超级高铁

超级高铁（PneumaticTubes）是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点。这种“胶囊”列车有可能是继汽车、轮船、火车和飞机之后的新一代交通运输工具。因其胶囊形外表，被称为“胶囊高铁”。2013年，ElonMusk提出超级高铁计划，他认为超级高铁可以1200公里的超高时速远距离运送乘客。2015年8月，美国国家航空航天局(以下简称“NASA”)和波音公司的老兵组建的众筹公司HyperloopTransportationTechnologies(以下简称“HTT”)宣布，于2016年在加利福尼亚地区搭建全球首条“超级高铁轨道”。2016年5月，HTT宣布，该公司已经获准在其原型系统中使用被动磁悬浮技术，该技术比传统磁悬浮列车造价便宜且更安全。

1、相关概念

早在1904年，美国学者罗伯特·戴维就已经提出“真空管道运输”的设想。

超级地铁

20世纪80年代，美国机械工程师达里尔·奥斯特开始思考“真空管道运输”的可行性。1999年，奥斯特为“真空管道运输”这一概念申请了专利。2010年，奥斯特成立了致力于开发真空运输项目的公司ET3。按照ET3公司的设想，真空管道运输是一个类似胶囊一样的运输容器，它通过真空管道进行点对点传送。由于管道处于真空状态，胶囊容器的速度可以达到时速6500公里。

2013年，有着“科技狂人”之称的马斯克对“真空运输”这一概念进行了丰富，提出了“超级高铁”的理念。马斯克对超级高铁的速度预期比奥斯特保守，他所提出的预期时速为1200公里，接近音速。这一速度比最快的子弹头列车快两三倍，比飞机的速度快两倍。除了速度快，超级高铁还具有安全、环保的优点。因为它处于全封闭的真空系统中，它可以对复杂天气免疫，还可以使用太阳能作为驱动力。

从2010年起，美国相继成立了ET3、SpaceX、HTT等多家研发超级高铁的公司。在ET3的网站上，明确指出其目标是在2030年实现真空管道运输项目的商业应用。

2、提议研发

2013年8月12日，马斯克将自己提议已久的另一个超高速城际运输“超级回路”（Hyperloop）摆上了台面。就此前而言，“超级回路”系统还只是个想法，马斯克正计划为这个想法申请专利。

他表示，“超级回路”是由太阳能供电的超高速城市运输系统，乘客可以在30分钟内由洛杉矶到达旧金山。而在2013年，乘客乘坐飞机由洛杉矶到达旧金山也需要1个小时。

根据官方文件，美国洛杉矶到旧金山的高铁工程耗资近700亿美元，但马斯克表示，建造洛杉矶到旧金山的“超级回路”运输系统，如果该系统只搭载乘客，耗资仅为60亿美元，如果该系统要搭载人、货物和车辆，造价也仅为75亿美元。不过，马斯克同时表示，这种交通工具只适合距离小于1609公里的城市之间。与此同时，一家位于美国科罗拉多州的ET3公司已经开始着手对此进行研发。该公司早前发布了一个叫做EvacuatedTubeTransport的项目设想，其原理和实现的效果就是“超级回路”追求的目标。

2016年1月初，HyperloopTechnologies的新晋CEO罗博·洛依德表示，HyperloopTechnologies的第一条超级高铁管道已经开始在拉斯维加斯北部地区破土动工。测试用轨道全长2英里（约合3.2公里），如果一切按计划正常进行，将有望在2016年底进行载人测试。

3、构思设想

按照设计师的设想，工程人员在地面上搭建作用类似铁路轨道的固定真空管道，在管道中安置“胶囊”座舱。研发企业在网站上介绍，“胶囊”座舱形状近似太空舱，单体重183公斤，比一辆汽车还轻，长约4.87米，能容纳4到6名乘客，或367公斤货物。

4、工作原理

“超级回路”系统是一套全新的高速运输体系，该运输系统并非以火车厢而是以“铝制胶囊”为运输工具，将“铝制胶囊”置于钢铁管道之中，然后像发射炮弹一样将它发射至目的地。

超级高铁在真空管道中运行，车厢像一个胶囊。每一个胶囊被放置于管道中，像炮弹一样被发射至目的地。胶囊处于几乎没有摩擦力的环境中，无间断地行驶。在能源方面，超级高铁将采用自供电设计，通过在管道上部铺设太阳能面板，产生足够的电能维持运行。同时，尽管真空管道运输能够达到超高速度，但乘客却不会感受到高强度的加速度。其技术原理是在地面或地下建一个密闭管道，用真空泵将管道抽成真空或部分真空。在这样的环境中运行的车辆，行车阻力会大大减小，从而有效地降低能耗，同时气动噪声也可以大大降低。

5、主要优势

设计者称，该项目的动力供应采用的是磁悬浮技术。整台梭子处于一个几乎没有摩擦力的环境中，以某种弹射装置发射出去，无间断地驶往目的地。尽管真空管道运输能够达到让人难以置信的速度，但是乘客却只能感受到很小的加速力。

超级高铁

设计者表示，真空管道运输是一种无空气、无摩擦的运输方式，比火车和飞机更安全、更便宜、更安静。

在出行成本方面，ET3公司称，相比昂贵的机票价格，他们的项目能够把从旧金山至纽约的旅行费用降低至100美元。这是因为，真空管道运输的造价将很便宜，只有高速公路的1/4，高铁的1/10。按照预想的规划，这样的管道或许可以“附着”到既存的高速铁路架桥上，以节省路线资源与基础设施搭建成本。

更可贵的是，这种运输工具更清洁、环保。设计者称，真空管道运输比其他任何传统的交通工具耗费的能源都少，真空管道运输每千瓦时的运输量要比火车的运输量多50倍。

6、中国版超级高铁

“中国版超级高铁将采用‘高温超导磁悬浮+真空管’技术，目前已着手探讨时速1500公里的可行性。”2018年6月19日，在2018年世界交通运输大会“高速铁路技术发展论坛”上，西南交通大学首席教授张卫华告诉科技日报记者。

张卫华在当天的论坛上介绍说，由西南交通大学承担的“多态耦合轨道交通动模试验平台”，是在1500米可模拟不同低气压环境的真空管道里，开展不同磁悬浮模式比例模型车运行测试，包括高温超导磁悬浮模式在内，试验速度超过音速，理论上有望达到时速1500公里。

截至2017年底，我国高速铁路运营里程达2.5万公里，约为世界高速铁路运营总里程的2/3，设计速度最高为350公里／小时-380公里／小时，上线运营列车达5200列，已成为名符其实的高铁大国。

张卫华透露，世界上时速最快的真空高温超导磁悬浮比例模型车试验线正在成都搭建，预计今年底前将建成并投入试验测试。

资料显示，这条全新的试验线直径4.2米、长140米的特制管道，将在低气压环境中测试，实验车车底布满特制的高温超导材料，依靠液氮形成的低温，达到超导和磁悬浮效果，悬浮高度10毫米，承重200公斤，测试时速最高可达400公里/小时。而此前，美国HyperloopOne公司的同类型“超级高铁”试验时速最高只有每小时387公里。

张卫华告诉记者，此前，实验室已验证过，“磁悬浮+真空”创造的低阻运行环境，能有效提升未来高铁的速度。

7、相关质疑

美国麻省理工学院航空航天学教授汉斯曼提出，虽然“超级回路”本身不违背物理学基本原理，但这个计划可行性还是不够：马斯克的预算太过于乐观，而且铝制胶囊列车本身还有很多技术困难需要突破。

洛杉矶时报的专栏作家乔恩更表示，高铁工程完工之后，“超级回路”可能还不见踪影。也有分析人士认为，马斯克的预算成本可能偏低，因为在大都市建造这种城际交通系统需要取得授权，争取授权就需要支付潜在成本，或者将面临相关的环境诉讼。

两院院士、机车车辆动力学专家沈志云指出，经过技术的不断改进，超级高铁的时速达到6500公里是一个可以实现的中期目标，“在技术上不存在太大问题”。不过，沈志云同时指出其实现成本太高。“这么长的隧道，还需要抽气，地铁修一公里需要八个亿。真空管道一公里十个亿也下不来。”

在中国工程院院士、高铁专家王梦恕看来，真空管道运输的可行性值得怀疑。他指出，磁悬浮列车在实际运行中还存在许多无法克服的障碍，更不用说建立在悬浮技术基础上的真空运输了。“交通运输工具最重要的是安全、实用、经济、可靠。这四条，真空管道运输一条也做不到。”

8、相关新闻

美国首次测试成功

据CNBC美国当地时间2016年5月11日报道，美国创业公司HyperloopOne的超级高铁推进系统首次户外测试成功，3米长的实验“滑车”在铺设好的轨道上运行了2秒钟，最终速度达到400英里每小时后（约合640公里/小时），撞击到91米外的沙堆减速停车。

此次推进系统测试位于拉斯维加斯北边的内华达沙漠。如果按照最终设想，超级高铁将在密闭真空管道或低压管道中行驶，时速最高可达760英里(约合1230公里/小时)。不过HyperloopOne的首席执行官罗布·劳埃德（RobLloyd）表示，全面的测试需要等到2016年年底进行。

“这次主要是测试硬件和系统，我们现在的目标就是在两秒内加速到400英里每小时，在今年年底，我们希望进行完整的测试，利用我们的加速管道。”HyperloopOne的联合创始人兼首席科技官布罗甘·巴姆布罗甘(BroganBamBrogan)透露。

Hyperloop超级高铁系统

2016年5月，美国超级高铁研发公司HyperloopTransportation宣布与斯洛伐克*签订协议，共同探索建设一个连接斯洛伐克首都布拉迪斯拉发、奥地利维也纳和匈牙利布达佩斯的Hyperloop超级高铁系统，这使得斯洛伐克有望成为首个使用这种未来交通工具的国家。

根据HyperloopTransportation公司的说法,如果Hyperloop在中欧地区成功搭设，从布拉迪斯拉发到维也纳再到布达佩斯全程用时将从现在的8小时大幅缩短至43分钟。包括HyperloopTransportation在内，目前共有两家美国公司有望将超级高铁变成现实，另一家是同样位于美国加州洛杉矶的HyperloopTechnologies。两家公司都准备于今年内在加州和内华达州建成一套小规模Hyperloop技术测试系统。