超級高鐵“超級”嗎？——訪北京交通大學(xué)教授賈利民
2017-08-10
當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月2日，美國超級高鐵公司HyperloopOne在其官網(wǎng)上宣布，該公司于7月29日在美國內(nèi)華達(dá)沙漠完成了對超級高鐵(又稱膠囊高鐵)的第二次測試，測試時(shí)速達(dá)192英里，即310公里。這也是迄今為止，超級高鐵行駛達(dá)到的最快速度。該公司表示，接下來的目標(biāo)是在可控測試環(huán)境中達(dá)到時(shí)速402公里，而將來正式運(yùn)營后最高時(shí)速可能達(dá)到805公里。另一家研發(fā)超級高鐵的美國公司——超級高鐵交通技術(shù)公司曾宣稱，超級高鐵的理想時(shí)速甚至可以達(dá)到1200公里。這次的測試并非超級高鐵第一跑，今年5月，HyperloopOne完成了首次真空測試。
短短兩個(gè)月，超級高鐵便由時(shí)速113公里提升為310公里，面對如此迅猛的發(fā)展和建成后超乎我們想象的速度，同時(shí)也為了對超級高鐵有一個(gè)更為客觀、科學(xué)的認(rèn)識，近日，記者就此話題采訪了“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃先進(jìn)軌道交通重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組組長、北京交通大學(xué)教授賈利民。
理論與技術(shù)并不新鮮
“目前在各種媒體上、甚至一些行業(yè)管理者嘴上說得很熱鬧的美國超級高鐵，嚴(yán)格意義上來說，是美國個(gè)別公司，采用眾籌獲取資金進(jìn)行研發(fā)的一種可以產(chǎn)生位移的裝置。無論是理論上還是技術(shù)上，它都沒有體現(xiàn)出革命性的創(chuàng)新，最多是一種極具挑戰(zhàn)性的、面向?qū)崿F(xiàn)超高速位移目的的系統(tǒng)集成方案?！辟Z利民開門見山。
他在介紹超級高鐵的同時(shí)，為記者補(bǔ)上了一堂磁懸浮和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的歷史課。超級高鐵的技術(shù)內(nèi)核可以追溯到19世紀(jì)后期，人們發(fā)現(xiàn)電磁效應(yīng)，麥克斯韋系統(tǒng)地建立電磁場理論，而后電磁效應(yīng)得到了一定程度的應(yīng)用。人們發(fā)現(xiàn)同極相斥、異極相吸、變化的磁場能夠產(chǎn)生電嘗變化的電場能夠產(chǎn)生磁場，也就有了利用人造電磁場使物體達(dá)到相斥或相吸的目的，并利用電磁場使物體間產(chǎn)生空隙，消除機(jī)械摩擦；利用相斥機(jī)理產(chǎn)生推力，從而產(chǎn)生直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。磁懸浮交通系統(tǒng)便是運(yùn)用這個(gè)原理?，F(xiàn)在所謂超級高鐵的架構(gòu)設(shè)想早在19世紀(jì)末就提出了，因此，從機(jī)理和技術(shù)理念上來說，“超級高鐵并不新鮮”。
技術(shù)上，超級高鐵是對現(xiàn)有相關(guān)成熟技術(shù)提出的一種集成方案，形成使物體發(fā)生位移的新模式。靠吸力或者排斥力產(chǎn)生懸浮，這兩種懸浮模式均已被應(yīng)用于不同的磁浮位移系統(tǒng)（包括磁浮交通系統(tǒng)）中。而直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)也早已是成熟的技術(shù)?！拔矬w在快速運(yùn)行中會受到空氣阻力，美國公司為超級高鐵構(gòu)造了一個(gè)封閉空間，抽盡空氣，從而消除空氣阻力，并沒有奇思妙想之處。”賈利民從理論與技術(shù)的角度，揭開了超級高鐵的神秘面紗。
距離真正的運(yùn)輸系統(tǒng)還很遙遠(yuǎn)
值得注意的是，超級高鐵時(shí)速310公里測試，是在直線管道中完成，這比在開放空間中更容易完成?！霸谡婵窄h(huán)境下，按照當(dāng)前技術(shù)的可能性，以超級高鐵的理想速度發(fā)生位移，是可能的。但這并不代表它可以成為運(yùn)輸系統(tǒng)的一部分?！辟Z利民解釋道。
交通運(yùn)輸系統(tǒng)的使命是位移，具有位移功能的系統(tǒng)要成為交通運(yùn)輸系統(tǒng)需要三個(gè)前提，即安全有保障、經(jīng)濟(jì)上合理（位移成本可接受）、系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過驗(yàn)證并且具有足夠高的成熟度。超級高鐵的經(jīng)濟(jì)性目前還沒有一個(gè)公開的、確切的說法，但從它所需要的真空環(huán)境保持、驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)、管道平順度保持、應(yīng)急處置相關(guān)的技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備等方面看，單位運(yùn)輸能力造價(jià)必然不菲。最關(guān)鍵的，超級高鐵的安全保障沒有充分的技術(shù)依據(jù)，美國相關(guān)公司在安全方面沒有提出任何可行的方案。高速行駛在真空封閉的環(huán)境中，任何差漏帶來的危險(xiǎn)不亞于萬米之上失控的飛機(jī)。
“長時(shí)間保持真空環(huán)境、高速運(yùn)行時(shí)確保剎車無誤、擁有有效的應(yīng)急處置措施以避免人員和財(cái)物的損傷、加速和減速過程符合人的生理耐受力等……種種問題都需要超級高鐵一一給出可行合理的解答。目前美國還沒有國家部門或公共機(jī)構(gòu)有組織地參與到超級高鐵的研發(fā)中來，資金或成為它繼續(xù)發(fā)展的最大難題，而資金問題的根源在于沒有充分的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)依據(jù)證明它是一種可行的交通運(yùn)輸系統(tǒng)?！辟Z利民分析指出，超級高鐵目前只能稱為一種完成位移的裝置，日后是否能成為交通運(yùn)輸系統(tǒng)還有待探索與考量。
我國將重點(diǎn)研發(fā)時(shí)速600公里磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)
由于諸多問題還未有解決方案，超級高鐵作為交通運(yùn)輸工具的價(jià)值還沒有被證實(shí)，因此它距離成為成熟的交通運(yùn)輸工具還有很遠(yuǎn)的路要走。但磁懸浮和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用前景，無論是在我國還是在國際上都十分樂觀。
磁懸浮技術(shù)中，日本對低溫超導(dǎo)磁浮交通系統(tǒng)已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，正在進(jìn)行工程化建設(shè)?！拔覈髂辖煌ù髮W(xué)也正在研究用磁懸浮技術(shù)使列車以超級高速行駛的相關(guān)理論、技術(shù)。他們采用了新的技術(shù)——高溫超導(dǎo)，利用高溫超導(dǎo)所產(chǎn)生的自然排斥力，形成間隙和自然導(dǎo)向功能，對懸浮列車起到懸浮和導(dǎo)向作用，這些工作仍處于驗(yàn)證原理的階段。我們目前的研究，距離工程化和實(shí)用化，還有很長的路要走，我國交通行業(yè)應(yīng)該對這些探索研究給予必要支持?！辟Z利民說。
“十三五”時(shí)期，我國交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃也部署了超高速導(dǎo)向運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)的研究任務(wù)。此外，還將重點(diǎn)研發(fā)時(shí)速600公里的磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)，滿足點(diǎn)對點(diǎn)、大容量、高速旅客運(yùn)輸需求，為我國和世界高速導(dǎo)向運(yùn)輸系統(tǒng)增加輪軌高速運(yùn)輸系統(tǒng)之外新的、有意義的選項(xiàng)。
“只要是讓運(yùn)輸過程更安全、更有效率、人們生活更便利的研究，就是有意義的。如果超級高鐵今后的技術(shù)可以把現(xiàn)有原理科學(xué)地、安全地、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)，那我們何不樂見其成呢？”賈利民總結(jié)道，“只是我們現(xiàn)在需要客觀地認(rèn)識到，超級高鐵還遠(yuǎn)沒有達(dá)到顛覆現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)的程度。我國的交通運(yùn)輸系統(tǒng)有許多現(xiàn)實(shí)的技術(shù)問題要解決，已經(jīng)明確的科技創(chuàng)新任務(wù)繁重，沒有必要湊熱鬧！霧里看花，聞‘洋風(fēng)’起舞，是中國交通科技從業(yè)者應(yīng)該戒除的。”
