為什么軌道列車能達(dá)到極速？
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最近國(guó)外公司又把"真空管道列車"概念炒熱 美國(guó)電動(dòng)汽車公司Tesla（特斯拉）提出"超級(jí)高鐵"計(jì)劃 美國(guó)科技公司ET3公布的"膠囊列車"計(jì)劃 乘坐"超級(jí)高鐵"從洛杉磯前往舊金山，全程960公里，只需半小時(shí)即能抵達(dá)，車行速度是飛機(jī)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(fā)射，逐漸加速至每小時(shí)6500公里，從紐約至北京只需2小時(shí)，環(huán)球旅行也僅6小時(shí)。這并不是科幻電影中的場(chǎng)景，而是近期美國(guó)電動(dòng)汽車公司Tesla（特斯拉）和美國(guó)科技公司ET3相繼公布的"超級(jí)高鐵"設(shè)想和"膠囊列車"計(jì)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(yùn)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(jù)設(shè)計(jì)者介紹，該運(yùn)輸系統(tǒng)由運(yùn)輸管道、載人艙體、真空設(shè)備、懸浮部件、彈射和剎車系統(tǒng)等組成。運(yùn)行時(shí)，通過(guò)磁浮技術(shù)，將重達(dá)183公斤、長(zhǎng)達(dá)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(fā)射"膠囊"沿著管道無(wú)間斷地駛向目的地。根據(jù)預(yù)想，由于處在無(wú)空氣、無(wú)摩擦的運(yùn)輸環(huán)境，膠囊列車的速度可以達(dá)到每小時(shí)6500公里。從美國(guó)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(shí)即可達(dá)到。 核心原理：真空管道+磁懸浮擺脫運(yùn)動(dòng)阻力！ 真空管道 磁懸浮 同濟(jì)大學(xué)磁浮交通工程技術(shù)研究中心副主任林國(guó)斌解釋，"真空管道運(yùn)輸"的原理并不復(fù)雜。眾所周知，在地表稠密的大氣層中，高速交通工具運(yùn)行時(shí)受到接觸摩擦和空氣摩擦的影響，目前最高時(shí)速為500公里左右。"如何提升速度？只有降低摩擦。真空管道運(yùn)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(shù)使運(yùn)載工具在其中無(wú)接觸、無(wú)摩擦地運(yùn)行，達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳送運(yùn)輸。" 據(jù)悉，ET3公司正在美國(guó)建造一個(gè)長(zhǎng)達(dá)4.8公里、時(shí)速為6500公里的模擬系統(tǒng)，計(jì)劃在年底前建成并試驗(yàn)"膠囊"旅行的概念。而特斯拉公司則將"超級(jí)高鐵"形容為"協(xié)和式飛機(jī)、軌道炮和空氣曲棍球臺(tái)的結(jié)合體"，其設(shè)想細(xì)節(jié)和具體方案將在8月12日公開(kāi)揭曉。 低價(jià)節(jié)能：成本僅高鐵十分之一 除了速度的優(yōu)越性，據(jù)兩個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)者介紹，真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)不僅更低價(jià)環(huán)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(yùn)輸成本大幅度下降。首先，利用直線電機(jī)將運(yùn)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(yùn)行，并不需要任何額外的能量，在乘客即將到站需要減速時(shí)，艙體的現(xiàn)有動(dòng)能又可通過(guò)直線電機(jī)進(jìn)行能量回收和再利用，運(yùn)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(yùn)輸比任何傳統(tǒng)交通工具耗費(fèi)的能源都少，"膠囊列車"每度電的運(yùn)輸能力是高鐵的50倍。同時(shí)，設(shè)計(jì)者還在思考新的節(jié)能方式。特斯拉公司CEO艾倫·馬斯克則介紹，"超級(jí)高鐵"將采取太陽(yáng)能供電方式，能夠自行補(bǔ)充能量。在系統(tǒng)中裝上太陽(yáng)能電板后，獲取的能量將超過(guò)消耗所需，此外，該系統(tǒng)還有存儲(chǔ)能量的設(shè)施，在不使用電池板的情況下也能行駛一周時(shí)間。 目前，連接兩個(gè)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(gè)方向行駛。按照預(yù)想，真空管道或許還能"附著"在已經(jīng)建成的高速架橋上，從而節(jié)省路線資源與基礎(chǔ)設(shè)施的搭建成本。ET3公司稱，"相比昂貴的機(jī)票價(jià)格，膠囊列車能將從舊金山至紐約的旅行費(fèi)用降至100美元"。 與航空行程相比，真空管道運(yùn)輸不受天氣因素影響，不會(huì)發(fā)生航班延誤、取消等情況，艾倫·馬斯克說(shuō)，"超級(jí)高鐵無(wú)需預(yù)訂座位，可以直接乘車出發(fā)。"此外，據(jù)介紹，在真空管道沿線處每隔一定距離還設(shè)有安全艙，當(dāng)車輛發(fā)生故障停止，或是密封艙體失壓時(shí)，乘客可從安全艙逃離，躲避危險(xiǎn)。 真空管道磁懸浮真的能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)嗎？ "真空管道運(yùn)輸技術(shù)的原理雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻很困難，在我看來(lái)，每小時(shí)6500公里的‘膠囊列車’，目前只是幻想。"林國(guó)斌強(qiáng)調(diào)，早在1922年，德國(guó)工程師赫爾曼·肯培爾在提出磁浮列車概念時(shí)，同時(shí)提出"真空管道"的設(shè)想，認(rèn)為采用管道抽真空的辦法可以實(shí)現(xiàn)磁浮列車速度每小時(shí)1000公里的目標(biāo)值。然而，90多年過(guò)去，真空管道運(yùn)輸理論確有探討價(jià)值，但暫未看到可行的工程方案，倘若付諸實(shí)踐需要面對(duì)很多問(wèn)題。 林國(guó)斌解釋，理論上，在真空環(huán)境內(nèi)交通運(yùn)輸確實(shí)有可能達(dá)到更高速度，但最高速度不僅與真空度有關(guān)，還與懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)及運(yùn)行控制系統(tǒng)性能相關(guān)。目前，高速磁浮列車達(dá)到的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行最高速度為每小時(shí)581公里，是2003年日本高速磁浮列車在總長(zhǎng)18.4公里的試驗(yàn)線路上達(dá)到的。 "當(dāng)線路處于真空中時(shí)，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(dǎo)向、驅(qū)動(dòng)力及軌道面公差引起的磁浮列車振動(dòng)也會(huì)加劇。"林國(guó)斌對(duì)列車超高速運(yùn)行的穩(wěn)定性表示質(zhì)疑，"在多少速度下還能穩(wěn)定運(yùn)行，保持與軌道的無(wú)接觸及乘客可接受的舒適度，既沒(méi)有看到過(guò)試驗(yàn)報(bào)道，也尚無(wú)有說(shuō)服力的分析報(bào)告。" 對(duì)于ET3公司正在建造的模擬系統(tǒng)，林國(guó)斌通過(guò)計(jì)算提出懷疑，"長(zhǎng)達(dá)4.8公里、時(shí)速為6500公里，如在這段試驗(yàn)軌道上要實(shí)現(xiàn)如此高的速度并安全地制動(dòng)，這意味著列車的加、減速過(guò)程的加速度絕對(duì)值將達(dá)到約68個(gè)G，而高級(jí)飛行員能承受的最大加速度約為6G，所以這遠(yuǎn)超出了人類的承受范圍。" "目前‘超級(jí)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(jù)，很難判別其技術(shù)合理性及工程可行性。"林國(guó)斌認(rèn)為，在工程可實(shí)現(xiàn)、代價(jià)可接受的條件下，真空管道磁浮列車可以達(dá)到多高速度，到目前為止缺少可信的方案論證，更沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以佐證，"真空管道運(yùn)輸?shù)乃俣瓤隙梢猿^(guò)目前大氣環(huán)境中的最高速度，但是否能達(dá)到1000公里的時(shí)速或更高速度，需要有更嚴(yán)密的論證并最終通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。" "總而言之，真空管道運(yùn)輸提供了人們繼續(xù)提高旅行速度的想象空間，但要實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，還有很多問(wèn)題需要解決。"林國(guó)斌說(shuō)。 結(jié)語(yǔ) 總而言之，真空管道運(yùn)輸在理論上能到達(dá)極高的速度，提供了人們繼續(xù)提高旅行速度的想象空間，但要實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，還有很多問(wèn)題需要解決。要想達(dá)到企業(yè)家們所設(shè)想情景，還有許多理論和前期論證工作要做，恐怕在短期內(nèi)沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)。 原網(wǎng)頁(yè)已經(jīng)由ZAKER轉(zhuǎn)碼以便在移動(dòng)設(shè)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(guò) |
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