超級高鐵,正在駛來
2016-05-18
馬斯克設(shè)想的附有太陽能電池陣列的hyperloop膠囊軌道。資料圖片
Hyperloop客運(yùn)膠囊系統(tǒng)假想圖（不按比例）。
Hyperloop載客版膠囊截面圖（載客狀態(tài)）。資料圖片
當(dāng)?shù)貢r間5月11日，超級高鐵公司HyperloopOne在美國內(nèi)華達(dá)州北部的沙漠中進(jìn)行首次公開測試。盡管本次測試完全專注于推進(jìn)系統(tǒng)，但仍然給了各界極大的信心——讓投資者們有理由暢想“陸上火箭”如何以接近聲速的速度用管道膠囊運(yùn)送乘客和貨物。
“科學(xué)狂人”埃隆·馬斯克早在2013年就公布Hyperloop計劃：其原理很簡單，抽取管道內(nèi)空氣，降低氣壓以減少阻力。由于列車前進(jìn)的阻力非常小，很小的動力就能使列車獲得極大速度。而hyperloop也是由馬斯克生造出來的單詞——hyper（超級的），和loop（環(huán)）組合而成，一般翻譯做“超回路列車”或者“超級環(huán)”。
專家認(rèn)為，hyperloop一旦成功，將帶來巨大顛覆。不過，hyperloop最大的難點(diǎn)不是技術(shù)，而是建造成本和能源消耗。有評論稱，如果不能證明其商業(yè)可行性，這項“未來技術(shù)”前景難料。
●南方日報駐京記者王詩堃策劃統(tǒng)籌張志超
HyperloopOne兩秒鐘首秀
2013年8月12日，特斯拉和SpaceX的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（ElonMusk）公布了他的hyperloop計劃。馬斯克形容該計劃為“協(xié)和式飛機(jī)、軌道炮和空氣曲棍球臺的結(jié)合體”，具體而言，則是鋪設(shè)密封管道，將管道內(nèi)氣壓抽低，膠囊形狀的列車在管道內(nèi)快速行進(jìn)。由于氣壓低（馬斯克的設(shè)想是千分之一左右的地球表面大氣壓），摩擦力也會降低，列車將達(dá)到相當(dāng)高的速度——馬斯克的設(shè)想是1000千米/時。按此速度，北京到上海只需1小時。
2016年5月11日，在美國內(nèi)華達(dá)州北部的沙漠中，HyperloopOne首次公開測試了其直線感應(yīng)推進(jìn)系統(tǒng)。在倒計時結(jié)束后，直線感應(yīng)推進(jìn)系統(tǒng)在預(yù)先鋪設(shè)好的91米的軌道上以2.4倍重力的加速度啟動，在1秒內(nèi)由靜止加速至96千米/時，然后測試原型車扎進(jìn)軌道末端的沙堆中，揚(yáng)起漫天沙塵。整個過程持續(xù)了2秒鐘。
HyperloopOne向眾多支持者，以及華爾街投資者們證實(shí)了他們的第一步。但這次測試完全專注于推進(jìn)系統(tǒng)，原型車并未在真空（或低壓）環(huán)境下進(jìn)行，而是在露天環(huán)境下依托軌道前進(jìn)，只有加速、沒有制動裝置，測試原型車看起來和過山車差不多。公司高級工程副總裁約什·吉格爾（JoshGiegel）介紹，此次并未測試懸浮系統(tǒng)，公司目前正在洛杉磯的辦公室里評估被動懸浮解決方案。
有關(guān)注者質(zhì)疑，本次測試并未涉及任何技術(shù)難點(diǎn)?！斑@不就是電磁炮嗎１關(guān)注者諷刺道。
對于質(zhì)疑，公司首席執(zhí)行官羅布·勞埃德（RobLloyd）說，“我們已經(jīng)測試了懸浮技術(shù)，還在低壓環(huán)境中測試了空氣動力學(xué)，并且測試了真空管道。所以，我們已經(jīng)測試過整個系統(tǒng)?！?br />
勞埃德的說法并不讓人信服。各單項技術(shù)的測試成功，并不代表將它們整合后，整個系統(tǒng)就能順利運(yùn)行。這其中的技術(shù)難關(guān)難以估計。
HyperloopOne首席技術(shù)官布羅根·班布羅根（BroganBamBrogan）稱，計劃到2016年底建設(shè)擁有1/4英里（約合400米）長，包含一系列管道的完整尺寸軌道，屆時將進(jìn)行完整測試。
吉格爾介紹，測試車的最高時速可達(dá)644千米。吉格爾還表示，HyperloopOne不會局限于任何一項技術(shù)?！拔覀兿Ｍㄟ^測試設(shè)計盡快發(fā)布產(chǎn)品、獲得反愧完成升級。”
HyperloopOne的首秀有些令人失望，但這不影響資本市場對其青睞。測試前一天，HyperloopOne宣布它剛剛獲得了8000萬美元的B輪融資，目前已經(jīng)融資超10億美元。公司頗為“豪華”的團(tuán)隊給了資本市場足夠的信心：HyperloopOne的聯(lián)合創(chuàng)始人、董事長皮謝瓦是馬斯克的好友，也是Uber的早期投資人之一；首席執(zhí)行官勞埃德是思科的前聯(lián)席總裁；首席技術(shù)官班布羅根此前曾供職于SpaceX；董事會成員還包括Snapchat的前首席運(yùn)營官艾米麗·懷特（EmilyWhite）。
最大的困難在技術(shù)之外
Hyperloop的理念并不新鮮。早在1922年，德國工程師赫爾曼·肯培爾在提出磁懸浮列車概念時，就同時提出“真空管道”的設(shè)想，認(rèn)為采用管道抽真空的辦法可以實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車速度每小時1000千米的目標(biāo)值。
軌道交通領(lǐng)域的權(quán)威、西南交通大學(xué)牽引動力國家重點(diǎn)實(shí)驗室教授、兩院院士沈志云曾評論道：“真空管道運(yùn)輸技術(shù)的原理雖很簡單，但實(shí)現(xiàn)起來卻很困難。最主要的原因，同磁懸浮列車一樣，是技術(shù)不成熟，成本過高，與其他運(yùn)輸方式不兼容，與運(yùn)輸市場格格不入?！?br />
沈志云院士提到的磁懸浮列車，早在20世紀(jì)70年代即由西德和日本分別研發(fā)成功，而直到2004年，首條商業(yè)運(yùn)營的高速磁浮列車線路（通常指時速大于250千米）才在上海建成。
《華爾街日報》也認(rèn)為，Hyperloop的最大的挑戰(zhàn)不在于技術(shù)，而在于證明它的商業(yè)可行性，否則就會像協(xié)和超音速客機(jī)一樣走向失敗。協(xié)和超音速客機(jī)因運(yùn)營成本過高，于2003年退役。
哈佛大學(xué)城市規(guī)劃和公共政策教授何塞·戈麥斯—伊瓦涅斯（JoseGomez-Ibanez）對于超級高鐵的成本表示懷疑：“我不理解他們自認(rèn)為可以在什么地方節(jié)約成本？他們在和航空公司競爭，可航空公司不需要安裝數(shù)百英里的軌道。”
在馬斯克的hyperloop計劃之前，瑞士曾有類似的真空管道高速交通項目Swissmetro，計劃用低壓力管道連接各大城市。按照設(shè)計目標(biāo)，從蘇黎世到伯爾尼的時間將由1小時縮短至12分鐘。項目得到了瑞士政府的支持，由洛桑瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院完成初步測試，但終因經(jīng)濟(jì)原因下馬。韓國也曾對Swissmetro項目感興趣，但最終也未采納。
參與Swissmetro項目的洛桑瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院教授馬塞爾·尤弗（MarcelJufer）介紹，“利用真空泵產(chǎn)生7%的地球表面大氣壓并不復(fù)雜，但進(jìn)一步達(dá)到滿足高速鐵路需要的低氣壓（地球表面大氣壓的千分之一），則相當(dāng)困難，它的成本太高了。”
Hyperloop運(yùn)作方式
●抽出管道中的部分空氣，形成接近真空的管道，空氣阻力大大降低，從而使速度大大提高。
●軌道中安裝無動力線圈環(huán)路，將永磁鐵植入到傳輸艙車廂中，從而創(chuàng)造出懸浮效應(yīng)。
●以膠囊為傳輸艙，將其置于管道之中，搭載乘客或貨物在低氣壓管道中運(yùn)行。
█行業(yè)觀察我國早已探索超級高鐵
早在2004年，軌道交通領(lǐng)域的權(quán)威，西南交通大學(xué)教授、兩院院士沈志云就組織過“真空管道高速交通”院士研討會。會上，沈志云院士提出，真空（或低壓）管道式地面交通是達(dá)到超高速的唯一途徑。在此前后，西南交大即開始真空管道磁懸浮列車的探索。
沈志云院士介紹，“當(dāng)速度增加時，氣動阻力會隨速度的平方上升，氣動噪音則會隨速度的7次或8次方急增，這是任何形式的交通工具都無法避免的客觀規(guī)律?！?br />
在正常大氣壓環(huán)境下，當(dāng)時速達(dá)到400千米以上時，空氣阻力在總阻力中所占比重將超過80%，而噪音也將超過90分貝。這種情況下，采用真空（或低氣壓）管道以降低阻力，是非常正常的思路。
世界上首個“超級高鐵”的原型實(shí)驗平臺即誕生在中國。2011年4月，西南交大便建成了世界上第一個“真空管道磁懸浮列車實(shí)驗系統(tǒng)”。到2013年，西南交大方面更新了磁懸浮技術(shù)，采用“高溫超導(dǎo)磁懸副技術(shù)搭建新的平臺，并于2014年對外展示。
2016年初，西南交大最新一代的測試平臺——第二代高速真空管道高溫超導(dǎo)側(cè)浮系統(tǒng)完成了第一階段調(diào)試。與上一代常規(guī)懸浮方案不同，該平臺采用側(cè)掛式懸浮，以在實(shí)驗室狹小空間中實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。據(jù)介紹，到目前為止，該平臺可以將管道內(nèi)大氣壓抽至外界的1.3%左右。
相較于HyperloopOne僅僅獨(dú)立測試了推進(jìn)系統(tǒng)、HTT還未向外界展示原型機(jī)，西南交大這一項目已經(jīng)進(jìn)入整體系統(tǒng)實(shí)驗階段，在項目開發(fā)上走得更快。
有業(yè)界人士向記者解讀，高鐵系統(tǒng)是車、線、控制系統(tǒng)的整合，甚至后兩者的技術(shù)難度還要高于車輛本身，并非簡單地造出原型車就好?！懊绹鴥杉夜疽S時給投資者信心，并吸引下一輪投資，所以很急切地放出并不成熟的原型車?！?br />
專家認(rèn)為，“管道高鐵”仍處于實(shí)驗室模型階段，真正走向商業(yè)化，還需克服不少技術(shù)難關(guān)。包括沈志云院士和西南交大不少研究人員都持此類觀點(diǎn)。
除了技術(shù)難關(guān)，也有現(xiàn)實(shí)方面的考量。就現(xiàn)有的實(shí)驗成果來看，“管道高鐵”的造價將遠(yuǎn)高于輪軌式高鐵。
結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，沈志云院士曾提出過將“管道高鐵”和現(xiàn)有高鐵相結(jié)合的方案，“在條件較好的整體道床上加罩，構(gòu)建密閉管道，通過抽氣站抽成0.2—0.1個大氣壓的低真空?！蓖涣懈咚倭熊嚕谟姓婵展艿赖膮^(qū)段，超高速運(yùn)行；到了沒有這一裝置的區(qū)段，仍按普通高速度行駛。
