似胶囊一样的运输容器，它通过真空管道进行点对点传送。由于管道处于真空状态，胶囊容器时速可达到6500公里。2013年，有着“科技狂人”之称的马斯克对“真空运输”这一概念进行了丰富，提出“超级高铁”的理念。马斯克所提出的预期时速为1200公里，接近音速。这一速度将比现在最快的子弹头列车快两三倍，比飞机速度快两倍。此外，“超级高铁”还具有安全、环保的优点。因为它处于全封闭的真空系统中，可以对复杂天气免疫，还可以使用太阳能作为驱动力。到目前为止，美国已相继成立了ET3、SpaceX、HTT等多家研发“超级高铁”的公司。ET3在其网站上明确指出，其目标是在2030年实现真空管道运输项目的商业应用。未来“超级高铁”的乘客厢会是这样吗？真空环境中悬浮运行无接触无摩擦，阻力会大大减小按专家的构想，“超级高铁”在真空管道中运行，车厢则像一个胶囊放置于管道中，被发射至目的地。“胶囊”处于几乎没有摩擦力的环境中，可无间断地行驶。在能源方面，“超级高铁”将采用自供电设计，通过在管道上部铺设太阳能面板，产生足够的电能维持运行。同时，尽管真空管道运输能够达到超高速度，乘客却不会感受到高强度的加速度。它将比火车和飞机更安全、更便宜、更安静。这一构想中的关键是如何实现运行管道的真空。在马斯克的设计中，其技术原理是在地面或地下建一个密闭管道，用真空泵将管道抽成真空或部分真空。在这样的环境中运行的车辆，行车阻力会大大减小，从而有效地降低能耗，同时气动噪声也可以大大降低。高铁运行的摩擦阻力，来自于空气摩擦和接触摩擦。除了消除空气摩擦带来的阻力，超级高铁的另一大亮点是悬浮技术。悬浮技术要解决的正是接触摩擦的阻力，利用磁悬浮或气悬浮技术使车厢在真空管道中无接触、无摩擦地运行，达到点对点的传送运输。在地表稠密的大气层中，高速交通工具运行时受到接触摩擦和空气摩擦的影响。而真空管道运输系统的最高速度，曾有媒体报道说，其理论速度最快可以达到时速2万公里。不少公司和机构都在积极研发，我国也曾建过小型试验轨道自从真空管道运输的概念提出以来，有不少公司和机构都积极致力于项目研发。其中，ET3公司是开始得最早、最有代表性的一家。早在2013年，ET3公司就曾公布将建造一个长4.8公里、时速为6500公里的模拟系统，用以试验“胶囊”旅行的概念。今年6月，马斯克投资的公司SpaceX宣布举行超级高铁设计竞赛，面向包括大学生和独立工程团队的所有人开放，鼓励人们提交自己的穿梭舱设计方案。该公司的Hyperloop超级高铁项目将使用长达数英里的低压管道作为运行轨道，其本质就是将穿梭舱从一个地方发射到另一个地方。日前，HTT公司也公布了其试验轨道计划。他们计划明年搭建全球首条“超级高铁轨道”，这一轨道将位于加利福尼亚州的“码头山谷”地区，沿着5号洲际公路，绵延8公里进行测试。HTT公司是一家众筹组建的创业公司，它已经吸引了来自NASA、波音以及SpaceX等著名机构和公司的400余名专业工程师投入超级高铁研究。据称，除了HTT，参与这一试验轨道建设的，还有欧瑞康真空公司以及Aecom建筑公司。事实上，我国也开始了对“超级高铁”的研究。西南交通大学真空管道运输研究所所长张耀平投身此项研究已经10余年，他与奥斯特相识并将“真空管道运输”概念推介到中国，在西南交通大学组建了专门的研究机构。据介绍，西南交大去年曾建设过一个小型试验轨道，用以试验真空管道运输的可行性。科研人员估算，在此实验环境中有望达到的最高理论时速为3000公里。难点很多，所有设计都还停在纸上谈兵的阶段两院院士、机车车辆动力学专家沈志云指出，随着技术的不断改进，“超级高铁”的时速达到6500公里是一个可以实现的中期目标，“在技术上不存在太大问题”。不过，其实现成本太高。“这么长的隧道，还需要抽气，地铁修1公里需要8个亿。真空管道1公里10个亿也下不来。”而在中国工程院院士、高铁专家王梦恕看来，真空管道运输的可行性值得怀疑。他指出，目前磁悬浮列车在实际运行中还存在许多无法克服的障碍，更不用说建立在悬浮技术基础上的真空运输了。“交通运输工具最重要的是安全、实用、经济、可靠。这四条，真空管道运输一条也做不到。”王梦恕分析说，真空管道运输在实践中会出现很多具体问题，比如，电压在真空环境中容易出现“真空击穿”现象，产生自持放电，破坏电极导致运输系统瘫痪。此外，管道中是真空状态，而在其中运行的磁浮车辆中必须具备适宜人类乘坐的大气环境，如何保证车厢内外环境都达到标准，也是一个难点。王梦恕认为，目前谁都无法判定真空管道运输的可行性如何，因为所有的方案描述都不够详细且缺少实践中必要的论据，很难判别其技术合理性及工程可行性。“可以说，真空管道运输的所有设计都还停在纸上谈兵的阶段。”延伸阅读

我国试验列车时速已达600公里当前民航飞机时速800至1000公里，我国客运高铁的运行时速是300公里，而在南车青岛四方机车车辆有限公司内，一列银灰色超速试验列车测试最高时速已达605公里。该公司研制的这种被命名为更高速度的试验列车，早在两年多前就已经开始了试验。中科院力学研究所研究员杨国伟说，高速度列车的技术难度比飞机还要高。坐飞机最危险的时候是在起飞和降落的时候，因为有地面建筑和风对飞机的干扰，所以飞机的设计难点是起飞和降落的时候。而高速度列车始终在地面上高速运行，既要考虑到地面对列车的干扰，同时也要考虑到高速运行状况下气流的影响，所以技术难点要更复杂。当列车以每小时200公里速度行驶时，空气阻力占总阻力的70%左右，和谐号CRH380A在高速铁路上跑出时速486.1公里时，气动阻力超过总阻力的92%，而如果时速500公里以上，95%以上都是气动阻力了。而要让数百吨重的更高速的列车在线路上飞跑，除了要减少气动阻力之外，加大牵引的能力也是关键。6辆编组更高速列车牵引总功率可以达到21120千瓦，正是有了我国这个自主研发的大功率系统，才有可能让列车达到时速605公里。当然，这个速度目前还只是试验台上跑出的，实际的线路试验还需要一系列的考核。近年来，各国也都在积极研发高铁技术。2007年法国高速列车跑出570多公里的“全球第一速”。此后几年法国都是全球高铁领域的佼佼者。（本报综合）