膠囊列車

膠囊列車

一種交通工具
膠囊列車(又名膠囊超級高鐵),是由兩家美國公司相繼利用“真空管道運輸”的概念,正在研究的一種全新交通工具。據稱,這種“膠囊”列車可以超高速、低能耗、無噪聲、零污染。被認為是繼汽車、輪船、火車和飛機之後的新一代交通運輸工具。
    中文名:膠囊列車 外文名: 别名: 其他外文名:膠囊超級高鐵 原理:真空管道運輸 作用:運輸 提出時間:2013年7月 提出公司:Tesla、ET3

背景

2013年7月,美國電動汽車公司Tesla(特斯拉)和美國科技公司ET3相繼公布的“超級高鐵”設想和“膠囊列車”計劃。雖然名稱不同,二者的核心原理一樣,利用“真空管道運輸”的概念,建造一種全新的交通工具。

這種列車車行速度是飛機的兩倍,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射,逐漸加速至每小時6500公裡,從紐約至北京隻需2小時,環球旅行也僅6小時。

ET3公司正在美國建造一個長達4.8公裡、時速為6500公裡的模拟系統,計劃在2013年底前建成并試驗“膠囊”旅行的概念。而特斯拉公司則将“超級高鐵”形容為“協和式飛機、軌道炮和空氣曲棍球台的結合體”,其設想細節和具體方案将在2013年8月12日公開揭曉。

研究史

早在1922年,德國工程師赫爾曼·肯培爾在提出磁浮列車概念時,同時提出“真空管道”的設想,認為采用管道抽真空的辦法可以實現磁浮列車速度每小時1000公裡的目标值。

2003年,日本高速磁浮列車在總長18.4公裡的試驗線路上達到的實驗運行最高速度為每小時581公裡。

在中國,早在2005年,西南交通大學成立真空管道運輸研究所,正式啟動中國真空管道運輸領域的研究和開發。

2015年2月26日,Hyperloop Transportation Technologies公司已經與加州開發商Quay Valley簽訂了協議,與之共同建設一座長約5英裡(約合8.05公裡)的超級高鐵線路,選址則位于5号州際公路附近。根據馬斯克的設想,超級高鐵項目可以通過膠囊式列車載着乘客在長達數千英裡的管道内高速前進。按照協議中所列的時間表,該項目将于明年開始動工,2019年竣工。阿赫伯恩估計,這條長約5英裡的Hyperloop超級高鐵線路将耗資約1億美元。

工作原理

同濟大學磁浮交通工程技術研究中心副主任林國斌解釋,“真空管道運輸”的原理并不複雜。衆所周知,在地表稠密的大氣層中,高速交通工具運行時受到接觸摩擦和空氣摩擦的影響,目前最高時速為500公裡左右。“如何提升速度?隻有降低摩擦。真空管道運輸就是在地面或地下建造一條密閉的管道,用真空泵将其抽成真空或部分真空,利用磁浮技術使運載工具在其中無接觸、無摩擦地運行,達到點對點的傳送運輸。”

技術系統

據設計者介紹,該運輸系統由運輸管道、載人艙體、真空設備、懸浮部件、彈射和刹車系統等組成。運行時,通過磁浮技術,将重達183公斤、長達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,發射“膠囊”沿着管道無間斷地駛向目的地。

優點

除了速度的優越性,據兩個項目的設計者介紹,真空管道運輸系統不僅更低價環保,而且更便捷舒适。

運輸成本低

ET3公司正在美國建造一個長達4.8公裡、時速為6500公裡的模拟系統,計劃在2013年底前建成并試驗“膠囊”旅行的概念。而特斯拉公司則将“超級高鐵”形容為“協和式飛機、軌道炮和空氣曲棍球台的結合體”,其設想細節和具體方案将在2013年8月12日公開揭曉。

耗能少

由于減少了接觸摩擦和空氣摩擦,真空管道運輸比任何傳統交通工具耗費的能源都少。“膠囊列車”每度電的運輸能力是高鐵的50倍。同時,設計者還在思考新的節能方式。特斯拉公司CEO艾倫·馬斯克則介紹,“超級高鐵”将采取太陽能供電方式,能夠自行補充能量。在系統中裝上太陽能電闆後,獲取的能量将超過消耗所需,此外,該系統還有存儲能量的設施,在不使用電池闆的情況下也能行駛一周時間。

節省投資及機票價格

按照預想,真空管道或許還能“附着”在已經建成的高速架橋上,從而節省路線資源與基礎設施的搭建成本。ET3公司稱,“相比昂貴的機票價格,膠囊列車能将從舊金山至紐約的旅行費用降至100美元”。

不延誤安全性好

與航空行程相比,真空管道運輸不受天氣因素影響,不會發生航班延誤、取消等情況。超級高鐵無需預訂座位,可以直接乘車出發。此外,據介紹,在真空管道沿線處每隔一定距離還設有安全艙,當車輛發生故障停止,或是密封艙體失壓時,乘客可從安全艙逃離,躲避危險。

所面對的問題

林國斌解釋,理論上,在真空環境内交通運輸确實有可能達到更高速度,但最高速度不僅與真空度有關,還與懸浮導向系統、牽引系統、軌道系統及運行控制系統性能相關。

穩定性與舒适度

林國斌對列車超高速運行的穩定性表示質疑,他說:“當線路處于真空中時,空氣阻力大大降低,有利于磁浮列車的加速,但随着速度提高,因懸浮、導向、驅動力及軌道面公差引起的磁浮列車振動也會加劇。

在多少速度下還能穩定運行,保持與軌道的無接觸及乘客可接受的舒适度,既沒有看到過試驗報道,也尚無有說服力的分析報告。”

技術合理性及工程可行性

林國斌認為,在工程可實現、代價可接受的條件下,真空管道磁浮列車可以達到多高速度,到目前為止缺少可信的方案論證,更沒有試驗數據可以佐證,“真空管道運輸的速度肯定可以超過目前大氣環境中的最高速度,但是否能達到1000公裡的時速或更高速度,需要有更嚴密的論證并最終通過試驗來驗證。”

“總而言之,真空管道運輸提供了人們繼續提高旅行速度的想象空間,但要實現工程應用,還有很多問題需要解決。”林國斌說。

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