“高速飞行列车离现实有多远”

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超级高速铁路的想象图

信息背景

最近，刷爆微信的力矩来了:中国航天科工集团企业宣布，研发人员正在开展“高速飞行列车”项目的攻关。 该项目结合超声速飞行技术和轨道交通技术，可使列车时速达到4000公里。 如果技术创新得以实现，国内超级城市群可以形成一个小时经济圈。

年8月底，在第三届中国(国际)商业航天高峰论坛上，中国航天科工集团企业副总经理刘石泉表示，他们开展了“高速飞行列车”的研究论证，利用低真空环境和超声速外形空减少空气阻力，实现磁悬浮 高速飞行列车的最大运行速度达到4000公里/小时，比普通高铁快10倍以上，比民用飞机快5倍。 这个项目将按照“三步走”战术分阶段实施。 首先具备时速1000公里的运输能力，具备建设区域城际交通网的时速2000公里的运输能力，建设国家超级城市群间的每小时交通网，最后该项目具备时速4000公里的运输能力，建设“一带一路”交通网，用于航天、高铁、核电

前景令人振奋，但要将理想变为现实，还有很多困难需要认真面对和克服。

超高速磁悬浮技术酝酿了多年

年，美国太空探索技术企业的创始人埃隆·马斯克，基于前人的构想，提出了利用电磁驱动悬浮室在真空管道中运行，建设超级高速铁路的理念，即所谓的“超级电路”。 由于没有真空摩擦力和空空气阻力，理论速度可以达到1200公里/小时。

事实上，中国于2004年12月召开了由8名两院院士参加、多位国内权威专家出席的“真空管道高速交通”研讨会。 年，西南交通大学教授赵勇团队开发了世界上第一个“真空管道磁悬浮车实验系统”。 这是世界首创、结合真空管道、磁悬浮及线性驱动技术的完善的真空管道试验设备。 年末，西南交大建设了第二代高速环路设备，将轨道铺在管壁上，形成“壁挂式”磁悬浮列车，成功将管道真空的极限压力降低到1335，相当于放掉了管道的99%空气体。

美国惠普one公司今年5月在美国内华达州的测试管道进行了首次“全尺寸”系统测试——全尺寸空测试，表明了全尺寸空条件下的“超级电路”高速列车的状况 据悉，7月28日完成速度测试，车速达到310公里/小时，该公司正式运营后，预计时速将超过800公里。 9月7日最新消息，美国超高速铁路运输技术企业与印度安得拉邦经济开发集团签署备忘录协议，在当地开发他们的超高速铁路运输系统。

无论是美国埃隆·马斯克推荐的“超级电路”高速列车，还是中国航天科工集团论证的“高速飞行列车”，使用的技术都是一样的，第一，需要利用密封管道，第二，需要使用悬浮技术。 “超级环路”使用气垫悬浮，“高速飞行列车”使用超高速磁悬浮。

不难想象高速飞行列车所需的建设价格非常昂贵。 即使没有真空管道这个环节，只有普通的超高速磁悬浮列车，成本也是极高的。 从日本东京到名古屋的超高速磁悬浮新干线，线路长286公里，建设价格达到5.4万亿日元，每公里价格11.3亿元，京沪高铁成本约为每公里2亿元，前者是后者的5.7倍。

到目前为止，在全世界，轨道高铁列车创造了两个世界速度记录。 一个是2007年3月，法国的非载人高铁列车创下了574.8公里/小时的世界纪录。 至今维持了十年，但还没有被打破。 2年12月，中国和谐号车在京沪高铁试验段创下486.1公里/小时载人运行的世界最高纪录。 在商业运行中，中国高速铁路的载人运行速度最高，为350公里/小时。

开发磁悬浮技术的主要国家共有3个，分别是日本、德国和中国，日本的要点是开发超导超高速磁悬浮技术，德国的要点是始终引进超高速磁悬浮技术，中国目前正在致力于中低速磁悬浮技术的开发，取得了可喜的成绩。 在速度记录的创建中，超高速磁悬浮列车可以轻松碾压轨道式高速铁路车辆。 例如，最近的世界最高速度记录是去年4月21日由日本“l0系”超导磁悬浮列车创造的，达到了603公里/小时。

西南交通大学开发的世界首创的“真空管磁悬浮车实验系统”

必须面对重重困难

4000公里/小时的高速飞行列车很有吸引力，但从理想到现实，需要克服无数难关，处理许多核心技术难题。 例如，如何低价建设真空管道和管道的维护，以确保高速运动下磁悬浮系统的动力学稳定性，如何保证高速运动下的直线驱动效率等。

在非真空的环境下，日本超高速磁悬浮列车的速度突破了600公里/小时，因此可以理解为，使用真空管道时，空空气阻力不再是第一大障碍，理论上列车速度无限大 但是，列车即使以真空管道运行，也需要加速过程，据推算，超高速铁路列车从零加速到4000公里/小时时，加速度高达1.8g，远远超过了普通乘客能够承受的1.2g加速度范围，因此，

另外，我国幅员辽阔，地形多而复杂，河谷山脉、平原丘陵，给超级高速铁路的建设带来很大的麻烦。 列车运行的线路并不都在直线上，但是要使用弯道通过，需要以4000公里/小时的速度将曲线半径设定为900公里，基本上与直线相同。 但是，不动的话，千百公里的高速铁路路线就会变成直线。 一是不能施工，二是即使能建设，消耗的资金也是天文数字。

乘坐高铁列车，安全第一，如果为了加快速度而牺牲安全，这样的交通工具就没有竞争力和生命力。 4000公里/小时的高铁列车是炮弹发射速度的4倍，相当于一枚洲际导弹，如何保证列车在运行中不与设备相撞、不脱轨、不倾斜，是科研人员必须首先处理的问题。 根据我国轨道交通标准，中低速磁悬浮列车每10米允许的“偏转”误差必须控制在3毫米以下，高速磁悬浮列车的“偏转”误差必须控制在1毫米以内，相对于时速1000公里以上的“高速飞行列车”，误差控制精度要求更高。

美国物理学家、超导磁悬浮概念的共同提交人詹姆斯·鲍威尔警告说，超高速铁路的轨道误差必须非常小，如果轨道壁的位置差很小，就有可能导致灾害。 根据国内高速飞行列车研发专家的观点，列车使用的超高速磁悬浮技术是基于高温超导体与永磁体之间的抗磁和磁通钉扎作用，由材料的内在特征决定的被动悬浮，具有结构简单、安全、自我导向、节能环保等特点。 理论上通过磁悬浮技术的“自我导向性”可以将高速列车的“偏转”控制在误差范围内。

高速飞行列车以时速4000公里的速度运行，加减速都消耗大量能量，在加速期间，列车以真空的速度运行，不发生音障和热故障。 但是，在减速期间，会产生大量的热能，如何能及时排除使列车降温，是研发人员必须处理的难题之一。 列车在真空管道高速运行，对管道密封性要求极高，保证密封性的维护资金也不在少数。 管道为半级空的话，虽然技术上容易实现，但是列车会不由得遇到音障和热障。 总之，列车速度越快，运营价格越高，即使超级高铁处理了这些技术难题，商业运营成功与否还是个未知数。

高速飞行列车是一个非常有吸引力的概念，但离现实还很远。 由于列车依赖的超高速磁悬浮技术，一直没有实现大范围的普及，空管道技术更是没有应用先例。 当然，人类的技术正在迅速发展，面对高目标，我们必须认真面对一切困难。

(作者是铁路高级工程师)

扩大话题

真空管道运输可以先用于货物运输吗？

陈语

真空管道运输的概念近年来受到更多的重视。 由于载人运输在安全性方面更高、更困难，所以最先将真空管道技术应用于物流运输是自然的考虑。

德国邮政开始讨论可能性

在电子商务快速发展的未来，真空管道运输能够比较有效地处理快递投诉的大幅增加与城市交通拥堵、环境污染之间的矛盾。 年初，德国邮政dhl开始研究该项目，支持荷兰代尔夫特理工大学的hyperloop管道的高速运输。 该大学4人小组设计的悬架室在spacex真空流水线概念开发全球大赛中获奖，今年1月，dhl将测试模型空送到美国协助其参加决赛。 他们击败了美国麻省理工学院和德国慕尼黑技术大学团队，目前成立了hardt技术初创企业，筹资63万美元，在dhl的支持下，开发了应用于邮政和物流领域的模型样机。 他表示，dhl将继续与hardt密切合作，并在必要时提供投资和协助。

研究小组负责人豪特说:“真空管道系统首先应用于货物和包裹的运输，人的运输一定是之后的第二步。” 联合项目创始人、dhl快递荷兰企业it副总裁沃尔沃也表示，真空管道明显适合快递业配送，货运量要加满货机需要一定的时间，同时业务量达到诉求也是每半小时飞一次。 但是，真空管道分离室每天可以多次装运货物，整个欧洲当天都可以到达互联网。 理论上说，在今后很长一段时间内，真空管道将是代替所有短程运输的最理想的新模式，可以大大降低价值成本和对环境的影响。 这是因为这个系统几乎是零碳排放。 德国邮政dhl设想了其最后公里的处理方案，在各自的“真空管道”车站安装自动对接的智能包装器，或者用自主机器人送货车完成最后的路程。

豪特预计，今后4年内技术将得到验证，准备就绪，加上铺设管道的时间，这10年后将在技术上成为现实。 但是，dhl的沃尔沃表示:“空管道在欧洲将面临越来越多的政策、社会经济方面的挑战。 例如，因为为了处理各方面的立法问题，英国建设通往巴黎和荷兰的新铁路需要15到20年。 因此，预计真空管道将首先在中国和中东等新兴市场建成。 那里有更广阔的土地，同时这样规模的基础设施项目面临的政策限制非常少。 ”。

邮政运输高速公路已经付诸实践

此外，今年7月，广东中保斯通集团发布首条“智慧物流快线”的消息引起众多关注。 他们架设了低空静止索轨道，形成了空中的“高速公路”，无人穿梭机器人可以运载少量货物，具备转弯、转轨等功能，可装载100公里，耗电量低，功耗低 如果建设覆盖全国城乡的索、轨智运快线系统，通过“索轨道+穿梭机器人”，可以实现商品国内当天送达、同城一小时到货、费用减半的目标。 保存斯通集团与广东省茂名化州市人民政府签署了战术合作协议，将化州市建成世界首个智慧物流快线示范市。 目前，每公里智运快线建设价为15万元，量产后按10万元计算，采取分阶段加盟建设的方法，建设周期为1年，投资额为2亿元，价格回收周期为2-3年。

与广东保存斯通的索道物流相似，国外也有越来越多的索、轨物流运输创新理念。 年12月，亚马逊获得地下配送互联网专利，采用传送带、轨道、气动管道组合，将包裹寄到车站、鞋单解决中心。 家里预先建设了连接所有房子的空气管道，如果与地下干线管道互联网连接，也可以直接将快递包裹送到客户家。 dhl等其他欧美业界专家的未来展望中也提到了这样的构想。

(作者是邮政科学研究企划院的高级工程师)

来源：人民视窗网