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真空磁悬浮列车速度有望超越飞机
发布时间:2011-11-19
 

    目前,我国正在运行和建设的高速铁路里程已经超过1万千米。到2011年,世界上一次建成线路里程最长、技术标准最高的京沪高速铁路有望通车。 2010123日,在京沪高铁联调联试和综合试验中,中国新一代高速动车组最高时速达到486.1千米,再度刷新了世界铁路运营速度纪录。然而,中国科学家并没有因此而放慢研制更高时速列车的步伐。目前,西南交通大学牵引动力国家重点实验室课题组正在积极研发试验真空管道高速交通。在未来两三年内,实验室将推出时速6001000千米的真空磁悬浮列车实验模型,10年之后可能投入运行。根据现在的理论研究,这种列车最高时速可达到2万千米。

    何谓真空磁悬浮列车

    众所周知,当今不管是普通列车还是高速列车,它们的运行方式都属于轮轨系统。在大气环境下由于受制于能耗、噪声等因素的影响,列车实际行驶时速通常不宜超过400千米。为了打造时速更高的列车,科学家们提出了一种真空管道高速交通的列车新技术。其工作原理是建造一条与外部空气隔绝的管道,将管道内部抽为真空后,在其中运行磁悬浮列车。由于真空磁悬浮列车在运行时没有轮轨系统的摩擦力,空气阻力也小得多,因此它可以达到惊人的高速,而且,由于有了与外部空气隔绝的密封管道,可以在荒漠、高原、山地、江湖、海底以及恶劣气候环境下正常运行。

    虽然真空磁悬浮列车在真空环境下运行,但是列车的车厢内部肯定不是真空状态。气密性良好的列车结构能够确保列车车厢内与其他列车一样充满新鲜空气,乘客乘坐这种真空磁悬浮列车不会有眩晕、胸闷等异样的感觉。从建设造价上来看,目前高速铁路隧道线路的造价约为每千米1.5亿元人民币,其隧道断面高度大约是68米,而真空磁悬浮列车使用的管道断面高度仅为45米,可节省很多材料和施工费用。因此,跟高速铁路相比,管道断面下降带来的成本节省可望平衡由于增加真空管道、真空设备等而增加的建设成本。

    真空磁悬浮列车的幕后故事

    其实,真空管道交通概念并不是一个新概念。早在20世纪60年代,美国兰德咨询公司和麻省理工学院的专家就提出了真空管道磁悬浮运输的概念。但是,直到20世纪末人们才开始关注这种新型的铁路交通方式。1999年,美国佛罗里达州机械工程师戴睿·奥斯特将真空管道磁悬浮运输概念变成了一整套的设计图纸,并向美国专利局申请了发明专利。2001年,中国对外贸易运输集团公司的一位科技人员为了解决运输物流快捷安全最关键的交通技术问题,在互联网上发现了奥斯特的真空管道磁悬浮运输技术的相关资料。通过与奥斯特充分交流后,他决定要将这项技术引进到国内。

    2002年初,这位科技人员联系到西南交通大学机车车辆动力学和磁悬浮等专业的几位专家。他们通过10个多月的紧张策划和积极筹备,最终在西南交通大学组建了一个被命名为真空管道运输研究所的科研机构,并邀请了奥斯特加盟,共同开展真空管道交通研究和实验工作。经过4年多的积极努力,研究人员连续3次向有关部门申请国家自然科学基金,终于在2007年获得26万元的项目基金,为研究和试验真空管道交通奠定了基础。

    中国技术方案优于国外
    目前,世界上仅有美国、瑞士和中国3个国家正在进行真空管道磁悬浮技术的科学研究。其中,美国的技术方案是采用高真空管道交通方式,其管道中的大气压只有外界空气的百万分之一。这种方案不仅建造成本极高,而且实施的技术难度也极大,所以真正要投入实际营运并非一件易事。瑞士的技术方案则是将真空管道设置在地下隧道之中,这种方式同样会增加额外的建设成本,在具体实施中也要克服许多实际应用技术难题。事实上,无论是美国还是瑞士,他们的技术方案都还停留在理论研究和探讨阶段。

    与美国、瑞士相比较,我国真空磁悬浮列车技术方案的优点更加明显,最主要的一点是体现在管道的真空度上。目前,正在试验的真空管道内的气压为 0.5个大气压,可以减少空气对于列车运行的阻力,让列车时速达到1000千米上。据专家介绍说,列车时速1000千米还是一个保守的数字,下一步目标将把列车的时速提到4000千米或者更高。就目前试验结果来看,所有建设真空磁悬浮列车的设备都是现成的,所涉及的各项技术也都已实现商业化应用,唯一要做的工作就是建造一条国家层面统筹的实验线路,并进行统一调度整合即可。由此可见,这个研制方案不仅在技术上容易实现,而且还可以大大降低建设成本。

    天涯咫尺展现美好前景

    当今,人们的高速远程客运工具主要以航空客机为主,其飞行速度约为1000千米/时。但是,对于5000千米以上的远程旅行来说,不仅人们所要耗费的时间和经济成本相当惊人,而且还造成了严重的环境污染,能源危机以及连续不断的空难事件更让人们反思应该采用怎样的安全、高速、经济、环保的交通工具。

    目前,包括汽车、高速列车、磁悬浮列车等在内的任何一种地面交通工具,其商业运行速度都不宜超过400千米/时。否则,不但能源消耗大、噪声超标,而且其安全性、舒适度也难以得到保证。其实,这一切都是因交通工具在稠密大气层里行驶所造成的。因此,作为新一代的真空磁悬浮列车无疑是一个价廉物美的选择。它的单位运客能耗不足航空客机的十分之一,而它的噪声、废气污染以及事故率几乎接近于零,这完全符合21世纪新时代人们对地面超高速交通的标准要求,也是地面交通达到超高速的可能技术途径。更令人感到惊喜的是,如果对磁悬浮列车实施进一步的技术改进,克服极高速运行中的某些障碍,其极限速度达到2 万千米/时也不是不可能实现的。

    目前,我国真空磁悬浮列车的研制将分成4个阶段逐步推进。现阶段除了已完成技术论证之外,将要进行一项经济的可行性评估工作。一旦造价和维护成本能控制在可接受的程度,到2020年将有望实现试运行目标,2030年将达到推广运营水平。届时,国人就将享受到世界最先进的真空磁悬浮列车这一高科技成果,从北京到广州2300千米的路程,不用坐飞机同样只要用2.5小时甚至1小时便可到达目的地。未来,人们甚至可用短短数小时便能完成梦寐以求的环球旅行。

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