美国首次滑车测试成功 中国第二代设备加紧实验

美国成功测试中国第一台“滑轮”第二代设备强化实验

谁能赢得“超高速铁路”竞赛？

“真空胶囊”高速铁路示意图

诺贝尔物理学奖得主道格拉斯参观西南交通大学真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台。

(由西南交通大学超导和新能源研发中心提供)

一辆模型车冲出了跑道，在两秒钟内到达了将近100米远的地方，撞上了沙子，减速停下。从发布的视频中，我们可以看到由美国初创公司HyperloopOne开发的推进系统的首次室外测试。作为“超高速管道高速铁路”的一部分，推进系统试验的成功吸引了许多目光，许多人都期待着“超高速铁路”的实现。回顾我国，长沙中低速磁悬浮列车的商业化运营和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，都表明“超高速铁路”已经踏上了征程。

像“胶囊壳”一样发射

2013年，美国电动汽车公司特斯拉(Tesla)的创始人埃隆·马斯克(elon musk)发布了一份名为“超高速铁路的起源”的白皮书，并提出了他的“超高速铁路”概念。这种“超高速铁路”使用磁悬浮技术，胶囊形状的悬浮舱在接近真空的管道中运送乘客或货物。这种管道可以大大降低悬浮舱的空气阻力，悬浮舱的空气阻力只有海平面空气阻力的1/1000，相当于飞行45000米，像炮弹一样将车厢发射到目的地。结果，马斯克的“超高速铁路”能以每小时750英里(约1230公里)的速度运行。

因为它正在逐渐加速，并且在一个受控的环境中运行，所以火车将会平稳地运行。根据马斯克的设想，如果在洛杉矶和旧金山之间修建这样一条管道，两地之间的旅程将缩短至35分钟。与传统的交通工具相比，开车需要6个小时，而传统的火车需要一整天。据说这种管道的建设成本只有正在建设的加州高速铁路项目的十分之一。

马斯克声称他没有精力完成这个项目，所以初创公司HyperloopOne接手了。在最近于美国西部内华达沙漠进行的“推进系统”测试中，实验滑轮在两秒钟内加速到约640公里/小时，并获得成功。

HyperloopOne首席执行官罗布劳埃德(Rob Lloyd)预测，如果这项测试的结果能够被复制和应用，这条高速管道将在2019年实现货物运输，并在2021年提供客运服务。他相信高速铁路将成为一个全球运输网络，但在这方面我们是移动的原子，而不是数据。

中国“第二代高速环路”设备竣工

“真空管道高速铁路”的概念并不是美国独有的。这个概念在中国比在美国提出得更早。中国的“超高速铁路”概念将达到每小时600-1000公里，这足以取代飞机。2003年5月，高温超导领域的赵勇博士成为西南交通大学超导研究与发展中心(现为超导与新能源研究与发展中心)的常务副主任。学校投资800多万元购买了两台超导物性测量设备。自2003年以来的八年中，在赵勇的领导下，他的团队将“真空管道磁悬浮车”从“概念”变成了实体模型。

2011年，世界上第一台集真空管道、磁悬浮和直线驱动于一体的完整真空管道测试设备在西南大学超导中心诞生。2014年，西南交通大学完成了真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台。然而，因为实验回路的半径只有6米，测试车辆的最高速度只有50公里每小时。

2015年底，第二代高速环路设备完成。研发团队将轨道铺设在管壁上，形成“壁挂式”磁悬浮列车，可有效解决实验室轨道半径小造成的离心力问题。测试车在常压下的平均速度已经提高到每小时82.5公里。该团队成功地将管道真空的极限压力降低到1335帕(一个大气压等于101325帕)，相当于抽取管道中99%的空气。

据赵勇团队介绍，目前真空管道悬浮车在常压下的最大平均速度已提高到100公里/小时左右，磁悬浮系统在100公里/小时的高速下具有良好的稳定性和可靠性，最大瞬态速度达到108公里/小时，是高温超导磁悬浮领域和真空管道磁悬浮领域实际运行中最快的速度。同时，时速108公里的瞬时速度也高于国内正常运行的中低速磁悬浮列车的运行速度。在设备调试的第二阶段，预计将突破每小时200公里，并从实验角度直接验证高温超导磁悬浮技术应用于超高速载人飞行器的可能性。

中国“超高速铁路”概念的核心原则与美国相似，但在某种程度上，中国的进步可以说比美国快。美国的类似项目仍处于各个部分的独立测试阶段。例如，“HyperloopOne”公司只展示了推进系统，而西南交通大学项目已经进入整体系统测试阶段，项目开发进展更快。

几条磁悬浮线路在中国投入运营

虽然暂时还没有办法实现“真空管道磁悬浮车”，但普通磁悬浮车已经进入了公众的视野。早在1922年，德国工程师赫尔曼·强森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。世界上第一条商业运营的磁悬浮列车线路是1984年伯明翰机场的低速磁悬浮列车，但现在已经被拆除。

今年5月6日，长沙磁悬浮高速线投入试运行。这是中国第一条拥有自主知识产权的中低速磁悬浮线路。长沙磁悬浮快车西起长沙南站，东至长沙黄花站。它使用三辆磁悬浮列车，最大载客量为363人，设计最高时速为100公里。在试运行中，列车计划以60公里/小时的速度行驶，最高时速可达80公里/小时。从长沙南站到长沙黄花机场T2站全程仅需19分30秒。

由于没有轮轨摩擦振动，车辆以每小时80公里的速度行驶时的噪音非常小。最小转弯半径只有50米，只有地铁的1/2。它适合在城市地区的建筑物之间行走，并能最大限度地避免拆除。它的攀爬能力也很强。它能在100米内爬到两层楼的高度。一般来说，轮轨交通的最大爬坡能力仅为其1/2。至于有争议的辐射问题，如果由权威机构进行测试，就没有必要担心。在这次行动中，一些记者做了测试，烟和水杯稳稳地立在地上。另一方面，这种运输系统的总成本约为2亿元-2.5亿元/公里，低于地铁运输系统的总成本。

中国工程院院士刘表示，长沙中低速磁悬浮列车的成功开发，使中国轨道交通行业主办企业及其产业链克服了中低速磁悬浮列车系统集成技术的关键点。它还填补了中国中低速磁悬浮技术在自主知识产权工程和工业应用方面的空白，在世界中低速磁悬浮技术中名列前茅。

长沙磁悬浮高速线开通前，上海磁悬浮列车于2003年开始商业运营，全长近30公里。同年，西南交通大学在四川成都建成了青山磁悬浮列车线。磁悬浮测试轨道长420米，主要面向游客。北京磁悬浮示范线也在建设中，预计将于2017年底开通。