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中国超高速列车设计时速超过一千公里,我们知道这些(视频/组图)

1个月前 来源: 澳大利亚广播公司ABC中文 原文链接 评论1条

本文转载自澳大利亚广播公司ABC中文,仅代表原出处和原作者观点,仅供参考阅读,不代表本网态度和立场。

中国超高速列车设计时速超过一千公里,我们知道这些(视频/组图) - 1

中国近期宣布超高速低真空管道磁悬浮系统项目取得了突破性的进展,在山西大同完成了全尺寸超导电动悬浮试验,试验列车的最快时速破纪录的达到了623公里。

据媒体报道,此次试验的超高速低真空管道磁浮交通系统采用超导磁悬浮技术,打破了中国国内全尺寸超导电动磁悬浮系统的最高速度,为今后的超高速超级高铁打下基础。

采用该技术意味着列车并不接触地面,而是悬浮在低真空管道中“飞行”,因此又称为高速飞车。

这种超高速列车的设计时速达到1000公里,超过了大多数民航客机的巡航速度,若将来正式投入使用,可能会成为地表最快交通工具。

该试验项目由属于军工机构的中国航天科工三院负责研制,结合了航空航天和陆地轨道交通技术。据中国媒体报道,在全球试验性低真空管道磁悬浮交通系统中,中国建设的试验线号称在建距离最长、规模最大。

这条两公里长的试验线在2022年4月开工建设,2023年11月完工。

“高速飞车”能为我们带来什么?


YOUTUBE据中国官媒报道,低真空管道超导磁悬浮列车项目已在山西开展各项试验,设计时速达到1000公里。

“这将改变任何一个需要千里迢迢运输物资的幅员辽阔国家的状况,”乔纳森·库德里克(Jonathan Couldrick)副教授说。

库德里克副教授任职于澳大利亚国立大学(ANU),专注研究航空业的可持续发展与系统工程。

他表示,提起远距离运输,“高速飞车”可能会彻底改变目前的运输状况。时速达到1000公里时,基本上就可以与航空航天技术竞争了。如果时速增加到4000公里,则整体形势就会发生变化。

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乔纳森·库德里克副教授表示,“高速飞车”可能会彻底改变目前远途运输的状况。(Supplied:ANU)

库德里克副教授指出,如果是短途旅行,列车以高速行驶不久再减速就抵达目的地。如果某地的人口密度很大,需要出于工作目的将大量劳动力运输到其他地点,“高速飞车”的作用就会凸显。

想象一下,早上通勤时可以在约半小时的时间内到达目的地,那么当前各人口密集都市的状况就会发生变化。那时,即便出生在远离各首府城市的人也可以早上搭乘超高速列车去大城市工作,下班后再搭车回家。

按照低真空管道超导磁悬浮列车研制部门中国航天科工三院公开的信息,“高速飞车”项目的第一步就是在时速达到1000公里时,建设区域性城际“高速飞车”交通网。列车时速达到2000公里时,就会建设国家超级城市群“高速飞车”交通网。时速达到4000公里时,便会建设“一带一路”倡议下的“高速飞车”交通网。

中国学者发表在科学与医学资料库Science Direct上的一篇论文则指出,高速运输对各地经济增长的影响不尽一致,高速运输还会扩大已经存在的经济差距。

论文还表示,中国高铁对特大城市和发达城市的经济增长有显著贡献,但对其他城市则影响不显著。

“飞车”会取代飞机吗?

时速1000公里,甚至更高的低真空管道超导磁悬浮列车的时速有朝一日投入运营,航空与高速铁路会受到致命冲击吗?

“如果这种列车能够研发出来,并投入商业运营,航空业会受到较大影响,”斯威本科技大学(Swinburne University of Technology)航空系的系主任雷铮(Zheng Lei)教授说。

他以高铁为例进行了分析,指出通常在800公里以内的短途旅行中,如果飞机与超高速火车速度相似,便不再有速度上的优势,例如飞机经常晚点,往返于机场的时间也很长。

至于800-1500公里远的中程航线,票价相对便宜的高铁也具备一定竞争力,特别是在与那些容易延误的航班竞争的情况下。至于1500公里以上的远程旅行,则飞机具有速度上的优势。

不过,雷铮教授也表示这些都是理想状况,在某些情况下低真空管道超导磁悬浮列车系统与目前的高铁都不能代替航空。即便时速1000公里的磁悬浮列车投入运营时航空业还没有可以与之竞争的超音速客机,各航空公司依然会占据较大的市场。

雷教授解释说,首先,列车通常都在国内运营,因为跨国运输都要受双边协议约束,而且将轨道修到国外难度很大,有很多阻碍因素。所以,中国各航空公司都意识到这一点,积极开辟国际航线。

“同样,[这些因素的影响]对磁悬浮列车也一样,很难开辟国外市场,”雷教授说。

其次,目前完全没有办法在海洋及复杂地形条件下建造高铁或磁悬浮以及真空管道运输系统,而修建跨境列车轨道时经常会遇到海洋、山地等地形。

此外,鉴于成本,“高速飞车”这样的交通系统更有可能投入中国国内市场,特别是那些经济发达地区。“高速飞车”系统将北上广深这样人口稠密的主要城市连接起来后才具有一定的经济性。

反之,轨道交通不便的地方可能永远是民航的天下,因为修建、升级机场比铺设磁悬浮轨道或真空管道更具经济性,成本要低很多,而且无需占用大量土地。

库德里克副教授则从环保方面谈到了低真空超导磁悬浮列车的影响。

他表示,支线客机可能会被这种列车取而代之,执行支线客运航班中50%飞行任务(干线客机执行50%飞行任务)的支线客机可能会被“高速飞车”这样的交通工具替代。如果支线客机与“高速飞车”都以1000公里的时速行驶,则后者的碳排放要少很多,更加环保。 

数据显示,支线客机的碳排放绝对值占比是干线客机的一半,但排放强度却与干线客机一样。

如果用超高速列车这样的交通工具来执行由支线客机实施的旅客运输任务,则澳大利亚的所有国内航班都可以轻易被取而代之。超高速列车不必像飞机那样按固定航线飞行,而是可以更换行驶路线。

他指出,如果从某条路线开始使用超高速列车,完全用这种列车替代支线客机,可能会减少3%或4%的碳排放。

真空管道磁悬浮列车何时投入运营?

虽然中国建设“高速飞车”系统在技术上可行,但资金问题是妨碍工程建设的一个关键因素。

中国低真空管道超导磁悬浮列车项目的团队负责人赵勇教授曾对中国媒体表示,缺乏资金支持是主要原因。

另一位专家,中国两院院士沈志云也曾透露,中国发展真空管道交通的难点是资金,而不是技术。

沈志云认为,这种列车使用的管道很长,还需要抽气。修建普通地铁的造价为每公里八亿元人民币,修建真空管道的成本则每公里10亿也不够。

雷铮教授指出,需要从技术与商业角度来考虑运营时间问题。从技术层面考虑,用25年时间投入运营应该可行。

但从商业层面考虑,就需要更多的信息和数据,比如建造真空管道磁悬浮列车的成本,详细计算平均到每个座位的成本是多少,每公里建造成本又是多少。如果计算结果表明这种列车的运营会在商业上处于劣势,则很难投入商业运营,除非政府给予大量补贴。

他以磁悬浮交通举例告诉ABC中文,磁悬浮列车技术是德国很早以前就发明的,但德国并没有将磁悬浮列车投入商业运营,因为德国人认为很难实现商业回报。而在中国,磁悬浮列车至今也没有得到普及,只是在上海有一条全长29.8公里的磁悬浮示范线。

人体能适应三倍音速的列车环境吗?

中国“高速飞车”的设计时速为1000公里,但该项目的技术总负责人毛凯对媒体表示,列车的最终时速可达到4000公里(约3.2倍音速)。

这个速度已经远远超过了“协和”式超音速客机与苏联图-144超音速客机的最高飞行速度,接近历史上最快有人驾驶飞行器SR-71“黑鸟”高空高速侦察机创下的最高飞行速度。 

您可能会担心,普通人搭乘行驶速度三倍于音速的列车是否会出现不良反应?

“高速旅行不是问题,”乔纳森·库德里克副教授说。

他表示,回溯历史就会发现曾有一段时间,人们认为若以100公里的时速旅行,人体就会燃烧或崩解。但现在,很多人可能每天都乘坐时速超过100公里的汽车旅行。

大概80年前,人类飞行器的速度突破了时速1000公里的大关。之后,不断有载人飞船发射到太空,时速至少达到40000公里(人造物体摆脱地球引力的最低速度)。

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中国“高速飞车”的最高时速有可能达到4000公里,远超“协和”式超音速客机的最高飞行速度。(Flickr: Deanster1983)

“高速飞行列车”的技术总负责人毛凯接受中国媒体采访时表示,安全是这个项目首先要考虑的问题,高速对人体产生的危害可以忽略不计,“如果人的安全问题不能保障,这个项目肯定不会实施”。 

库德里克副教授认为,人类非常有能力将低真空管道超导磁悬浮列车的时速提高到4000公里,科幻电影中看到的超高速旅行很可能会实现。

他对ABC中文表示,这种列车确实有潜力将时速从600多公里提升到1000公里,无论最终时速是否能达到4000公里,技术上都可能实现。

为什么低真空管道磁悬浮列车的速度能超过飞机?

中国低真空管道磁悬浮列车最引人瞩目的特点就是速度飞快。

快到什么程度呢?最新一代波音737客机的巡航时速为848公里,中国高铁目前的运营时速则为200—350公里,然而,低真空管道磁悬浮列车在现阶段的设计时速就达到了1000公里。

为什么试验中的中国磁悬浮列车能跑这么快?

三个关键词:磁悬浮、真空、超导。

同普通列车相比,高铁的速度可以说是相当快了,京沪高铁的最高实验速度达到486.1公里。然而,列车时速若超过400公里, 空气阻力最少占总阻力的80%。高速列车在常压隧道中行驶时,空气阻力甚至超过总阻力的90%。

采用磁悬浮技术是提高列车速度的一种有效解决方案。与高铁不同,磁悬浮列车利用了磁极“同性相吸,异性相斥”的原理让车体浮在空中。这种列车利用永磁力、电磁力或超导磁力克服车辆重力的作用,并利用直线电机来控制控制列车的速度。

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磁悬浮列车“漂”在轨道上方行驶,而且没有车轮,因此与传统列车摩擦阻力小且车体重量较轻。(AFP Photo: Jiji Press)

磁悬浮列车与轨道没有接触,减少了摩擦损耗,而且列车没有车轮,各种机械传动结构也少于那种车轮在铁轨上行驶的传统列车。因此车体重量较轻。

然而,普通磁悬浮列车在超高速行驶时依然会产生强大的空气阻力。要避免空气阻力导致的速度限制,一种方案就是将列车外形进行减少空气阻力的优化,并在低真空管道内运行。

在山西做试验的“高速飞车”的轨道摩擦力和空气阻力都大大减少,而且采用了高温超导磁悬浮技术,所以能够贴着地表进行超高速“飞行”。

所谓超导磁悬浮是利用低温超导材料和高温超导材料的抗磁性来实现磁悬浮。与普通磁悬浮比较,超导磁悬浮列车的主要优势在于车底与铁轨的悬浮间隙较大,行驶时速至少达到500公里,而且能耗很少。

澳大利亚会修建类似的真空管道超导磁悬浮铁道系统吗?

2023年6月,澳大利亚创建了高铁管理局(High Speed Rail Authority ),董事会接受了一项具有挑战性的任务:“将高铁梦变为现实”。

40年前,这个国家就提出了兴建高铁项目的设想,但至今还是纸上谈兵。那么,澳大利亚有可能去修建比高铁更有诱惑力的真空管道超导磁悬浮“飞铁”吗?

“他们[中国人]的生活方式会得到改变,[真空管道超导磁悬浮列车]会让一些情况发生改变。然而,要是想想澳大利亚,我们讨论高铁有一段时间了,但仅仅是高铁就有很多事情要做,甭说磁悬浮了,”库德里克副教授说。

他认为,从技术上说,真空管道超导磁悬浮铁道项目有可能实现,但还要考虑这样做的政治意愿、涉及的环境问题、科学或社会需求以及产生影响的政党联盟条约合法性问题。

在库德里克副教授看来,有政治意愿和社会需求不难,但必须拿到土地才能考虑真空管道超导磁悬浮铁道项目,相关技术才能得以应用。

他对澳大利亚的真空管道超导磁悬浮列车项目的可行性深表怀疑。过去40年,关于用高速铁道将主要首府城市连接起来的讨论一直没停,但获得项目用地需要极其庞大的资金。修建铁道的开支、占地费、建造费与维护成本加在一起是一笔巨款。因此,修建较长的高速铁道确实会对澳大利亚的经济产生不利影响。  

莱尔德副教授则表示,他对澳大利亚有朝一日将拥有高速铁路网持乐观态度,但这需要一段时间来建设。

他不确定澳大利亚建设磁悬浮系统的可行性,但相信高速铁路网络可以逐步建设。

他表示,日本的情况就是个例子。1964年,日本的高铁线路刚刚超过500公里,现在日本拥有约3000公里高铁线路。

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最新评论(1)
FCCP
FCCP 1个月前 回复
连高铁都回不了本,连利息都赚不出来,搞这玩意儿没有任何意义!


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