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中科院院士:“中国超级高铁”处在实验室阶段

 2016-05-13 来源:新华网 作者:彭茜  [投稿排行榜]
2016-05-13 10:17:18

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  “速度”一直是人类在发展轨道交通时的不懈追求。美国“超回路1号”公司的测试原型车在内华达州的荒漠如离弦之箭般沿轨道驶出,一秒内从静止加速至每小时96公里。未来,从纽约到北京,乘坐这样的超高速“管道高铁”或许只需半天时间。

  “超回路1号”公司的“管道高铁”就是利用磁悬浮技术让运输舱悬浮于被抽成真空的管道中,从而实现以很少的能量驱动运输舱高速前进,设计时速将达1120公里。

  虽然埃隆·马斯克2013年在其麾下公司官网上公布“管道高铁”开源设计方案,加速了这一技术从概念走向现实,但其实早在1934年,获得世界上首个磁悬浮技术专利的德国工程师赫尔曼·肯珀就提出在抽成接近真空的密闭隧道中运行磁悬浮列车的设想。这种“真空管道式”地面交通也于本世纪初开始被中国研究者所关注。

  2004年,西南交通大学教授、中国两院院士(中国科学院和中国工程院院士)沈志云举办了一场“真空管道高速交通”院士研讨会。沈志云在会上提出超高速是21世纪地面高速交通的需求,真空(或低压)管道式地面交通是达到超高速的唯一途径,认为我国应将目标定位在发展每小时600至1000公里的超高速地面交通上。

  在研究人员的不断积累与探索下,2014年,西南交通大学搭建了全球首个真空管道超高速磁悬浮列车原型试验平台。列车运行时,管道内的大气压相当于外界的十分之一。研究人员希望通过建造低压环境,减少空气对磁悬浮列车的阻力。在理想状态下,列车在低压管道中最终能实现时速大于1000公里的行驶,并且能耗低,无噪声污染。这与“超回路1号”公司所采用的运输系统核心技术原理是一致的。

  当列车时速达到400公里以上时,超过83%的牵引力会被浪费在抵消空气阻力上。中国科学院院士、西南交通大学教授翟婉明在接受新华社记者专访时表示,这种情况下气动噪声、阻力、能耗都会随着列车速度的增加而显著增长,这时就要采用铺设真空管道的办法,解决一系列空气动力问题,在维持高速的同时保证舒适性和能耗经济性。

  “我们一直很热心也很激动地投入做真空管道超高速磁悬浮列车方面的探索工作,但目前尚处于实验室模型试验阶段,距离工程化和投入实际应用还有很长的路要走,”翟婉明说,研究人员还在继续寻找突破速度极限的方法。

  西南交通大学超导与新能源研究开发中心的赵勇教授团队目前研制出了第二代高速真空管道高温超导侧浮系统,这种将轨道铺在管壁上的“壁挂”磁悬浮列车,突破了环形轨道离心力的限制,大幅度提高了高温超导自由悬浮系统的运行速度。

  中国研究人员介绍说,他们已实现测试模型车在未对管道抽真空的状态下行驶时速达到80多公里,且运行平稳。未来还有望实现地面轨道和管壁轨道相结合的“三维轨道”。

  不过,在翟婉明看来,“管道高铁”要实现商业化面临着不少实际问题,比如磁悬浮本身的高技术成本、远距离真空管道建设和维护的高昂投入,以及在超高速情况下保障乘客安全性的要求等,“在工程上还要靠一项项安全技术来保障”。

  中国很早就开始了磁悬浮技术在轨道交通方面的商用试点。2003年,上海机场线的磁悬浮列车就投入了商业化运营,长沙中低速磁悬浮快线也于今年5月初投入试运营,连接北京门头沟与石景山的北京地区首条中低速磁悬浮线路S1线也将于年内实现全线贯通调试。

  但建设和运营磁悬浮铁路的投入产出比一直是悬而未决的问题。以上海磁悬浮线路为例,这条总长约30公里的线路,每公里造价超过3亿元人民币,何时能收回运营成本和建设成本目前仍是未知数。

  翟婉明认为,基于目前中国的基本国情,能让老百姓感受到切身好处的还是近十年来轮轨高铁的飞速发展。目前,中国高速铁路运营里程已超过两万公里,平均运营时速达300公里,未来还有一定的提速空间和规划需求,需要在这方面深入研究。以京沪高铁为例,若能将运营时速提升至350公里的设计时速,将会进一步方便出行。

  “美国公司这样大胆的探索创新是非常值得赞赏的,但是我们也应平衡好目前急需解决的问题和长远发展的关系,”翟婉明说。他认为中国轨道交通的发展应根据不同的远景、短期和近期目标来开展研究和实践。在探索未来前沿技术的同时,也应继续加强给人民日常生活带来直接便利的应用技术研发,“仰望星空”和“脚踏实地”不可偏废。

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