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11月8日，维珍的超级高铁项目在美国内华达州拉斯维加斯附近的沙漠中完成了首次载人测试。在本次试验使用的500米长管道中，在管道的强大磁力作用下，高铁车厢仅用15秒就到达终点，最高时速172公里。
11月8日，维珍的超级高铁项目在美国内华达州拉斯维加斯附近的沙漠中完成了首次载人测试。在本次试验使用的500米长的管道中，在管道强大的磁力作用下，高铁车厢仅用15秒就到达终点，最高时速172公里。在更长的管道中，超级高铁的理论时速可以达到1000公里。
人们对便捷出行的渴望推动了对轨道交通速度的研究。那么这个研发走到了今天的哪一步呢？
图片来源：视觉中国
轮轨高速铁路有其发展极限。最成熟的高速车辆是起源于日本的轮轨高速铁路。经过50多年的发展，无论是技术还是实践都变得成熟可靠，得到了广泛的认可。作为后起之秀，中国已建成3.9万公里高速铁路，构建了世界一流的高速铁路交通网络。中国高铁最高载人试验速度达到了481.6 km/h，运营速度一直保持在350 km/h左右。
随着列车运行速度的提高，许多在低速时被忽视的问题逐渐凸显，极大地影响了列车速度的提高。列车提速时，车体上的空气脉动压力波动明显增大，气动噪声越来越明显。当列车运行速度达到300 km/h时，列车产生的气动噪声将超过轮轨噪声，成为高速列车的主要噪声源。实践证明，轮轨高铁时速超过400公里时，面临的最大问题是空气阻力，空气阻力可占全列车总阻力的80%。同时，由于空气阻力的存在，列车运行产生的气动噪声与速度的八次方成正比，使得列车的能耗迅速增加，在经济上并不合适。一般来说，轮轨高速列车最高运行速度不能超过400 km/h，一旦超过就不经济。
人类对更高速度的渴望是无止境的，因此研究时速400公里以上的交通方式是许多国家在交通领域追求的目标。
高速磁浮走向轮轨高速铁路有其局限性。如果要突破400km/h的限速，就需要找到更合适的提速方式。现在中国、日本、德国、韩国都在大力发展超高速磁悬浮技术。其中，德国高速磁浮列车最高试验速度达到550km/h，2006年4月在中国上海建成时速430km/h的商业运营线。目前，日本正在建设的中央新干线的高速磁浮列车试验速度为603 km/h，运营速度将达到505 km/h，东京至名古屋段计划于2027年投入运营。
在高速交通领域，高铁的商业运营速度为350km/h，飞机的巡航速度为800 ~ 900km/h，超高速磁悬浮可以填补400 ~ 600km/h的速度缺口。
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中国非常重视超高速磁浮技术的研发。早在2016年，国家通过“先进轨道交通”重点工程，部署时速600公里高速磁浮交通系统，计划攻克高速磁浮核心技术，全面自主掌握高速磁浮的设计、制造、调试和试验评估方法。经过广大科技工作者的努力，终于在车辆、牵引、运行控制、通信等领域取得了重要成果。2019年5月，具有自主知识产权的600km/h高速磁浮列车研制成功，解决了超高速条件下车体减重、强度、刚度、噪声等一系列技术难题。研制的新一代高速磁浮列车车体更轻更强；解决了高速磁浮列车的气动阻力和升力问题，气动性能达到国际先进水平。高精度悬浮制导、测速定位装置和控制系统的性能指标达到国际领先水平。
投资1000亿元将于近期启动的沪杭高速磁浮，是中国首条时速600公里的高速交通系统。这条线路开通后，只需要30分钟就可以到达上海到杭州的200公里路程。
但不可否认的是，即使高速磁浮列车能够以600 km/h的速度运行，空气阻力仍然是最大的障碍。如果我们想继续提高速度，我们需要使用真空管道运输。
当超级高铁的设想付诸实践时，今年11月，英国维珍公司在美国内华达州实验的“Hyperloop”项目取得了新的突破，首次完成了载人实验。维珍的超级回路采用低真空管道磁悬浮方式，两名测试人员乘坐代号为XP-2的第二代超级回路吊舱。吊舱运行500米长的管道需要15秒，最高时速达到172km/h，维珍的“超级环路”是美国大亨埃隆马斯克(elon musk)在2013年提出的所谓超级高铁概念，当时估计时速可以达到1200公里。
尽管许多专家对这个异想天开的想法持怀疑态度，但仍有许多公司试图将其付诸实践，维珍就是其中之一。参与本次实验的莎拉卢西恩(Sarah Lucian)表示，超级高铁加速非常快，不会让人感到不适。如果一切顺利，维珍计划在2025年获得超级高铁运营所需的认证，并在2030年开通首条超级高铁线路。该线路将能够在运载28人时达到最高速度。
除了英国的维珍，西班牙的泽雷罗斯也筹集了700万欧元开发超级环路，乐观估计该项目未来将带来数十亿美元的市场机会。成立于2015年的波兰Hyper Poland公司也致力于研发类似于super loop的真空管道磁悬浮技术，并筹集了400万欧元作为研发基金。他们的速度目标值为300~600 km/h，2019年，荷兰Hardt Hyperloop公司正式启动了欧洲首个全尺寸超级高铁测试设施，并致力于欧洲超级高铁中心的建设，为测试时速700km以上的超级高铁列车建设了一条长约3km的试验线，未来将成为欧洲超级高铁基础设施和技术标准化试验基地。Hardt Hyperloop计划2022年建成超级高铁中心，2023年建成10-15km试验线，2028年实现超级高铁的商业运营。
这些公司的开拓精神值得称赞，但他们目前正在开发的超级高铁的速度与预期的1200公里仍有很大差距。
真空磁悬浮的研发仍需攻坚克难。气动噪声和空气阻力是制约高速列车不断改进的两大控制因素。解决空气阻力的最好方法是采用低真空管道输送。然而，低真空管道运输是一个全新的领域，需要研究和解决系统散热、生命保障、救援逃生、应急保障等一系列关键问题。
现在流行的真空管道运输系统的研究都是采用“真空磁悬浮”技术，而“真空气垫技术”由于安全性低，并没有成为研发的主流。目前，真空管道磁悬浮技术主要集中在真空管道的设计制造、管道结构特点、优化方法和施工方法等方面。美国的初创公司和中国的西南交通大学开展了大量的基础研究工作，积累了更多的技术储备。然而，在真空管道磁悬浮技术的研发过程中，还有许多难点需要解决，包括：
由于超级列车在低真空环境下超高速运行，具有传统航空航天领域飞机和高速铁路的一些特点，因此需要在车体系统、磁悬浮、直线电机驱动、牵引供电和制动技术等领域开展深入研究。
高速列车系统控制复杂，可靠性要求高，列车运行在狭窄封闭的管道空间，使得通信系统信号衰落严重。因此，有必要发展可靠的、不间断的通信技术，以满足列车安全运行的要求。
低真空管道的通行速度极高，在长距离运行过程中，低真空管道自身系统可能遭受地震、泥石流或火灾、漏气、渗水等灾害。因此，超高速低真空管道磁浮交通的安全性尤为重要，需要研究列车防脱轨/防碰撞技术、自动分段管道密封技术、应急救援和逃生技术、自然灾害预警和安全运行控制技术、管道系统和列车运行安全监测、评估和预测控制技术等。
真空管道悬挂交通是一个封闭的环境，受暴风雨、大雪等恶劣天气的影响较小。车内外噪音小，占地面积减少，可与城市地铁衔接。通过低真空管道在全国乃至全球各大区域中心之间运行时速1000公里以上的磁悬浮列车，可以实现人员和货物的即时到达，这将极大地方便各地区之间的物资交流，极大地改善信息时代信息传播速度和物资传播速度极不匹配的现状，并引发交通方式的变革。
在衍生应用领域，超高速低真空管道磁悬浮技术也可以为卫星和火箭发射提供有竞争力的技术选择。真空管道磁悬浮助推发射系统为运载器的单级发射提供了可实施的方案，发射装置可重复使用，大大降低了发射成本。
总的来说，超级高铁离工程应用更近了一步。让我们拭目以待，期待又一次交通革命的到来。
文章来源：北京日报
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