真空磁懸浮列車速度有望超越飛機(圖)

2011年01月28日 17:53  科學畫報



真空磁懸浮列車－－速度有望超越飛機　　文／王令朝

　　目前，我國正在運行和建設的高速鐵路里程已經超過1萬千米。到2011年，世界上一次建成線路里程最長、技術標準最高的京滬高速鐵路有望通車。2010年12月3日，在京滬高鐵聯調聯試和綜合試驗中，中國新一代高速動車組最高時速達到486.1千米，再度刷新了世界鐵路運營速度紀錄。然而，中國科學家並沒有因此而放慢研製更高時速列車的步伐。目前，西南交通大學牽引動力國家重點實驗室課題組正在積極研發試驗真空管道高速交通。在未來兩三年內，實驗室將推出時速600～1000千米的真空磁懸浮列車實驗模型，10年之後可能投入運行。根據現在的理論研究，這種列車最高時速可達到2萬千米。

　　何謂真空磁懸浮列車

　　眾所周知，當今不管是普通列車還是高速列車，它們的運行方式都屬於輪軌系統。在大氣環境下由於受制於能耗、雜訊等因素的影響，列車實際行駛時速通常不宜超過400千米。為了打造時速更高的列車，科學家們提出了一種真空管道高速交通的列車新技術。其工作原理是建造一條與外部空氣隔絕的管道，將管道內部抽為真空后，在其中運行磁懸浮列車。由於真空磁懸浮列車在運行時沒有輪軌系統的摩擦力，空氣阻力也小得多，因此它可以達到驚人的高速，而且，由於有了與外部空氣隔絕的密封管道，可以在荒漠、高原、山地、江湖、海底以及惡劣氣候環境下正常運行。

　　雖然真空磁懸浮列車在真空環境下運行，但是列車的車廂內部肯定不是真空狀態。氣密性良好的列車結構能夠確保列車車廂內與其他列車一樣充滿新鮮空氣，乘客乘坐這種真空磁懸浮列車不會有眩暈、胸悶等異樣的感覺。從建設造價上來看，目前高速鐵路隧道線路的造價約為每千米1.5億元人民幣，其隧道斷面高度大約是6～8米，而真空磁懸浮列車使用的管道斷面高度僅為4～5米，可節省很多材料和施工費用。因此，跟高速鐵路相比，管道斷面下降帶來的成本節省可望平衡由於增加真空管道、真空設備等而增加的建設成本。

　　真空磁懸浮列車的幕後故事

　　其實，真空管道交通概念並不是一個新概念。早在20世紀60年代，美國蘭德諮詢公司和麻省理工學院的專家就提出了真空管道磁懸浮運輸的概念。但是，直到20世紀末人們才開始關注這種新型的鐵路交通方式。1999年，美國佛羅里達州機械工程師戴睿·奧斯特將真空管道磁懸浮運輸概念變成了一整套的設計圖紙，並向美國專利局申請了發明專利。2001年，中國對外貿易運輸集團公司的一位科技人員為了解決運輸物流快捷安全最關鍵的交通技術問題，在網際網路上發現了奧斯特的真空管道磁懸浮運輸技術的相關資料。通過與奧斯特充分交流后，他決定要將這項技術引進到國內。

　　2002年初，這位科技人員聯繫到西南交通大學機車車輛動力學和磁懸浮等專業的幾位專家。他們通過10個多月的緊張策劃和積極籌備，最終在西南交通大學組建了一個被命名為真空管道運輸研究所的科研機構，並邀請了奧斯特加盟，共同開展真空管道交通研究和實驗工作。經過4年多的積極努力，研究人員連續3次向有關部門申請國家自然科學基金，終於在2007年獲得26萬元的項目基金，為研究和試驗真空管道交通奠定了基礎。

　　中國技術方案優於國外

　　目前，世界上僅有美國、瑞士和中國3個國家正在進行真空管道磁懸浮技術的科學研究。其中，美國的技術方案是採用高真空管道交通方式，其管道中的大氣壓只有外界空氣的百萬分之一。這種方案不僅建造成本極高，而且實施的技術難度也極大，所以真正要投入實際營運並非一件易事。瑞士的技術方案則是將真空管道設置在地下隧道之中，這種方式同樣會增加額外的建設成本，在具體實施中也要克服許多實際應用技術難題。事實上，無論是美國還是瑞士，他們的技術方案都還停留在理論研究和探討階段。

　　與美國、瑞士相比較，我國真空磁懸浮列車技術方案的優點更加明顯，最主要的一點是體現在管道的真空度上。目前，正在試驗的真空管道內的氣壓為0.5個大氣壓，可以減少空氣對於列車運行的阻力，讓列車時速達到1000千米上。據專家介紹說，列車時速1000千米還是一個保守的數字，下一步目標將把列車的時速提到4000千米或者更高。就目前試驗結果來看，所有建設真空磁懸浮列車的設備都是現成的，所涉及的各項技術也都已實現商業化應用，唯一要做的工作就是建造一條國家層面統籌的實驗線路，並進行統一調度整合即可。由此可見，這個研製方案不僅在技術上容易實現，而且還可以大大降低建設成本。

　　天涯咫尺展現美好前景

　　當今，人們的高速遠程客運工具主要以航空客機為主，其飛行速度約為1000千米／時。但是，對於5000千米以上的遠程旅行來說，不僅人們所要耗費的時間和經濟成本相當驚人，而且還造成了嚴重的環境污染，能源危機以及連續不斷的空難事件更讓人們反思應該採用怎樣的「安全、高速、經濟、環保」的交通工具。

　　目前，包括汽車、高速列車、磁懸浮列車等在內的任何一種地面交通工具，其商業運行速度都不宜超過400千米/時。否則，不但能源消耗大、雜訊超標，而且其安全性、舒適度也難以得到保證。其實，這一切都是因交通工具在稠密大氣層里行駛所造成的。因此，作為新一代的真空磁懸浮列車無疑是一個價廉物美的選擇。它的單位運客能耗不足航空客機的十分之一，而它的雜訊、廢氣污染以及事故率幾乎接近於零，這完全符合21世紀新時代人們對地面超高速交通的標準要求，也是地面交通達到超高速的可能技術途徑。更令人感到驚喜的是，如果對磁懸浮列車實施進一步的技術改進，克服極高速運行中的某些障礙，其極限速度達到2萬千米/時也不是不可能實現的。

　　目前，我國真空磁懸浮列車的研製將分成4個階段逐步推進。現階段除了已完成技術論證之外，將要進行一項經濟的可行性評估工作。一旦造價和維護成本能控制在可接受的程度，到2020年將有望實現試運行目標，2030年將達到推廣運營水平。屆時，國人就將享受到世界最先進的真空磁懸浮列車這一高科技成果，從北京到廣州2300千米的路程，不用坐飛機同樣只要用2.5小時甚至1小時便可到達目的地。未來，人們甚至可用短短數小時便能完成夢寐以求的環球旅行。

拭目以待！以後客運國內航線可以完全淘汰了。高速火車的經濟性，安全性都不是飛機可以相比的。

mimidustie 發表於 2011-2-17 07:37
拭目以待！以後客運國內航線可以完全淘汰了。高速火車的經濟性，安全性都不是飛機可以相比的。

所以日本在這方面，根本沒有優勢。