作者:周咏 来源:人民日报海外版 发布时间:2016/5/21 18:14:21
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美国首次滑车测试成功 中国第二代设备加紧实验

 

美国首次“滑车”测试成功 中国第二代设备加紧实验
 
“超级高铁”竞赛谁能胜出?
 

 
 

“真空胶囊”高铁示意图
 

诺贝尔物理学奖得主道格拉斯参观西南交大真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台。
 
(西南交大超导与新能源研究开发中心供图)
 
 
一辆模型车从轨道上冲出去,两秒内到达近百米外,撞到沙堆后减速停车。从公布的视频中我们可以看到美国创业公司“Hyperloop One”开发的推进系统首次户外测试情况。作为“超高速管道高铁”一部分,推进系统测试成功吸引了众多目光,许多人在期待“超级高铁”的实现。回望我国,长沙中低速磁悬浮列车的商业运营,西南交通大学真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台的建成,都在昭示着“超级高铁”已踏上征途。
 
像“胶囊炮弹”一样发射
 
2013年,被称为“科技狂人”的美国电动汽车公司特斯拉的创始人埃隆·马斯克发布了名为《超级高铁缘起》的白皮书,提出了他的“超级高铁”概念。这种“超级高铁”采用磁悬浮技术,形似胶囊的悬浮舱搭载乘客或货物在近乎真空的管道中运行。这种管道可以大幅减少悬浮舱运行的空气阻力,只有海平面空气阻力的1/1000,相当于在4.5万米高空飞行,像发射炮弹一样将车厢发射至目的地。因此马斯克的“超级高铁”运行时速可达750英里(约1230公里/小时)。
 
因为是逐渐加速且运行在可控的环境中,列车运行会很平稳。根据马斯克的设想,如果在洛杉矶和旧金山之间修建一条这样的管道,往来两地的车程将可缩短到35分钟,与传统交通工具相比,开车需要6小时,传统火车更是要整整一天。而且据称这样一条管道的建造成本只有加州在建高铁项目的1/10。
 
马斯克声称自己没有精力完成这个项目,于是由创业公司“Hyperloop One”接手。近日在美国西部内华达州荒漠进行的“推进系统”测试中,实验滑车两秒钟加速到约640公里/小时,获得了成功。
 
“Hyperloop One”公司首席执行官罗布·劳埃德预计,如果此次测试获得的成果可以被复制和应用,这种管道高铁将在2019年实现货物运输,2021年提供客运服务。他认为,管道高铁将成为一个全球性的运输网,只不过在这之中我们移动的是原子,而不是数据。
 
中国“第二代高速环线”设备建成
 
“真空管道高铁”的概念并非美国独有,这个概念在中国的提出甚至早于美国,我国“超级高铁”设想的时速也将达600~1000公里,足以取代飞机。2003年5月,高温超导领域的博士赵勇出任西南交大超导研究开发中心(现超导与新能源研究开发中心)常务副主任,学校投入800多万元购置了两台超导物理性质测量设备。自2003年起的8年时间里,在赵勇的带领下,他的团队将“真空管道磁浮车”从一个“概念”变成了一个模型实体。
 
2011年,全球第一个同时结合真空管道、磁悬浮及线性驱动的完整真空管道试验设备在西南大学超导中心诞生。2014年,西南交大建成了真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台。不过碍于实验环线的半径仅有6米,当时测试车辆的最高速度只达到了50公里/小时。
 
2015年底,第二代高速环线设备建成,研发团队将轨道铺在管壁上,形成“壁挂式”磁悬浮列车,能有效解决实验室中轨道半径太小所带来的离心力问题,常压下的实验车平均时速已经提升至82.5公里。且团队成功将管道真空的极限压强降到了1335帕(一个大气压等于101325帕)——这相当于抽掉了管道中99%的空气。
 
据赵勇团队介绍,目前真空管道悬浮车常压下最高平均时速已经提升到100km左右,且磁悬浮系统在时速100km高速运行下具有很好的稳定性和可靠性。最大瞬态时速达到了108公里,无论在高温超导磁浮还是在真空管道磁浮领域的研究中,这都是实际运行的最快速度,同时108公里的瞬态时速也超过了国产常导中低速磁浮的运营时速。在该设备的第二阶段调试中,有望突破时速200公里,直接从实验角度验证高温超导磁浮应用于超高速载人交通工具的可能性。
 
中国“超级高铁”设想的核心原理与美国相似,但在某种程度上我国的进展可以说快于美国,美国的类似项目现在仍处在各部分独立测试阶段,比如“Hyperloop One”公司展示的就只是推进系统,而西南交大这一项目则已经进入整体系统实验阶段,在项目开发上走得更快。
 
我国多条磁悬浮线投入运营
 
虽然“真空管道磁悬浮车”暂时没有办法实现,但普通的磁悬浮列车早已进入公众的视野。早在1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。世界上首条商业运营的磁浮列车线路是1984年英国伯明翰机场的低速磁浮铁路,但现已被拆除。
 
今年5月6日我国长沙磁浮快线投入载客试运营,这是我国第一条具有自主知识产权的中低速磁悬浮交通路线。长沙磁浮快线西起长沙南站,东至长沙黄花,采用磁浮列车3辆编组,最大载客量为363人,设计最高速度可达100公里/小时。在试运营中,列车计划以60公里/小时的速度前行,最高速度达到80公里/小时,从长沙南站至长沙黄花机场T2航站楼全程运行只需19分30秒。
 
由于没有轮轨的摩擦震动,车辆在时速80公里运行时的噪音很小;最小转弯半径只有50米,仅为地铁的1/2,适合在市区内建筑间穿行,可最大限度避免拆迁;其爬坡能力也很强,可在100米内爬上2层楼的高度,一般轮轨交通最大爬坡能力仅为其1/2。至于颇具争议的辐射问题,经权威机构检测,也不用担心。运行期间,有记者做过测试,烟、水杯立于地面均平稳不倒。另一方面,该型交通系统总成本约为2亿元—2.5亿元/公里,低于地铁交通系统的总成本。
 
中国工程院院士刘友梅表示,长沙中低速磁浮工程列车的成功研制,使得我国轨道交通产业主机企业及其产业链攻克了中低速磁浮列车系统集成技术的关键点。也填补了中国中低速磁浮自主知识产权的工程化和产业化运用领域的空白,在世界中低速磁悬浮列车技术领域居于一流水平。
 
在长沙磁浮快线开通之前,上海磁悬浮列车已于2003年正式开始商业运营,全长近30公里。同年,西南交大在四川成都青山磁悬浮列车线完工,该磁悬浮试验轨道长420米,主要针对观光游客。北京磁悬浮示范线也正在建设之中,预计2017年底开通。
 
 
 

 

 
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